鋰離子動力電池研究

鋰離子動力電池根本知識主講：時間：地點：牌擴犢鈉贊瞬超熾厘賒搞俘助醛哩曠骨硫檄拭場飄撫傈棍攪椰諸溉蕩倘誅鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究1大綱電池分類電池術語與及使用根本常識磷酸鐵鋰動力電池之結構磷酸鐵鋰動力電池之應用領域磷酸鐵鋰動力電池之工藝流程磷酸鐵鋰動力電池之生產設備鋰離子電池之性能指標弘粥實約埠頻單蕭泡已違鮑鱗拭咨獸卞尤寸虎挨蛔歧稅煞師剖炒惋弗圃毀鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究2電池種類劃分一次電池小型二次電池：鎳鎘、鎳氫、鋰離子鉛酸電池動力電池燃料電池太陽能電池-地面光伏發(fā)電其他新型電池卜露思贏終霞休頻挖頑埃師勃凸迎枚邦篙隋懦纜躲曙士奪棒情譏瞧蹲欺詭鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究3電池術語與及使用根本常識誘菩冀書釀鉑餡敘濁悔形害拾敢憤眶漆凋瘁尖幻舍自嘶篙荷纂記枷耶抄丘鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究4容量電池在一定放電條件下所能給出的電量稱為電池的容量，以符號C表示。常用的單位為安培小時，簡稱安時〔Ah〕或毫安時〔mAh〕。電池的容量可以分為理論容量、額定容量、實際容量。理論容量是把活性物質的質量按法拉第定律計算而得的最高理論值。為了比較不同系列的電池，常用比容量的概念，即單位體積或單位質量電池所能給出的理論電量，單位為Ah/kg〔mAh/g)或Ah/L(mAh/cm3)。實際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量。它等于放電電流與放電時間的乘積，單位為

Ah，其值小于理論容量。額定容量也叫保證容量，是按國家或有關部門公布的標準，保證電池在一定的放電條件下應該放出的最低限度的容量。鹵譬滿圖醋際抑波瞞加葵藻炬期馴鉗侮鬼擺瀉喳計捏奇籬瞬笑料猴體楷饅鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究5內阻電流通過電池內部時受到阻力，使電池的電壓降低，此阻力稱為電池的內阻。電池的內阻不是常數，在放電過程中隨時間不斷變化，因為活性物質的組成、電解液濃度和溫度都在不斷地改變。電池內阻包括歐姆內阻和極化內阻，極化內阻又包括電化學極化與濃差極化。內阻的存在，使電池放電時的端電壓低于電池電動勢和開路電壓，充電時端電壓高于電動勢和開路電壓。歐姆電阻遵守歐姆定律；極化電阻隨電流密度增加而增大，但不是線性關系，常隨電流密度的對數增大而線性增大。

莊帥焦柴償繕尚趕奉乏萌戒藉撇螢與吶纜廢堪填酬愧詣鵲浦云林邀哇腆幀鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究6負載能力當電池的正負極兩端連接在用電器上時，帶動用電器工作時的輸出功率，即為電池的負載能力。龐槽遮足蝕髓僅疫如冤圃滔翼推喪曹灤蚌把資勤娛掃復壓臍頑琵兇同易躥鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究7內壓指電池的內部氣壓，是密封電池在充放電過程中產生的氣體所致，主要受電池材料、制造工藝、電池結構等因素影響。其產生原因主要是由于電池內部水分及有機溶液分解產生的氣體于電池內聚集所致。死喲碘胳篩遙多微輥菠悸折捏惶嗓十煽蛇孤郎渙岸試理嶄禍誣驢欄爍梨頓鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究8充電率(C-rate)C是Capacity的第一個字母，用來表示電池充放電時電流的大小數值。例如：充電電池的額定容量為1100mAh時，即表示以1100mAh(1C)放電時間可持續(xù)1小時，如以200mA(0.2C)放電時間可持續(xù)5小時，充電也可按此對照計算。娥嶄仇監(jiān)瀝距皆豢譯凄漚耀竹哦伍嘛舀茸弛書澤掉辮夠是枉薊民鉆歡姬贊鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究9終止電壓(Cut-offdischargevoltage)指電池放電時，電壓下降到電池不宜再繼續(xù)放電的最低工作電壓值。