锂电池热分析

热分析技术在化学电池行业的应用

焦联联

耐驰科学仪器商贸（上海）有限公司

摘要：

电池是将物质化学反应产生的能量直接转换成电能的一种装置。在充电时它将电能转换为化学能，并以化学形式储存能量，放电时将化学能转换为电能，以电能形式释放能量。化学电池各个组成部分：如电极、电解质、隔膜、外壳等涉及材料类型众多，为了深入了解电池材料物理化学性质，热分析技术在材料的研究、探讨过程中被研究人员所广泛使用。

关键词：电池、化学电池、热分析

一、化学电池的分类

电池可分为化学电池和物锂电池。

1、化学电池的分类如下：

（1）原电池（一次电池）

电池经过连续放电或间歇放电后，不能用充电的方法使两极的活性物质恢复到初始状态，即反应是不可逆的，因此两极上的活性物质只能利用一次。

原电池的特点是小型，携带方便，但放电电流不大。一般用于仪器及各种电子元器件。

常见的原电池有：

锌锰干电池Zn∣NH4Cl，ZnCl2∣MnO2

碱锰干电池Zn∣KOH∣MnO2

锌银电池Zn∣KOH∣Ag2O

（2）蓄电池（二次电池）

电池工作时，在两极上进行的反应均为可逆反应。因此可用充电的方法使两极活性物质恢复到初始状态，从而获得再生放电的能力。

蓄电池能够充电和放电循环多次。常见的蓄电池有：

铅酸蓄电池Pb∣H2SO4∣PbO2

镉镍蓄电池Cd ∣KOH∣ NiOOH

锌空气电池Zn∣KOH∣O2（空气）

镍氢蓄电池MH∣KOH∣ NiOOH

锂离子电池LiCoO2∣有机电解质∣ C

（3）燃料电池（连续电池）燃料电池是一种能量转换装置，在工作时必须有能量（燃料）输入，才能产出电能。普通蓄电池是一种能量储存装置，必须先将电能储存到电池中，在工作时只能输出电能，在工作时不需要输入能量，也不产生电能，这是燃料电池与普通电池本质的区别。燃料电池是将化学能转变为电能，普通蓄电池也是将化学能转变为电能，这是它们共同之处，但燃料电池在产生电能时，参加反应的反应物质在经过反应后，不断地消耗、不再重复使用，因此，要求不断地输入反应物质。普通蓄电池的活性物质随蓄电池的充电和放电变化，活性物质反复进行可逆性化学变化，活性物质并不消耗。

按电解质划分，燃料电池大致可分为五类：碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）和质子交换膜燃料电池（PEMFC）目前最常用的燃料电池为质子交换膜燃料电池（PEMFC）。

2、化学电池的基本组成部分

要组成一个电池必须要有以下几个基本组成部分，

（1）电极

电极是电池的核心部分，主要涉及金属(合金)、石墨、活性炭、乙炔黑、或有机碳等(也有用碳化硼等材料)、粘结剂疏水性聚乙烯或聚四氟乙烯等。

（2）电解质

电池的主要组成之一，在电池内部担负着传递正负极之间电荷的作用。

（3）隔膜也叫隔离物

放在电池的正负极之间，其作用是防止正负极活性物质直接接触，造成电池内部短路。除此以外，隔膜还应具有能使电解质中离子通过的能力。由于锂离子电池系列的电解液为有机溶剂体系，因而隔膜材料对有机溶剂耐溶。隔膜双向拉伸强度高，穿刺强度高，收缩率低，表面无静电孔隙率高，孔径分布均匀，电解液浸润性佳，具有较低的闭孔温度和较高的破膜温度。隔膜材料主要有：PP、PE等。

