鋰電池介紹課件

LiMnCoNiLi+Li+Li+Li+Li+Li+Li+Li+Li+Li+Li+Li+Li+Li+鋰電池原理：以炭材料為負極，以含鋰的化合物作正極的鋰電池，在充放電過程中，沒有金屬鋰存在，只有鋰離子，這就是鋰離子電池。當對電池進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經(jīng)過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結構，它有很多微孔，達到負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。同樣當對電池進行放電時（即我們使用電池的過程），嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回正極?；卣龢O的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說的電池容量指的就是放電容量。在Li-ion的充放電過程中，鋰離子處于從正極→負極→正極的運動狀態(tài)。Li-ionBatteries就像一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就象運動員一樣在搖椅來回奔跑。所以Li-ionBatteries又叫搖椅式電池。隔膜鋰化合物正極負極反應：放電時鋰離子脫嵌，充電時鋰離子嵌入。電池總反應：正極反應：放電時鋰離子嵌入，充電時鋰離子脫嵌。DischargeChargeAL正極Cu負極+-石墨負極principleofpowerlithiumionbatteries.01鋰離子電池原理LiMnCoNiLi+Li+Li+Li+Li+Li+Li+L1動力電池按封裝形式分類，為方形、軟包、圓柱三足鼎立。它們各有優(yōu)缺點。圓柱和方形電池的外包裝多為鋼殼或者鋁殼。軟包外包裝為鋁塑膜，其實軟包也是一種方形，市場上習慣將鋁塑膜包裝的稱為軟包，也有人將軟包電池稱為聚合物電池。類型優(yōu)點缺點圓柱工藝成熟、PACK成本低、良率高、一致性好、便于各種組合重量重、成組后比能量低軟包重量輕、容量大、內(nèi)阻小、設計靈活、循環(huán)性能好一致性差、成本高、易漏液方形高硬度、重量輕、安全性好型號多，工藝統(tǒng)一難度大，柔性不足總的來說，圓柱、方形和軟包三種封裝類型的電池各有優(yōu)勢，也各有不足，每種電池都有自己主導的領域,目前方形電池后來居上，國外生產(chǎn)方形動力電池的企業(yè)有日韓電池三巨頭之一的三星SDI等，國內(nèi)企業(yè)有比亞迪、寧德時代、國軒動力、億緯鋰能、力神、中航鋰電、邁科新能源、中天科技、力信能源、南都電源、哈爾濱光宇、駱駝電池等。三元軟包電池容量較同等尺寸規(guī)格的鋼殼鋰電高10~15%、較鋁殼電池高5~10%，而重量卻比同等容量規(guī)格的鋼殼電池和鋁殼電池更輕，因此，補貼新政對三元軟包電池更有利。鑒于軟包電池的優(yōu)勢，業(yè)內(nèi)專家預計，隨著電池路線的發(fā)展，軟包電池在新能源汽車市場的滲透率也將不斷提升，在沒有重大變革到來之前，未來三種電池仍會并行發(fā)展。Processingroute.02工藝路線動力電池按封裝形式分類，為方形、軟包、圓柱三足鼎立。它們各有2正極材料主要分為三元材料、磷酸鐵鋰、錳酸鋰三大類，能量密度、成本、安全性，熱穩(wěn)定性，循環(huán)壽命是動力電池的五個關鍵指標，三元材料、錳酸鋰與磷酸鐵鋰任何一個在這五個方面都不具有絕對優(yōu)勢，導致動力鋰電池材料技術路線出現(xiàn)分歧。三元材料，電池容量較高，目前是動力電池主要正極材料之一，主要用于乘用車。磷酸鐵鋰原材料低廉，循環(huán)性和安全性好，但容量較低，主要用于動力電池當中的客車和物流車。錳酸鋰資源豐富，價格便宜，安全性好，但循環(huán)性差，高溫中衰減嚴重，少量用于動力電池中。好中差正極材料鎳鈷錳三元材料錳酸鋰磷酸鐵鋰*材料結構層狀氧化物尖晶石橄欖石振實密度(g/cm3)2.0-2.32.2-2.51.0-1.4比表面積(m2/g）0.2-0.40.4-0.812-20克容量(mAh/g）155-190100-120130-150電壓平臺(V)3.5-3.63.7-3.93.2-3.3循環(huán)次數(shù)>=800>=500>=2000過渡金屬貧乏豐富非常豐富原料成本(USD/g)高(22-40)低廉(15-28)低廉(15-28)環(huán)保含鎳、鈷無毒無毒安全性能較好良好優(yōu)秀合成困難度難難中等溫度耐受性尚可，-20~55℃以外會衰退差，高于50℃迅速衰退極佳（-40~70℃仍正常使用）適用領域小電池/小型動力電池動力電池動力電池/超大容量電池缺點安全性待加強高溫自放電循環(huán)壽命短導電度差體積大positiveMaterial.02正極原材料正極材料由于成本占比高，約占電池總成本40%左右，對電池容量起決定作用，是電池的關鍵材料。正極材料主要分為三元材料、磷酸鐵鋰、錳酸鋰三大類，能量密度、3負極材料是鋰離子電池儲存鋰的主體占鋰電池總成本5~15%，使鋰離子在充放電過程中嵌入與脫出。