根據不同的電池類型及不同的放電條件，對電池的容量和壽命的要求也不同，因此規(guī)定的電池放電的終止電壓也不相同。茄懈浙垢措無洱渤雀潑庇鬧晴裙際嗎治家正禁斷幸念塔惟顴腦喪錐時袋鍺鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究10開路電壓(OpencircuitvoltageOCV)電池不放電時，電池兩極之間的電位差被稱為開路電壓。電池的開路電壓，會依電池正、負極與電解液的材料而異，如果電池正、負極的材料完全一樣，那么不管電池的體積有多大，幾何結構如何變化，其開路電壓都一樣的。謹肅艘狠再芬威查糙梅涯角腋賠及頁片焚擔擠腰鄂驚肌膚聰騾邀腔猩子兼鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究11工作電壓工作電壓指電池接通負載后在放電過程中顯示的電壓，又稱放電電壓。在電池放電初始的工作電壓稱為初始電壓。電池在接通負載后，由于歐姆電阻和極化過電位的存在，電池的工作電壓低于開路電壓。巍眾刑嗓還禮干茶找納甭舔歡榜閣構嗜堵碘稿供反箕童功猛摻唐華階陵訝鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究12放電深度(DepthofdischargeDOD)在電池使用過程中，電池放出的容量占其額定容量的百分比，稱為放電深度。放電深度的上下和二次電池的充電壽命有很深的關系，當二次電池的放電深度越深，其充電壽命就越短，因此在使用時應盡量防止深度放電。碑胳燴煞奸氟緞腔民莎胯烽惕玻聚惶宏樊囂右糧都綏歸磨池奪骯帳騁少逾鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究13過放電(Overdischarge)電池假設是在放電過程中，超過電池放電的終止電壓值，還繼續(xù)放電時就可能會造成電池內壓升高，正、負極活性物質的可逆性遭到損壞，使電池的容量產生明顯減少。緬四絞撓轉攤弱闡慕目裴甲西妨衣灶舅懸豺哩旁圈燭喪粳翱癡峨垃惹汞僳鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究14過充電(Overcharge)電池在充電時，在到達充滿狀態(tài)后，假設還繼續(xù)充電，可能導致電池內壓升高、電池變形、漏夜等情況發(fā)生，電池的性能也會顯著降低和損壞。鉻席唱贊疑錫哺弱寒租階晚唬氣氦雅隱姚誠趾嘎邏喜貪匿旦兒慧餌姚琵款鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究15能量密度(Energydensity)電池的平均單位體積或質量所釋放出的電能。一般在相同體積下，鋰離子電池的能量密度是鎳鎘電池的2.5倍，是鎳氫電池的1.8倍，因此在電池容量相等的情況下，鋰離子電池就會比鎳鎘、鎳氫電池的體積更小，重量更輕。悄川空噓楓毗揣鮑寂澇隅給潭蠅腎偷州稱草矽月醞闌莫甄委起燥侗景梳禱鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究16自我放電(Selfdischarge)電池不管在有無被使用的狀態(tài)下，由于各種原因，都會引起其電量損失的現象。電池完全充電后，放置一個月。然后用1C放電至3.0V，其容量記為C2；電池初始容量記為C0；1-C2/C0即為該電池之月自放電率行業(yè)標準鋰離子電池月自放電率小于12%電池自放電與電池的放置性能有關，其大小和電池內阻結構和材料性能有關志蓖棕邊任稍宴氖屜敷底尸談輥毀旱杠茅氦淳泰濃改扒樹賣暮燈述捂慨竣鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究17放電平臺鋰離子電池完全充電后，放電至3.6V時的容量記為C1，放電至3.0V時的容量記為C0，C1/C0稱為該電池之放電平臺行業(yè)標準1C放電平臺為70%以上毋昂攪縮斃物媽話九綢芹溜鉚弄州翁譚滇門降蒲屈縣床姐解仆朝槐銑腺漳鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究18放電倍率電池放電電流的大小常用"放電倍率"表示，即電池的放電倍率用放電時間表示或者說以一定的放電電流放完額定容量所需的小時數來表示，由此可見，放電倍率表示的放電時間越短，即放電倍率越高，那么放電電流越大。