（4）外壳

它是电池的容器，对于电池外壳要求有良好的机械强度，耐振动，耐冲击，耐高低温的变化及电解液的腐蚀。碳性电池的外壳一般是锌，碱性电池外壳一般是钢壳。

二、热分析在化学电池行业的应用

1、隔膜材料PP/PE 热分析测试

测量仪器 NETZSCH

DSC204F1 样品质量 5.41mg

温度范围室温 ... 180℃

升温速率5K/min

气氛氮气（静态）

材料类别热塑性塑料

图1：隔膜材料PP/PE 的DSC测试

隔膜作为电池的组成之一，是特殊形式的隔板。电池隔膜是电池结构中最重要的一部分，它作为电池的正负极之间的隔离板，首先它必须具备良好的电绝缘性，其次由于它在电解液中处于浸湿状态，必须具备良好的耐碱性，并且要有良好的透气性等。因此电池制造商在选择隔膜时多选用在较广的温度范围内（-55℃～85℃）保持电子稳定性、体积稳定性、和化学稳定性，对电子呈高阻，对离子呈低阻，便于气体扩散的尽量薄的隔离板。

隔膜纸除了以上所述的条件外，还应当具有足够的机械强度和韧性，以保证电池在卷绕和极片膨胀时不至于断裂。

从图1中可看出如下特征：在升温过程中，出现两个熔融主峰，第一个熔融峰顶端出现两个熔融峰值，分别为：134.8℃、136.4℃；其熔融热焓为237.7J/g（241.8*98.4%），推测该熔融主峰为材料内部聚乙烯PE的熔融，熔融顶端两个熔融峰值的出现，推测可能为PE内部不同的晶型熔融造成；在161℃附近有一非常微弱的熔融峰，热焓 4.1J/g （241.8*1.6%），推测为材料内部聚丙烯PP的熔融。

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锂电池热分析

热分析技术在化学电池行业的应用焦联联耐驰科学仪器商贸（上海）有限公司摘要：电池是将物质化学反应产生的能量直接转换成电能的一种装置。在充电时它将电能转换为化学能，并以化学形式储存能量，放电时将化学能转换为电能，以电能形式释放能量。化学电池各个组成部分：如电极、电解质、隔膜、外壳等涉及材料类型众多，为了深入了解电池材料物理化学性质，热分析技术在材料的研究、探讨过程中被研究人员所广泛使用。关键词：电池、化学电池、热分析一、化学电池的分类电池可分为化学电池和物锂电池。 1、化学电池的分类如下：（1）原电池（一次电池）电池经过连续放电或间歇放电后，不能用充电的方法使两极的活性物质恢复到初始状态，即反应是不可逆的，因此两极上的活性物质只能利用一次。原电池的特点是小型，携带方便，但放电电流不大。一般用于仪器及各种电子元器件。常见的原电池有：锌锰干电池Zn∣NH4Cl，ZnCl2∣MnO2 碱锰干电池Zn∣KOH∣MnO2 锌银电池Zn∣KOH∣Ag2O （2）蓄电池（二次电池）电池工作时，在两极上进行的反应均为可逆反应。因此可用充电的方法使两极活性物质恢复到初始状态，从而获得再生放电的能力。蓄电池能够充电和放电循环多次。常见的蓄电池有：铅酸蓄电池Pb∣H2SO4∣PbO2 镉镍蓄电池Cd ∣KOH∣ NiOOH 锌空气电池Zn∣KOH∣O2（空气）镍氢蓄电池MH∣KOH∣ NiOOH 锂离子电池LiCoO2∣有机电解质∣ C （3）燃料电池（连续电池）燃料电池是一种能量转换装置，在工作时必须有能量（燃料）输入，才能产出电能。普通蓄电池是一种能量储存装置，必须先将电能储存到电池中，在工作时只能输出电能，在工作时不需要输入能量，也不产生电能，这是燃料电池与普通电池本质的区别。燃料电池是将化学能转变为电能，普通蓄电池也是将化学能转变为电能，这是它们共同之处，但燃料电池在产生电能时，参加反应的反应物质在经过反应后，不断地消耗、不再重复使用，因此，要求不断地输入反应物质。普通蓄电池的活性物质随蓄电池的充电和放电变化，活性物质反复进行可逆性化学变化，活性物质并不消耗。按电解质划分，燃料电池大致可分为五类：碱性燃料电池（AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）和质子交换膜燃料电池（PEMFC）目前最常用的燃料电池为质子交换膜燃料电池（PEMFC）。 2、化学电池的基本组成部分要组成一个电池必须要有以下几个基本组成部分，（1）电极电极是电池的核心部分，主要涉及金属(合金)、石墨、活性炭、乙炔黑、或有机碳等(也有用碳化硼等材料)、粘结剂疏水性聚乙烯或聚四氟乙烯等。（2）电解质电池的主要组成之一，在电池内部担负着传递正负极之间电荷的作用。（3）隔膜也叫隔离物

