磷酸鐵鋰電池的應用及工藝介紹

LiFePO4電池應用及其工藝原理介紹2014年10月1鋰電池電池的種類及其應用領(lǐng)域生產(chǎn)工藝三二生產(chǎn)的關(guān)鍵工序控制點目錄四規(guī)格參數(shù)及行業(yè)標準以及檢驗磷酸鐵鋰電池的主要原材構(gòu)成五一六主要廠家以及上下游廠家九七十八常見的問題點價格主要組成及市場趨勢主要生產(chǎn)設(shè)備供應商的評估重點11磷酸鐵鋰電池的工作原理及相關(guān)認證2一鋰電池電池的種類及其應用領(lǐng)域鋰電池分類化學式應用領(lǐng)域磷酸鐵鋰LiFePO4（1）儲能設(shè)備:基于太陽能、風能、地熱、海洋能發(fā)電系統(tǒng)之儲能設(shè)備；電網(wǎng)調(diào)峰；不斷電系統(tǒng)UPS；配合太陽能電池使用作為儲能設(shè)備（比亞迪已經(jīng)在生產(chǎn)此類電池）家庭照明等；（2）電動工具類高功率電動工具（無線）；電錘、電鉆、除草機等（3）輕型電動車輛電動機車,電動自行車,休閑車,高爾夫球車,電動推高機,清潔車；混合動力汽車（HEV）（4）小型設(shè)備；醫(yī)療設(shè)備啟動；電源軍事領(lǐng)域等鈷酸鋰LiCoO2鈷酸鋰電池結(jié)構(gòu)穩(wěn)定、容量比高、綜合性能突出、但是其安全性差、成本非常高，主要用于中小型號電芯，廣泛應用于筆記本電腦、手機、MP3/4等小型電子設(shè)備中，標稱電壓3.7V。錳酸鋰LiMn2O4電極材料具有價格低、電位高、環(huán)境友好、安全性能高等優(yōu)點，是最有希望取代鈷酸鋰LiCoO2成為新一代鋰離子電池的正極材料主要用于制造手機和筆記本電腦及其它便攜式電子設(shè)備的鋰離子電池作正極材料。鎳酸鋰LiNiO2鈷酸鋰，錳酸鋰，鎳酸鋰是三元材料的主要成份。三元材料Li（NiCoMn）O2目前三元材料的電芯代替了之前廣泛使用的鈷酸鋰電芯（成本和安全性），在筆記本電池領(lǐng)域廣泛發(fā)使用。聚合物Li-polymer具有能量密度高、更小型化、超薄化、輕量化，以及高安全性和低成本等多種明顯優(yōu)勢，是一種新型電池。在形狀上，鋰聚合物電池具有超薄化特征，可以配合各種產(chǎn)品的需要，制作成任何形狀與容量的電池。該類電池可以達到的最小厚度可達。0.5mm。主要應用于手機，筆記本電池。二磷酸鐵鋰電池的主要原材構(gòu)成主要成份供應商價格年用量產(chǎn)地磷酸鐵鋰煙臺卓能13-14萬/噸10-15噸山東石墨華鑫9萬/噸6噸河南電解液賽維13萬/噸6噸珠海磷酸鐵鋰粉升華科技/120噸湖南石墨斯諾/60噸深圳隔膜恩捷/110萬平方上海電解液天賜/80噸廣州二（１）磷酸鐵鋰電池結(jié)構(gòu)成分及圖片鋰離子電池主要結(jié)構(gòu)成分●正極材料(鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳酸鋰、鎳鈷酸鋰等及其混合物)●負極材料(人造石墨、改性天然石墨等)●隔膜材料(聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜或兩者的復合膜)●電解液(EC、PC、DEC、DMC、EMC等溶劑和六氟磷酸鋰配成的溶液)●正負極端子(正負極耳)●外殼(鋼殼、鋁殼、鋁塑膜)二（２）鋰電池主要外型三磷酸鐵鋰電池的工作原理及相關(guān)認證LiFePO4電池的工作原理是：電池充電時，正極材料中的鋰離子脫出來，經(jīng)過電解液，穿過隔膜進入到負極材料中；電池放電時，鋰離子又從負極中脫出來，經(jīng)過電解液，穿過隔膜回到正極材料中。（注：鋰離子電池就是因鋰離子在充放電時來回遷移而命名的，所以鋰離子電池又稱“搖椅電池”）LiFePO4電池的相關(guān)認證：貨物航空運輸條件鑒定書（ByAir,BySea）MSDS認證(MSDS(MaterialSafetyDataSheet)直譯為材料安全數(shù)據(jù)一覽表即化學品安全說明書。是化學品生產(chǎn)商和進口商用來闡明化學品的理化特性（如PH值，閃點，易燃度，反應活性等）以及對使用者的健康（如致癌，致畸等）可能產(chǎn)生的危害的一份文件。)ROHS認證UL電性能測試三（１）磷酸鐵鋰電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)磷酸鐵鋰電池是用磷酸鐵鋰（LiFePO4，簡稱LFP）材料作電池正極的鋰離子電池，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖一所示：左邊是橄欖石結(jié)構(gòu)的LiFePO4作為電池的正極，由鋁箔與電池正極連接，中間是聚合物的隔膜，它把正極與負極隔開，但鋰離子Li+可以通過而電子e-不能通過，右邊是由碳（石墨）組成的電池負極，由銅箔與電池的負極連接。電池的上下端之間是電池的電解質(zhì)，電池由金屬外殼、鋁塑復合膜或塑料殼密閉封裝。