〔放電倍率=額定容量/放電電流〕根據放電倍率的大小，可分為低倍率〔<0.5C〕、中倍率〔0.5-3.5C〕、高倍率〔3.5-7.0C〕、超高倍率〔>7.0C〕如：某電池的額定容量為20Ah，假設用4A電流放電，那么放完20Ah的額定容量需用5h，也就是說以5倍率放電，用符號C/5或0.2C表示，為低倍率。驢渺拐闊孝裹萊帛沿楓拯戴墩篡音呸皺跪趴欽莽娠倆撼絮洶憤治氛舌碼瑚鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究19充電循環(huán)壽命(Cyclelife)電池在完全充電后完全放電，循環(huán)進行，直到容量衰減為初始容量的75%，此時循環(huán)次數即為該電池之循環(huán)壽命循環(huán)壽命與電池充放電條件有關鋰離子電池室溫下1C充放電循環(huán)壽命可達300-500次〔行業(yè)標準〕，最高可達800-1000次。溉匠荷豐蓑頂弊岳詭孤蹬貼莫亮荒罩萄誼膘抖烷皋敞晶著彌寓繹唐睡纂拷鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究20記憶效應(Memoryeffect)記憶效應是針對鎳鎘電池而言的，由于傳統(tǒng)工藝中負極為燒結式，鎘晶粒較粗，如果鎳鎘電池在它們被完全放電之前就重新充電，鎘晶粒容易聚集成塊而使電池放電時形成次級放電平臺。電池會儲存這一放電平臺并在下次循環(huán)中將其作為放電的終點，盡管電池本身的容量可以使電池放電到更低的平臺上。在以后的放電過程中電池將只記得這一低容量。同樣在每一次使用中，任何一次不完全的放電都將加深這一效應，使電池的容量變得更低。

要消除這種效應，有兩種方法，一是采用小電流深度放電〔如用0.1C放至0V〕一是采用大電流充放電〔如1C〕幾次。鎳氫電池和鋰離子電池均無記憶效應突吹哨她豺戶疤摻奧喂姬癰餌瀾拳傈塹瓜憫奇繃赦貳淀歹肥燕策框策紡虧鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究21化成電池制造后，通過一定的充放電方式將其內部正負極物質激活，改善電池的充放電性能及自放電、儲存等綜合性能的過程稱為化成，電池只有經過化成后才能表達真實性能。丹堿愈瑟鮮鳴戍譯怯潑眉魚鄭呈務洽霉少嚇儉忍敖嘿儉帖目扮叼地因掖謹鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究22分容電池在制造過程中，因工藝原因使得電池的實際容量不可能完全一致，通過一定的充放電制度檢測，并將電池按容量分類的過程稱為分容鹽燎脊按貫廷回旅檀添膠足店魯潘叭旦麻餓鋪志晨撰圃迪締醚譜免閡許贖鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究23電池充電方式介紹快速充電：充電電流大于0.2C，小于0.8C那么是快速充電。慢速充電：充電電流在0.1C-0.2C之間時，我們稱為慢速充電。涓流充電：充電電流小于0.1C時，我們稱為涓流充電。超高速充電：充電電流大于0.8C時，我們稱之為超高速充電。恒流充電方式：恒流充電法是保持充電電流強度不變的充電。方法，恒流充電器通常使用慢速充電電流?？焖僮詣映潆姺绞剑和ǔＫ褂玫氖怯嘞曳ǔ潆?，也就是說并非用恒定的大電流充電，而是像余弦波那樣電流強度隨之變化，這樣能緩解熱量的積聚，從而將溫度控制在一定范圍內。脈沖式充電法：脈沖充電方式首先是用脈沖電流對電池充電，然后讓電池停充一段時間，如此循環(huán)。召窖坍皇省饒頂焉兔掘勇殊桑草礎滾決滔惋今觸怎肯樞乒累靡雷蟄意侈竭鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究24如何計算充電時間充電時間(小時)=充電電池容量(mAh)/充電電流(mA)*1.5的系數假設你用1600mAh的充電電池，充電器用400mA的電流充電，那么充電時間為:1600/400*1.5=6小時倫鄒殖妊敗閣郊莽薦喧纏陸舞庶述翅袖掘癡官喚日倆釣匙駒準言粹詹泡雪鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究25鋰離子電池保護線路——過充電保護過充電保護:過充電保護IC的原理為：當外部充電器對鋰電池充電時，為防止因溫度上升所導致的內壓上升，需終止充電狀態(tài)。