锂电池特点和结构介绍

东莞市钜大电子有限公司锂电池特点和结构介绍笔者：I_know_i_ask 锂离子电池的介绍 (2) 锂电池的特点 (2) 锂电池的内部结构 (3) 锂电池的充放电要求 (4) 锂电池的保护电路 (5) 简易充电电路 (6) 单节锂电池的应用举例 (7)

紧随社会的进步，数码产品的普遍，锂电池也逐步被人们所重视广泛应用于数码产品和高端的仪器产品中作为重要的电能供能源；认识锂电池也不可少，笔者归纳了一下几点与大家共分享锂离子电池的介绍锂电池的特点 1、具有更高的重量能量比、体积能量比； 2、电压高，单节锂电池电压为3.6V，等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压； 3、自放电小可长时间存放，这是该电池最突出的优越性；

4、无记忆效应。锂电池不存在镍镉电池的所谓记忆效应，所以锂电池充电前无需放电； 5、寿命长。正常工作条件下，锂电池充/放电循环次数远大于500次； 6、可以快速充电。锂电池通常可以采用0.5～1倍容量的电流充电，使充电时间缩短至1～2小时； 7、可以随意并联使用； 8、由于电池中不含镉、铅、汞等重金属元素，对环境无污染，是当代最先进的绿色电池； 9、成本高。与其它可充电池相比，锂电池价格较贵。锂电池的内部结构锂电池通常有两种外型：圆柱型和长方型。电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由锂和二氧化钴组成的锂离子收集极及由铝薄膜组成的电流收集极。负极由片状碳材料组成的锂离子收集极和铜薄膜组成的电流收集极组成。电池内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC元件，以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。单节锂电池的电压为3.6V，容量也不可能无限大，因此，常常将单节锂电池进行串、并联处理，以满足不同场合的要求。

锂电池电解液热稳定性研究

锂电池电解液热稳定性研究欧阳学文 Thermal stability of lithiumion battery electrolytes Boris Ravdela,*, K.M. Abrahama, Robert Gitzendannera, Joseph DiCarloa, Brett Luchtb, Chris Campionb aLithion Inc., 82 Mechanic St., Pawcatuck, CT 06379, USA bUniversity of Rhode Island, Department of Chemistry, Kingston, RI 02881, USA 摘要本文研究了LiPF6在固态中的热分解和在二烃基碳酸盐的溶解。通过差热扫描量熟分析（DSC）发现LiPF6热分解后生成LiF和PF5。在溶解过程中，PF5和二烃基碳酸盐反应生成多种分解产物，包括二氧化碳（CO2），醚类（R20），烷基氟化物（RF），三氟氧化磷（OPF3）和氟磷酸盐（OPF2OR，OPF(OR)2）。通过核磁共振光谱仪（NMR）和气相色谱质谱检测仪（GCMS）表征分解物的结构。

关键词：锂电池；有机碳酸酯基电解液；电解液分解 1. 介绍 LiPF6溶解在二烃基碳酸盐的混合溶液因其导电率高，电化学稳定性好以及低温下的工作能力好等特性常被用作锂电池的电解液。然而，该混合溶液的热稳定性差甚至在中温环境（6085oC）发生变化。一般认为盐是溶液分解过程中的中间物。许多可供选择的盐都被研究并发现它们并不能满足锂电池电解液的要求（高导电率，低损耗，热力学稳定等）。改善LiPF6电解液的热力学稳定性将是一种比较有效的途径。在研究之前我们需要对电解液分解机制的充分了解。我们已经利用DSC，电导率测试仪和NMR光谱仪研究了LiPF6以及其与一系列盐的混合溶液的热稳定性，包括乙烯碳酸盐（EC），二甲基碳酸盐（DMC），二乙基碳酸盐（DEC），乙基甲基碳酸盐（EMC）和混合碳酸盐（高于85 oC）。初步结论发表在引文[1]中。LiPF6及其有机碳酸酯基电解液的化学分解性质的相关研究发表在[13]，但是还