LiFePO4電池的優(yōu)勢：一、超長壽命，長壽命鉛酸電池的循環(huán)壽命在300次左右，最高也就500次，國產(chǎn)有的磷酸鐵鋰動力電池，循環(huán)壽命達到2000次以上，標準充電（5小時率）使用，可達到2000次。同質(zhì)量的鉛酸電池是新半年、舊半年、維護維護又半年，最多也就1—1.5年時間，而磷酸鐵鋰電池在同樣條件下使用，將達到7－8年。綜合考慮，性能價格比將為鉛酸電池的4倍以上。二、使用安全，磷酸鐵鋰完全解決了鈷酸鋰和錳酸鋰的安全隱患問題，鈷酸鋰和錳酸鋰在強烈的碰撞下會產(chǎn)生爆炸對消費者的生命安全構(gòu)成威脅，而磷酸鐵鋰以經(jīng)過嚴格的安全測試即使在最惡劣的交通事故中也不會產(chǎn)生爆炸。三、可大電流2C快速充放電，在專用充電器下，1.5C充電40分鐘內(nèi)即可使電池充滿，起動電流可達2C,而鉛酸電池現(xiàn)在無此性能。四、耐高溫，磷酸鐵鋰電熱峰值可達350℃—500℃而錳酸鋰和鈷酸鋰只在200℃左右。五、

