鋰電池培訓資料

鋰電池初級培訓1：常見電池分類

2：鋰電池的基礎知識

3：鋰電池的應用場合

4：電芯品牌的鑒別

5：電池保護板淺談

6：電池的相關認證

7：鋰離子電池性能

8：電池的價格組成與核算常見電池分類一次電池（不可充電電池）?金屬鋰電池：鋰錳電池、鋰亞電池、鋰鐵電池?干電池：鋅錳干電池、堿性鋅錳電池?貯備電池：銀鋅電池二次電池（可充電電池）?可充電電池：鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋅空氣電池、液態(tài)鋰離子電池、聚合物鋰離子電池其它電池（只能發(fā)電，不能儲電）?燃料電池：氫氧燃料電池、直接甲醇燃料電池?太陽能電池：單晶硅太陽能電池、多晶硅太陽能電池、非晶硅太陽能電池、光敏化學太陽能電池鋰電池與其他二次電池的對比項目鎳鎘電池鎳氫電池鉛酸電池鋰離子電池聚合物鋰離子電池能量密度(Wh/kg)45~8060~12030~50110~160~160循環(huán)壽命1500300~500200~300500500快速充電時間（h）12~48~162~42~4耐過充能力中等低高低低自放電（/月）20%30%5%10%10%單體電壓(V)1.251.2523.63.6負載電流(峰值)20C5C5C2C2C負載電流(最佳值)1C0.5C或更低0.2C1C或更低1C或更低工作溫度（℃）-40~60-20~60-40~60-20~60-20~60維護要求30~60天60~90天3~6月不需不需典型價格(相對值)506025100100環(huán)境影響含有毒金屬輕微毒性環(huán)境污染環(huán)境友好環(huán)境友好記憶效應有輕微無無無耐濫用性高高低低中等運輸問題無限制無限制受限制受限制受限制鋰離子電池的基礎知識鋰離子電池外殼的分類●鋼殼鋰離子電池1：早期角形鋰離子電池大多為鋼殼，多用于手機電池，后由于鋼殼重量比能量低，且安全性差，逐步被鋁殼和軟包裝鋰離子電池所替代。目前仍有一些小廠采用鋼殼制作B品手機電池和一些低附加值的MP3,MP4電池。2：但在柱式鋰電池當中，有另外一種景象，絕大部分廠商都以鋼材作為電池外殼材質，因為鋼質材料的物理穩(wěn)定性，抗壓力遠遠高于鋁殼材質，在各個廠家的設計結構優(yōu)化后，安全裝置已經放置在電池芯內部，鋼殼柱式電池的安全性已經達到了一個新的高度，君不見目前絕大部分的筆記型電腦電池的電芯均以鋼殼作為載體的?！皲X殼鋰離子電池鋁殼鋰離子電池由于質量較輕且安全性稍優(yōu)于鋼殼鋰離子電池，目前已成為手機電池的主力軍。由于鋁殼開模成本較高，因此型號比較少，且訂單起訂量要求較高，主要型號集中于一些常見手機電池型號?！褴洶b鋰離子電池軟包裝鋰離子電池由于其質量輕，開模成本較低，安全性高等優(yōu)點，逐步在擴大其市場份額。主要應用于數(shù)碼產品，目前也逐漸往手機、筆記本電腦、電動工具等市場發(fā)展?？梢灶A見在未來幾年內軟包裝鋰離子電池的市場份額還將繼續(xù)穩(wěn)步擴大，應用范圍更加廣泛，因外包為鋁塑膜，抗壓力很弱，限于目前國內封裝廠的技術和環(huán)境限制，發(fā)生鼓脹的比例還是較為偏高。鋰離子電池正極材料的分類●鈷酸鋰正極材料目前用量最大最普遍的鋰離子電池正極材料，其結構穩(wěn)定、比容量高、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，標稱電壓3.7V?！皴i酸鋰正極材料一種成本低、安全性好的正極材料，但是其材料本身并不太穩(wěn)定，容易分解產生氣體，因此多用于和其它材料混合使用，以降低電芯成本，但其循環(huán)壽命衰減較快，容易發(fā)生鼓脹，壽命相對短，主要用于大中型號電芯，動力電池方面，其標稱電壓為3.8V?！皲囨団掑i三元正極材料一種在容量與安全性方面比較均衡的材料，循環(huán)性能好于正常鈷酸鋰，前期由于技術原因其標稱電壓只有3.5-3.6V，在使用范圍方面有所限制，但到目前，隨著配方的不斷改進和結構完善，電池的標稱電壓已達到3.7V，在容量上已經達到或超過鈷酸鋰水平，全球5大電芯品牌SANYO，PANASONIC，SONY，LG，SAMSUNG已推出三元材料的電芯，相當部分的筆記型電池線都用三元材料的電芯替換了之前的鈷酸鋰電芯，SANYO，SAMSUNG柱式電池方面更是全面停產鈷酸鋰電芯轉向三元電芯的制造，目前國內外小型的高倍率動力電池大部分使用三元正極材料?！窳姿徼F鋰正極材料目前廣受關注的一種新興鋰離子電池材料，其突出特點是安全性非常好，不會爆炸，循環(huán)性能非常優(yōu)秀可達到2000周，這些特點使其非常適合電動汽車、電動工具等領域。其標稱電壓只有3.2-3.3V，因此其保護線路部分也與常用鋰離子電池有所區(qū)別，但他的缺點也比較明顯，能量密度遠低于鈷酸鋰和三元材料。鋰離子電池正極材料的特性項目鈷酸鋰(LiCoO2)鋰鎳鈷錳三元(LiNiCoMnO2)錳酸鋰(LiMn2O4)磷酸鐵鋰(LiFePO4)振實密度（g/cm3）2.8～3.02.0～2.32.2～2.41.0～1.4比表面積（m2/g）0.4～0.60.2～0.40.4～0.812～20克容量(mAh/g)135～140140～18090～100130～140電壓平臺(V)3.73.53.83.2循環(huán)性能≥500次≥500次≥300次≥2000次過渡金屬貧乏貧乏豐富非常豐富原料成本很高高低廉低廉環(huán)保含鈷含鎳、鈷無毒無毒安全性能差較好良好優(yōu)秀適用領域中小電池小電池/小型動力電池動力電池、低成本電池動力電池/超大容量電源鋰離子電池主要結構成分●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）鋰離子電池的工作原理充電放電鋰電池的應用場合