锂电池结构与原理

锂电池原理和结构 1、锂离子电池的结构与工作原理：所谓锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的，独特机理的锂离子电池形象地称为“摇椅式电池”，俗称“锂电”。以LiCoO2为例：⑴电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反之。这就需要一个电极在组装前处于嵌锂状态，一般选择相对锂而言电位大于3V且在空气中稳定的嵌锂过渡金属氧化物做正极，如LiCoO 2、LiNiO2、LiMn2O4、LiFePO4。⑵为负极的材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物，如各种碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纤维、中间相小球碳素等和金属氧化物，包括SnO、SnO2、锡复合氧化物SnBxPyOz(x=0.4～0.6，y=0.6～0.4，z=(2＋3x＋5y)/2)等。 2、电池一般包括：正极（positive）、负极（negative）、电解质（electrolyte）、隔膜（separator）、正极引线（positivelead）、负极引线（negativeplate）、中心端子、绝缘材料（insulator）、安全阀（safetyvent）、密封圈（gasket）、PTC（正温度控制端子）、电池壳。一般大家较关心正极、负极、电解质

锂电池的详细介绍 1、锂离子电池锂离子电池目前由液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLB)两类。其中，液态锂离子电池是指Li +嵌入化合物为正、负极的二次电池。正极采用锂化合物L iC oO2或LiMn2O4，负极采用锂-碳层间化合物。锂离子电池由于工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长，是21世纪发展的理想能源。 2、锂离子电池发展简史锂电池和锂离子电池是20世纪开发成功的新型高能电池。这种电池的负极是金属锂，正极用MnO2，SOCL2，(CFx)n等。70年代进入实用化。因其具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点，已广泛应用于军事和民用小型电器中，如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等、部分代替了传统电池。 3、锂离子电池发展前景锂离子电池以其特有的性能优势已在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。目前开发的大容量锂离子电池已在电动汽车中开始试用，预计将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。 4、电池的基本性能 (1)电池的开路电压 (2)电池的内阻 (3)电池的工作电压 (4)充电电压充电电压是指二次电池在充电时，外电源加在电池两端的电压。充电的基本方法有恒电流充电和恒电压充电。一般采用恒电流充电，其特点时在充电过程中充电电流恒定不变。随着充电的进行，活性物质被恢复，电极反应面积不断缩小，电机的极化逐渐增高。

如何对电动汽车动力电池散热

目前我国大多数电动汽车都是以锂电池作为动力电池的主要原材料。包括三元锂、磷酸铁锂、锰酸锂和钴酸锂等。而最常用的还是三元锂和磷酸铁锂。三元锂电池能量密度更大、体积小、质量轻，但安全性经常受到怀疑。磷酸铁锂电池虽然能量密度小，却被认为更安全。两种电池材料各有优缺，也正因此才会根据具体的车型和需求采用不同的电池材料。在锂电大数据网看来，在乘用车领域三元锂电池已成为主角，而在客车领域磷酸铁锂电池则更常用。过动力电池工作电流大，产热量大，同时电池包处于一个相对封闭的环境，就会导致电池的温度上升。这是因为锂电池中的电解质，电解质在锂电池内部起电荷传导作用，没有电解质的电池是无法充放电的电池。目前锂电池大部分是易燃、易挥发的非水溶液组成，这个组成体系相比水溶液电解质组成的电池有更高的比能量和电压输出，符合用户更高的能量需求。因为非水溶液电解质本身易燃、易挥发，浸润在电池内部，也形成了电池的燃烧根源。因此上述两种电池材料的工作温度都不得高于60℃，但现在室外温度已接近40℃，同时电池本身产热量大，将导致电池的工作环境温度上升，而如果出现热失控，情况将十分危险了。