負極材料主要影響鋰電池的首次效率、循環(huán)性能等，負極材料的性能也直接影響鋰電池的性能。隨著技術的進步，目前的鋰離子電池負極材料已經(jīng)從單一的人造石墨發(fā)展到了天然石墨、中間相碳微球、人造石墨為主，軟碳/硬碳、無定形碳、鈦酸鋰、硅碳合金等多種負極材料共存的局面。天然石墨而從負極材料的種類上來看，整個負極材料市場將仍然以天然石墨和人造石墨為主體。隨著整個市場對高容量、高功率負極材料需求的逐步提升以及新一代負極材料（如硅基材料等）制備工藝的逐漸成熟，市場重心也會逐步向新一代負極材料偏移。天然石墨電鏡下天然石墨天然石墨分子結構C原子共價鍵Negativematerial.02負極原材料負極材料是鋰離子電池儲存鋰的主體占鋰電池總成本5~15%，使4鋰電池的結構中，隔膜是關鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜的性能決定了電池的界面結構、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)以及安全性能等特性，性能優(yōu)異的隔膜對提高電池的綜合性能具有重要的作用。隔膜的主要作用是使電池的正、負極分隔開來，防止兩極接觸而短路，此外還具有能使電解質(zhì)離子通過的功能。隔膜材質(zhì)是不導電的，其物理化學性質(zhì)對電池的性能有很大的影響。電池的種類不同，采用的隔膜也不同。對于鋰電池系列，由于電解液為有機溶劑體系，因而需要有耐有機溶劑的隔膜材料，一般采用高強度薄膜化的聚烯烴多孔膜。傳統(tǒng)商業(yè)化微孔聚烯烴隔膜的制備工藝分為干法單向拉伸、干法雙向拉伸和濕法三種，不管是濕法還是干法，均有拉伸這一工藝步驟，目的是使隔膜產(chǎn)生微孔。在技術發(fā)展領域，傳統(tǒng)的聚烯烴隔膜已無法滿足當前鋰電池的需求，高孔隙率、高熱阻、高熔點、高強度、對電解液具有良好浸潤性是今后鋰離子電池的發(fā)展方向。為實現(xiàn)這些技術指標，可以從以下三個方面入手，第一，研發(fā)新材料體系，并發(fā)展相應的生產(chǎn)制備技術，使其盡快工業(yè)化；第二，隔膜涂層具有成本低、技術簡單、效果顯著等優(yōu)點，是解決現(xiàn)有問題的有效手段；第三，原位復合制備工藝較復雜，可以作為未來隔膜的研究方向?？讖酱笮〖胺植伎讖降拇笮〖胺植寂c制備方法有關；孔徑大小影響隔膜的透過能力；分布不均勻導致電池內(nèi)部電流密度不一致，形成枝狀晶刺穿隔膜。透氣率Gurley指數(shù)，是一個重要物化指標；與電池內(nèi)阻成正比；數(shù)值越大，內(nèi)阻越大孔隙率孔的體積和隔膜體積的比值，一般隔膜孔隙率在35%-60%之間。熱穩(wěn)定性隔膜受熱時尺寸穩(wěn)定性力學強度要求抗穿刺強度高；單向拉伸，拉伸~50N，橫向~5N；雙向拉伸，要求2個方向要求一致。自動關閉機理一種安全保護性能；限制溫度升高和防止短路；安全窗口溫度越高愈好，電池的安全性越高；與隔膜的原材料和隔膜的結構有關；材料熔點決定隔膜的閉孔溫度。鋰電池隔膜Lithiumbatterydiaphragm.02鋰電池隔膜鋰電池的結構中，隔膜是關鍵的內(nèi)層組件之一。隔膜的性能決定了電5電動汽車電池管理系統(tǒng)BMS主要用于對電動汽車的動力電池參數(shù)進行實時監(jiān)控、故障診斷、SOC估算、行駛里程估算、短路保護、漏電監(jiān)測、顯示報警，充放電模式選擇等，并通過CAN總線的方式與車輛集成控制器或充電機進行信息交互，保障電動汽車高效、可靠、安全運行。batterymanagementsystem.02電池管理系統(tǒng)電動汽車電池管理系統(tǒng)BMS主要用于對電動汽車的動力電池參數(shù)進6以軟包電芯（d）為例工藝過程：正負極攪拌（Mixing）正負極涂布（Coating）對輥（Pressing）模切（ModuleCutting）疊片（Stacking）焊接（Welding）頂封（TopSealing）注液（Inject）預化（Formation）抽氣封口（Degassing）測試成型（Forming）化成（Aging）Cell.02電芯以軟包電芯（d）為例工藝過程：正負極攪拌正負極涂布對輥模切疊74、粘貼打印銘牌、條形碼8、安裝水冷管及氣密檢測7、安裝BMS高壓組件、滅火器2、吊下箱體于第1工位、清潔3、安裝檢查水冷板氣密12、整理BMS線束，吸塵5、模組吊裝入箱6、掃碼固定模組10、模組銅排連接11、連接固定BMS線束14、拍照，稱重吊離主線13、復檢力矩、檢測BMS通訊1、檢測模組，AGV輸送9、安裝航插板件及附件15、充放電綜合檢測16、AGV輸送吊回主線17、涂膠，安裝密封條18、預安裝箱蓋19、定扭安裝箱蓋20、安裝維修開關，氣密檢測22、叉車轉運物流中心21、稱重吊裝下線以軟包電芯為例工藝過程：PACKsystem.02系統(tǒng)整包4、粘貼打印銘牌、條形碼8、安裝水冷管及氣密檢測7、安裝BM8鎳:中國僅占世界的3.0%，消耗占世界20%，進口率60%有價金屬的提取具有顯著的資源性的可用性，解決了資源短缺問題鈷：中國僅占世界的1.03%，但消耗占世界