大容量。六、無記憶效應。七、

綠色環(huán)保。

LiFePO4電池的缺點：導電性能不好低溫性能不好。三（２）磷酸鐵鋰電池的優(yōu)勢和不足電池磷酸鐵鋰鈷酸鋰錳酸鋰鎳氫鉛酸平均工作電壓（V）3.33.63.71.22.0使用中電壓化維持平穩(wěn)持續(xù)下降持續(xù)下降持續(xù)下降持續(xù)下降安全性碰撞或破裂后只會冒煙，不燃燒，不爆炸碰撞或破裂后有可能燃燒或爆炸碰撞或破裂后有可能燃燒或爆炸碰撞或破裂后不燃燒，不爆炸碰撞或破裂后，可能噴射出酸液使用壽命（年）5-1031-21-21-2自放電率（%）1-1.55-105-103030最大電流放電特性可瞬間30C大電流放電，具有危險性大電流放電，具有危險性可瞬間15C不可大電流放電工作溫度-20+75-20+55-20+55-20+55-20+55震動承受力可以有潛在危險有潛在危險可以可以可用電容量（%）9995958550-60環(huán)保符合RoHs符合RoHs符合RoHs符合RoHsi符合RoHs三（３）磷酸鐵鋰電池用于電動車的優(yōu)勢四規(guī)格參數(shù)及行業(yè)標準以及檢驗五磷酸鐵鋰的生產(chǎn)工藝流程配料吸粉對輥注液卷繞點極耳分切烘烤涂布拌料烘烤稱重裝密封圈打膠滾槽放墊片點底入殼抽真空清洗點蓋帽冷卻擱置高溫老化稱重封口打油分容化成外觀檢查測電壓內(nèi)阻裁PVC測短路貼面貼外觀檢查材料實驗判定測短路測自放電焊接包PVC檢查包外套噴碼選外觀測電壓內(nèi)阻裝盒裝箱出庫六生產(chǎn)的關(guān)鍵工序控制點關(guān)鍵工序關(guān)鍵參數(shù)數(shù)值環(huán)境要求控制原因拌料時間/速度/順序/真空保持均勻，防止凍化涂布面密度/厚度/溫度/濕度影響容量大小，面密度與容量成正比點底焊接拉力/溫度/濕度虛焊，導致低電壓稱重重量/精度根據(jù)具體電池溫度/濕度控制注液量烘烤時間/溫度100度/10H真空水份高溫老化時間/溫度45度/７天溫度電解液與電芯充分融合切均勻，確保電池的電性能的穩(wěn)定性化成電壓/內(nèi)阻根據(jù)具體容量溫度/濕度低電壓出現(xiàn)是，大電流沖擊補救測自放電電壓/內(nèi)阻30天/60度/７天常溫/高溫篩選不穩(wěn)定的電性能焊接拉力/平整度/常溫外部短路七主要廠家以及上下游廠家原材料制造廠商應用產(chǎn)品商煙臺卓能山木華鑫沃特瑪賽維豪鵬升華科技比亞迪八常見的問題點問題點主要原因分析對策效果電壓低粉塵，水份吸塵，周轉(zhuǎn)時間烘烤時間。降低容量低水份，溫度周轉(zhuǎn)時間，烘烤時間，恒溫測試降低內(nèi)部短路粉塵制程環(huán)境管控，吸塵降低外部短路１.護線套破損或端子插頭松動正負極接觸；正極端子毛刺刺破吸塑模短路改善端子結(jié)構(gòu)杜絕毛刺，改善接插件結(jié)構(gòu)；尚未出現(xiàn)外部短路情況，可杜絕高溫漏液（60度）極片放置超過有效時長，水份吸收過多；內(nèi)壓大，8-12Kgf斷點，周轉(zhuǎn)時間，烘烤時間，水份管控（烘烤后500PPM以下）降低九價格主要組成模式成分材料價格比率磷酸鐵鋰粉正極材料40%石墨負極材料20%電解液電解液15%隔膜紙隔膜紙20%負極銅薄其他5%極耳鋼殼蓋帽密封圈九（１）市場占有比例變化趨勢擎天十主要生產(chǎn)設(shè)備設(shè)備名稱用途相關(guān)參數(shù)品牌涂布機涂布浩能深遠大輥壓機壓實整形邢臺卷繞機制作電芯華力通贏合封口機密封中環(huán)化成柜激活新威分容柜容量分檔藍奇擎天新威18十一電池供應商的評估重點序評估重點考核依據(jù)影響程度１生產(chǎn)時間的管控（拌料，烘烤，老化）；對應的管控記錄電性能失效和NG漏出２周轉(zhuǎn)時間的管控（分切，卷繞，注液）；對應的管控記錄間接影響低電壓和漏液３水份的管控（配料，除拌料和封口中間的工序的生產(chǎn)環(huán)境的及周轉(zhuǎn)時間）對應的管控記錄直接影響低電壓