为了避免变成“烧烤”，给电池散热就尤为重要了。电池包散热有主动和被动两种，两者之间在效率上有很大的差别。被动系统所要求的成本比较低，采取的措施也较简单。主动系统结构相对复杂一些，且需要更大的附加功率，但它的热管理更加有效。从锂电大数据网得知不同传热介质的散热效果不同，空冷和液冷各有优劣。采用气体（空气）作为传热介质的主要优点有：结构简单，质量轻，有害气体产生时能有效通风，成本较低；不足之处在于：与电池壁面之间换热系数低，冷却速度慢，效率低。目前应用较多。采用液体作为传热介质的主要优点有：与电池壁面之间换热系数高，冷却速度快；不足之处在于：密封性要求高，质量相对较大，维修和保养复杂，需要水套、换热器等部件，结构相对复杂。在实际的电动大巴应用中，由于电池组容量大、体积大，相对来讲功率密度比较低，因此多采用风冷方案。而对于普通乘用车的电池组，其功率密度则要高得多。相应的，它对散热的要求也会更高，所以水冷的方案也更加普遍。不同的电池包结构传感器会根据测温点和需求来定。温度传感器会被放置在最具代表性、温度变化幅度最大的位置，例如空气的进出口位置以及电池包的中间区域。特别是最高温和最低温处，以及电池包中心热量累积较厉害的区域。这样有助于将电池的温度控制在一个相对安全的环境，避免过热和过冷对电池造成危险。另外，就是电池隔膜的作用，主要是在狭小空间内将电池正负级板分隔开来，防止两极接触造成短路，却能保证电解液中的离子在正负极之间自由通过。因此隔膜就成了保证锂离子电池安全稳定工作的核心材料。

动力电池散热系统研究现状

动力电池散热系统研究现状电动汽车根据能量来源和动力组成的不同，可分为纯电动汽车（EV，Elec-tric Vehicle）、混合动力电动汽车（HEV，Hybrid-Electric Vehicle）和燃料电池电动汽车（FCEV，Fuel Cell Electric Vehicle），图1.1为三种电动汽车示意图，它们都要涉及电池散热与能量管理问题。动力电池散热系统是用来确保电池组工作在适宜温度范围的整套系统，包括电池箱、传热介质、监测控制设备等部件。动力电池散热系统有如下几项重要功能：图1.1 电动汽车分类 1）保证电池包内温度均衡，避免电池间的不一致而降低性能。 2）动力电池系统温度过高时的有效散热和通风。 3）有害气体产生时的有效通风。

4）消除因热失控造成的电池失效或爆炸危险。按照电动汽车散热系统是否受外界环境的影响，可分为主动冷却方式和被动冷却方式。被动冷却方式指自然进风散热，由于受外界环境的影响，只能在一定程度上起到电池散热的作用；而主动冷却方式则能摆脱环境因素的影响，可以保证电池相对适宜的工作温度，是今后设计的趋势。主动冷却方式主要包括强制风冷散热、液冷和相变材料冷却等几种方式。本文研究重点放在电动汽车被动冷却方式和主动冷却方式之一的液冷散热上。 1.1 动力电池空气冷却式散热系统 1.1.1 空气冷却式散热系统工作原理空气冷却式散热系统采用空气作为换热介质。常见的有两种，第一种被称为被动风冷，直接采用外部空气换热。第二种则为主动风冷，可预先对外部空气进行冷却后再进入动力电池系统。早期许多日韩系的电动车型采用风冷方案。被动式进风散热通常指不使用任何外部辅助能量，直接利用车速形成的自然风将电池组产生的热量带走，不需要额外的部件，结构简单，成本低，整个散热过程热量的交换以自然对流的方式为主，但是其缺点在于散热效率较低，散热性能无法控制，因此需要对电池表面的散热面进行优化以增大电池的散热面积，或者对自然风的风道进行特殊设计，优化自然风经过电池包的流场。其工作原理如图1.2所示。图1.2 被动式风冷系统原理图日产汽车Leaf的电池包从第一代车型开始采用的就是传统密闭结构的自然冷却系统，如图1.3所示。日产汽车采用了散热性优良的软包型电池，该公司对实现不需要强制风冷或水冷等有源装置的电池包结构很有信心。主动式进风散热在散热过程中的热量交换主要依靠强制对流，因此，如果电池模块周围空间允许，可以安装局部散热器或风扇，也可利用辅助的或汽车自带的蒸发器来提供冷风，其工作原理如图1.4所示。该方法对电池的封装设计要求有所降低，一般用于IP67以下且结构较复杂的电池系统，电池在车上的位置