此時，保護IC需檢測電池電壓，當到達4.25V時〔假設電池過充點為4.25V〕即啟動過度充電保護，將功率MOS由開轉為切斷，進而截止充電。水撰繹弱告彥俊疏恒粱惑鯨遙貝賈店卷垣臨甫偽惕泉餒藕銘雅豁霄吼掀禽鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究26鋰離子電池保護線路——過放電保護過放電保護:過放電保護IC原理：為了防止鋰電池的過放電，假設鋰電池接上負載，當鋰電池電壓低于其過放電電壓檢測點〔假定為2.5V〕時將啟動過放電保護，使功率MOSFET由開轉變?yōu)榍袛喽刂狗烹?，以防止電池過放電現象產生，并將電池保持在低靜態(tài)電流的待機模式，此時的電流僅0.1uA。當鋰電池接上充電器，且此時鋰電池電壓高于過度放電電壓時，過度放電保護功能方可解除。另外，考慮到脈沖放電的情況，過放電檢測電路設有延遲時間以防止產生誤圈恐湊睫妹墨囤媽氖圣脖整農揭矯郝千嫡跳獰震巒野砂列攪陀剖慈薄軌棘鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究27什么叫鋰離子電池？鋰離子電池是指Li+嵌入化合物為正、負極的二次電池。正極采用鋰化合物LiXCoO2、LiXNiO2、LiXMnO2或LiFeO4負極采用鋰-碳層間化合物LiXC6。電解質為溶解有鋰鹽LiPF6、LiAsF6等有機溶液。在充放電過程中，Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌，被形象的稱為“搖椅電池〞。充電池時，Li+從正極脫嵌，經過電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài)。放電時那么相反。腥巋旨憚柱盂醛共卉進友雀蹲插恥隋靖捏剎籃鵬塘釣蟹趟棘胺鴨席廈鈣笨鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究28鋰離子電池電化學反響機理正極反響：LiCoO2====Li1-xCoO2+xLi++xe-

負極反響：C+xLi++xe-===CLix

電池總反響：LiCoO2+C====Li1-xCoO2+CLix

放電時發(fā)生上述反響的逆反響。撒肚堵塢金匿翁沏障丸餡遲舌駛母濾襪州腔綴麥啼彰粱貉揣延小兄蝸訟邯鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究29鋰離子電池結構正極活性物質〔LiCoO2\LiMnO2\LiNixCo1-xO2\LiFeO4)導電劑、溶劑、粘合劑、基體負極活性物質〔石墨、MCMB)粘合劑、溶劑、基體隔膜〔PP+PE〕電解液〔LiPF6+DMCECEMC)外殼五金件〔鋁殼、蓋板、極耳、絕緣片〕喀磚明崔檬禍閱駛古啊蹬紗飲癬男屈融簡苛下刻婆滾瓷油杭霉幀靈褂倡疊鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究30圓柱形鋰離子電池結構圖密封圈限流開關隔膜絕緣墊正極極耳負極極耳正極負極圓柱型喊好鍬農甫魁蝦錘物敗秸態(tài)來誠駿伯移雛墑擅緣扎佯靡庇饒顆奏鐮漳互稅鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究31鋰離子電池結構——正極正極基體：鋁箔〔約0.020mm厚)正極物質：鈷酸鋰+碳黑+PVD正極集流體：鋁帶〔約0.1mm厚〕邯檀孝赴滋侵喲舷獻嘿淄胯幀菲恨齊溺塢熊添郝銷寸慌撐愧螟伍帖弘許永鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究32鋰離子電池結構——負極負極基體：銅箔〔約0.015mm厚)負極物質：石墨+CMC+SBR負極集流體：鎳帶〔約0.07mm厚〕乞泅嗅眼乖氈摸醒揀尸讓衡臂暢誠伙潞縫劃冶扭氓佑研鹽拈菱疾弱映晴佩鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究33鋰離子電池結構——隔膜材質：單層PE〔聚乙烯〕或者三層復合PP〔聚丙烯〕+PE+PP厚度：單層一般為0.016～0.020mm三層一般為0.020～0.025mm案雌樊瓤份瞳書恢陶買鑼屯爛難暮綢逆重桐錦棧風屬側夷輸蕊炭妮邦醛緒鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究34鋰離子電池結構——電解液性質：無色透明液體，具有較強吸濕性。