消費類電子消費類電子消費類電子消費類電子消費類電子高端消費類電子工業(yè)工具類電子新型電子產品儀器儀表產品儀器儀表產品儀器儀表產品醫(yī)用設備儀器產品行政辦公產品電芯品牌的鑒別●國外主要圓柱鋰離子電池供應商SANYO、SONY、PANASONIC、LG、SAMSUNG等●國內主要一線圓柱鋰離子電池供應商力神、比克、ATL等●國內主要二線圓柱鋰離子電池供應商華粵寶、創(chuàng)明、豪鵬、德朗能、毅力●國外主要鋁殼鋰離子電池供應商SANYO、LG、SAMSUNG、PANASONIC●國外主要鋰聚合物電池供應商SONY、SAMSUNG●國內主要鋁殼鋰離子電池供應商比亞迪、力神、光宇、比克、邦凱●國內主要鋰聚合物電池供應商ATL、力神、優(yōu)科●國內主要軟包鋰離子電池供應商優(yōu)科、精進能源、力神、光宇、

TCL、邦凱、美拜柱式電芯三洋電芯紅色透明外包軟PVC材質唯有三洋獨有，所有電芯均統(tǒng)一包裝，容量級別和類型區(qū)別在正極絕緣帽顏色松下電芯松下獨有的點陣標示，所有電芯均統(tǒng)一包裝，容量級別和類型區(qū)別在PVC顏色索尼電芯索尼標示UL認證標志批號，區(qū)域號LG電芯LG標示生成批號，區(qū)域，客戶代碼三星電芯配對代號容量標示2200mah批號三星SDI標示比克電芯配組代號比克標示創(chuàng)明電芯

德賽聚能電芯德賽的開頭英文字母電池滿載電量批號，生產日期信息條碼鋰電池保護板淺談

鋰電池（可充型）之所以需要保護，是由它本身特性決定的。由于鋰電池本身的材料決定了它不能被過充、過放、過流、短路及超高溫充放電，因此鋰電池鋰電組件總會跟著一塊精致的保護板出現(xiàn)。

主流保護IC提供商●硬件保護系列日系主流：精工、理光、美之美、三菱臺系主流：新德、富晶●軟件保護系列美系：德州儀器、美信日系：索尼、三菱臺系：O2、ATMEL硬件保護和軟件保護的對比●硬件保護電路的保護參數(shù)是預先在IC內部設定好的，外部無法更改保護參數(shù)，優(yōu)點是性能穩(wěn)定價格低廉，缺點是參數(shù)只能一對一對號入座?！褴浖Ｗo智能保護芯片的保護參數(shù)可以通過上位機電腦對線路板進行設定編程，以達到最終想要的保護參數(shù)，優(yōu)點是通用性強，應用范圍廣，缺點是價格昂貴，軟件操作稍復雜。