锂电池的结构介绍

锂电池的结构介绍锂电池通常有两种外型：圆柱型和方型。电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由钴酸锂（或镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等）方形电池结构圆形电池结构及铝箔组成的电流收集极。负极由石墨化碳材料和铜箔组成的电流收集极组成。电池内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC元件（部分圆柱式使用），以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。单节锂电池的电压为3.7V（磷酸亚铁锂正极的为3.2V），电池容量也不可能无限大，因此，常常将单节锂电池进行串、并联处理，以满足不同场合的要求。锂电池的应用随着二十世纪微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段。最早得以应用的是锂亚原电池，用于心脏起搏器中。由于锂亚电池的自放电率极低，放电电压十分平缓。使得起搏器植入人体长期使用成为可能。锂锰电池一般有高于3.0伏的标称电压，更适合作集成电路电源，广泛用于计算机、计算器、手表中。现在，锂离子电池大量应用在手机、笔记本电脑、电动工具、电动车、路灯备用电源、航灯、家用小电器上，可以说是最大的应用群体。研究与发展前景为了开发出性能更优异的品种，人们对各种材料进行了研究。从而制阿联酋锂电池公交车（荷兰制造）造出前所未有的产品。比如，锂二氧化硫电池和锂亚硫酰氯电池就非常有特点。它们的正极活性物质同时也是电解液的溶剂。这种结构只有在非水溶液的电化学体系才会出现。所以，锂电池的研究，也促进了非水体系电化学理论的发展。除了使用各种非水溶剂外，人们还进行了聚合物薄膜电池的研究。锂电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，邮电通讯的不间断电源，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。锂离子电池以其特有的性能优势已在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。目前开发的大容量锂离子电池已在电动汽车中开始试用，预计将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在侧面人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。随着能源的紧缺和世界的环保方面的压力。锂电现在被广泛应用于电动车行业，特别是磷酸铁锂材料电池的出现，更推动了锂电池产业的发展和应用。参考资料：https://www.360docs.net/doc/263855136.html,

锂电池生产工艺分析

锂电池生产工艺分析关于循环不合格的分析一、正负极活性材料的物化结构性质的影响正负极活性材料的物化结构性质对锂离子的嵌入和脱嵌有决定性的影响，因而影响电池的循环寿命。正负极活性材料的结构是主要的影响因素，使用容易脱嵌的活性材料充放电循环时，活性材料的结构变化较小，而且这种微小变化是可逆的，因而有利于延长充放电循环寿命。 1、材料在充放电过程中的结构稳定性材料在充放电过程中的结构稳定性有利于提高其充放循环性能。如尖晶石材料LiXMn2O4，具有优越的循环性能，其主要原因之一便是在锂离子的嵌入和胶出过程中，单元晶胞膨胀、收缩率小于1%，即体积变化小;LiXMn2O4(X大于等于1)电极在充放过程中容量损失严重，主要是因为在充放电过程中，其颗粒表面发生Jahn-Teller畸变效应，单元晶胞膨胀严重，使结构完整性破坏。对材料进行适当的离子掺杂可有效提高材料的结构稳定性。如对尖晶石结构LiXMn2O4进行适量的钴(Co)掺杂，因钴使该材料的晶格参数变小，在循规蹈矩环过程中晶体结构趋于稳定，从而有效改善了其循环稳定性。 2、活性材料的料度分布及大小影响活性材料的粒度对其循环性能影响很大。研究表明:活性材料的粒度在一定范围与材料的循环性能正相关;活性材料的粒度分布越宽，其循环性能就越差，因为当粒度分布较宽时，其孔隙度差，从而影响其对电解液的毛细管作用而使阻抗表现较大，当充电到极限电位时，大颗粒表面的锂离子会过度脱嵌而破坏其层状结构，而不利于循环性能。 3、层状结构的取向性及厚度的影响