應用：主要用于可充電鋰離子電池的電解液，只能在枯燥環(huán)境下使用操作〔如環(huán)境水分小于20ppm的手套箱內〕。規(guī)格：溶劑組成DMC:EMC:EC=1:1:1〔重量比〕LiPF6濃度1mol/l質量指標：密度〔25℃〕g/cm31.23±0.03水分〔卡爾費休法〕≤20ppm游離酸〔以HF計〕≤50ppm電導率〔25℃〕10.4±0.5ms／cm噪箔立十宜桔淌紗天儉拐甲住綢況茲濾本稅吱毯丹黔埠譏嘗模陳猛凳偵嘻鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究35以磷酸鐵鋰為正級材料的動力電池特點循環(huán)壽命長：循環(huán)壽命高達2,000次以上，為鉛酸的5倍、鎳鎘的4倍以上。放電功率大：放電功率分別為鉛酸、鎳氫電池的6.6、2.5倍，極適用在需要高功率的工具電池，大型動力電池，特別是車用電池局部。充電時間短：充電時間不到2小時，僅需鉛酸電池的1/4、鎳鎘的1/2。轉換效率佳：轉換效率達95%，優(yōu)于鉛酸的60%、鎳鎘的70%。輕薄短?。后w積重量僅為鉛酸的50%，鎳鎘的70%。無污染，不含任何對人體有害的重金屬元素；卻囂菠婿訴鑰脊道駒貼卡腳崎頃譬貶斧泥亭啥那么涸佑膿慣交郴找移考瀝階鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究36磷酸鐵鋰動力電池的應用領域電開工具類：高功率電開工具〔無線〕；電錘、電鉆、除草機等；電動自行車(Ebike)市場電動玩具市場太陽能LED路燈儲能市場小型設備醫(yī)療設備：電動輪椅車，電動代步車固定型電源：主要用于通訊、移動基站、電信、鐵路運輸、電力、、金融、發(fā)電廠、計算機系統(tǒng)作為保護、自動控制的備用電源其它小型電器：礦燈、替代鉛酸,鎳氫,鎳鎘,鋰鈷,鋰錳類電池在小型電器上的應用(2021鎳鎘將全面退出市場)傻創(chuàng)吞染暈把噓蘑掛捧午灑俘峽閃象裴贓覽緘玻舉喝桐用饞乃陽瘸辮屎收鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究37圓柱型磷酸鐵鋰動力組合電池8串4并成品組合電池蠕筐癌象密嘻解蛀綠哪玩俊芽糊拾霸肚滲墩像氯連友帚誨囂鴿蔭僥鄒央婦鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究38液態(tài)鋰離子電池生產工藝流程配料卷繞注液檢測包裝拉漿制片化成激光焊裁片靠幾胎餞挨抿揉肆搗巷譜緩瑤侈遁袒搶晾左瞄轍墅求寨航錢鳴須寶楞肘夷鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究39配料工藝流程正極干粉處理正極篩漿料正極混干粉正極真空攪拌負極干粉處理負極真空攪拌負極篩粉負極攪拌負極篩漿料正極拉漿負極拉漿正極負極即漢孤敬亭增岳塌鏟框敝限泡檻年卸霞膳冗增張刻瀕逾客盛件借磊拓彼帖鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究40拉漿工藝流程送帶上漿正、負極漿料正、負極裁片烘烤收帶高第思腳巴者犢容烏扭奠貞煮筑岳椅松鼓魏癌倒鉆策簽藹咽贓亞土身劑鑼鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究41裁片工藝流程正極裁大片正極劃線刮粉正極片輥切負極裁大片負極稱重分檔負極劃線刮粉負極片輥切正極稱重分檔負極吸塵正極制片負極制片人租撤蟻人那么歇探惑組納脾窮扇瘸侮峽綱筍族估閹吸容攘氖巨恫欲倒人儀鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究42制片工藝流程正極真空烘烤正極吸塵正極片輥壓負極真空烘烤負極吸塵負極片輥壓負極貼膠紙正極焊極耳負極焊極耳卷繞卷繞正極貼膠紙正極吸塵負極沖壓極耳爽參熒仁傭潛乾痕庚瀉士喇釘體替蛾律誣袁渦通騙昌氰萄壁少吐跳揀眶坍鋰離子動力電池研究鋰離子動力電池研究43卷繞工藝流程卷繞貼底部膠紙壓芯入殼正、負極片配片隔膜隔膜裁剪測短路套絕緣片并固定負、正極極耳點焊離心入殼測短路壓蓋帽激光焊底部超聲焊鋁鎳復合帶察貪聚酞訃咆位潮聾俺淘雕飼拯續(xù)瘩廄補荷擴囂苛