硬件保護充電控制IC過放控制過充控制+-充電電量硬件保護充電控制IC過放控制過充控制+-充電電量硬件保護充電控制IC過放控制過充控制+-充電電量硬件保護充電控制IC過放控制過充控制+-充電電量硬件保護充電控制IC過放控制過充控制+-充電電量STOP3.8-4.1V此時充電控制MOS打開硬件保護放電控制IC過放控制過充控制+-放電電量硬件保護放電控制IC過放控制過充控制+-放電電量硬件保護放電控制IC過放控制過充控制+-放電電量硬件保護放電控制IC過放控制過充控制+-放電電量硬件保護放電控制IC過放控制過充控制+-放電電壓2.3-2.5V此時放電控制MOS打開STOP主流硬件保護電路原理圖主題以目前主流硬件保護IC廠家精工（SEIKO）作為參考范例主流單節(jié)保護原理圖S-8261系列電路主流兩節(jié)保護原理圖S-8242系列電路S-8232系列電路主流三節(jié)保護原理圖S-8254A系列三節(jié)接線電路主流四節(jié)保護原理圖S-8254A系列四節(jié)電路采用BQ26500單節(jié)智能電池硬件保護原理圖采用BQ20Z75多節(jié)智能SMBUS通訊協(xié)議軟件電池原理圖18650專用3.7V單節(jié)板保護板實物圖普通兩節(jié)7.4V保護板帶溫度開關的兩節(jié)7.4V保護板帶電量管理兩節(jié)7.4V智能硬件保護板普通三節(jié)11.1V保護板大電流三節(jié)11.1V保護板帶SMBUS通訊協(xié)議的三節(jié)大電流硬件保護板保護板正面保護板背面普通四節(jié)保護板大電流普通四節(jié)保護板大電流帶虛擬電量顯示及充放電獨立的四節(jié)保護板帶I2C通訊協(xié)議和電量平衡的智能大電流七節(jié)軟件控制保護板鋰離子電池性能常規(guī)性能：容量電壓內阻可靠性性能：循環(huán)壽命放電平臺自放電貯存性能高低溫性能安全性能過充短路針刺跌落濕水低壓振動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頒布的標

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。電壓

開路電壓

電池在開路狀態(tài)下的端電壓稱為開路電壓。電池的開路電壓等于電池的正極的還原電極電勢與負極電極電勢之差。

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。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(shù)，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(shù)增大而線性增大。循環(huán)壽命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(shù)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。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%以上放電平臺對手機電池使用效果影響最大，關系到手機通話的聲音清晰度自放電電池完全充電后，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8%，我們可以做到3%-5%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關于電池的安全問題●Sony鋰離子電池安全事故●松下鋰離子電池安全事故●國內鋰離子電池安全事故●鋰離子電池安全性問題●鋰離子電池安全性問題原因●安全性解決方法Sony電池安全事故2006年6月21日于日本大阪舉行的一次重要會議上一臺正在演示的戴爾筆記本突然爆炸起火，后來證實此電腦采用索尼OEM的鋰離子電池組。隨后索尼鋰離子電池組遭到大多數(shù)筆記本廠商的召回，截止目前，各PC廠商所召回的索尼電池數(shù)量已將近800萬塊。其中，戴爾420萬塊，蘋果180萬塊，東芝83萬塊，聯(lián)想52.6萬塊，富士通28.7萬塊，直接損失近4億美元。松下電池安全事故北京時間2007年8月16日消息，據(jù)國外媒體報道，在索尼筆記本電池召回事件一年后，一個類似的事件再度困擾日本家電企業(yè)，這次事件的主角是松下電器，被召回的產品是手機鋰電池，這起事件也凸顯出電池工業(yè)正在面臨的巨大挑戰(zhàn)。諾基亞周二宣布，松下制造的部分鋰離子電池存在過熱的問題，公司將主動召回這些產品，并為用戶更換電池，據(jù)悉，與此次召回事件有關的手機高達4600萬部。目前尚不清楚該公司將召回和更換多少塊電池，但其召回的數(shù)量預計比索尼電池事件高出四倍多，成為業(yè)內最大的一起電池召回事件。松下目前是全球四大鋰電池生產商之一，該公司表示，其電池問題是在制造過程中產生的。當用于防止短路的一個絕緣層發(fā)生破損時，過熱現(xiàn)象就會產生。諾基亞稱，迄今為止，松下鋰電池造成的過熱問題僅報告了100起，而且沒有造成嚴重傷亡事件。盡管如此，諾基亞仍將采取預防措施，更換所有生產日期在2005年12月和2006年11月之間產地為大阪的同類電池。松下預計將承擔更換電池的大部分費用，費用估計將高達1.7億美元。國內鋰離子電池安全事故

2007年6月19日，位于甘肅省金塔縣雙城鎮(zhèn)的營盤鐵選廠一電焊工作業(yè)時，手機電池突然爆炸，導致其肋骨斷裂并刺破心臟而死亡。事件發(fā)生后，金塔縣立即成立聯(lián)合調查組展開調查。據(jù)該廠一位知情人透露，死者名叫肖金鵬，是該廠的一名電焊工，今年22歲。6月19日端午節(jié)那天中午，當?shù)貧鉁剌^高，肖金鵬戴著面罩作業(yè)時，其裝在胸前衣兜里的手機突然一聲巨響，肖金鵬倒在了血泊中，后其被送往醫(yī)院經搶救無效死亡。事后他們才知道，是手機電池爆炸炸死了他。警方勘查現(xiàn)場并進行尸檢后初步認為，肖金鵬是由于手機電池在高溫下發(fā)生爆炸，被炸斷肋骨刺破心臟身亡的。關于電池的安全問題鋰離子電池安全問題的原因

目前廣泛使用的鋰離子電池正極材料為鈷酸鋰，鈷酸鋰理論克容量為270mAh/g，但是實際只能發(fā)揮135-140mAh/g的容量，過多的發(fā)揮會破壞其材料結構。如發(fā)生某些意外，比如管理系統(tǒng)損壞而導致電池