具有高度取向性和高度层状有序结构且层状结构较厚的材料，因锂离子插入的方向性强，使用其大电流充电放循环时性能不佳，而对于一些具有无序性层状结构(混层结构)或层结构较薄的材料，由于其锂离子脱嵌速率快，且锂脱嵌引起的体积变化较小，因而其充放循环过程中容降率较小，且耐老化。 4、电极材料的表面结构和性质的影响改善电极材料的表面结构和性质可有效抑制有机溶剂的共插入及其与电解液间的不良反应，如在石黑表面包覆一层有机聚合物热解碳，在一些正极活性材料如LiCOO2，LiC0XNi1-XO2等表层涂覆一层玻璃态复合氧化物如 LiO-Al2O3-SiO2，Li2O-2B2O3等可显著改善材料的充放电循环性能及电池的安全性。二、电极涂层粘结强度的影响正负极涂层的粘结强度足够高时，可防止充放循环过程中正负极优其是负极的粉化脱落或涂层因过度膨胀收缩而剥离基片，降低循环容降率 ;反之，如果粘结强度达不到要求，则随循环次数的增加，因涂层剥离程度加重而使电池内阻抗不断增大，循环容量下降加剧。具体说来，包括以下几方面的因素。 1、胶粘剂的材料选择目前常用的粘合剂为水溶性有机氟粘合剂(PVDF，PTFE等)，其粘结强度受物理化学性能参数如分子量、热稳定性、热收缩率、电阻率、熔融及软化温度以及在溶剂中的溶胀饱合度、化学稳定性等的影响;此外，正极和负极所用的粘结剂及溶剂均要非常纯，以免因杂质存在而使电极中的粘结剂氧化和老化，从而降低电池的循环性能。 2、胶粘剂的配制选用合适的粘合剂与溶剂相互作用后形成胶粘剂，它对涂膜有较强的附着力，但要注意配制时的温度、各组分间的比例，即配即用，不宜久放，涂好的极片也不

锂电池特点及发展背景

锂电池相关资料锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。最早出现的锂电池来自于伟大的发明家爱迪生。由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。随着二十世纪微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段。最早得以应用于心脏起搏器中。由于锂电池的自放电率极低，放电电压平缓。使得起搏器植入人体长期使用成为可能。锂电池一般有高于3.0伏的标称电压，更适合作集成电路电源。二氧化锰电池，就广泛用于计算机，计算器，照相机、手表中。为了开发出性能更优异的品种，人们对各种材料进行了研究。从而制造出前所未有的产品。比如，锂二氧化硫电池和锂亚硫酰氯电池就非常有特点。它们的正极活性物质同时也是电解液的溶剂。这种结构只有在非水溶液的电化学体系才会出现。所以，锂电池的研究，也促进了非水体系电化学理论的发展。除了使用各种非水溶剂外，人们还进行了聚合物薄膜电池的研究。 1992年Sony成功开发锂离子电池。它的实用化，使人们的移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备重量和体积大大减小。使用时间大大延长。由于锂离子电池中不含有重金属铬，与镍铬电池相比，大大减少了对环境的污染。 1、锂离子电池锂离子电池目前由液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLB)两类。其中，液态锂离子电池是指Li +嵌入化合物为正、负极的二次电池。正极采用锂化合物LiCoO2或LiMn2O4，负极采用锂-碳层间化合物。锂离子电池由于工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长，是21世纪发展的理想能源。 2、锂离子电池发展简史锂电池和锂离子电池是20世纪开发成功的新型高能电池。这种电池的负极是金属锂，正极用MnO2，SOCL2，(CFx)n等。70年代进入实用化。因其具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点，已广泛应用于军事和民

热分析技术

热分析技术 1 热分析技术的类别 1.1 热重分析( TGA) 热重分析法是在程序控制温度下，测量物质的重量与温度关系的一种技术[6]。记录重量变化对温度的关系曲线称热重曲线(TG曲线)，热重曲线是在氮气流或其他惰性气流下，由于挥发性杂质失去，导致重量减失，以温度为横坐标，重量为纵坐标绘制的图谱，为便于观察，也采用其微分曲线，称为微分热重分析( D/TG)。热重分析仪由装在升温烘箱中的微量天平组成。此天平应对温度不发生称量变化，保证在长期程序升温时测量稳定。 1.2 差热分析( DTA) 对供试品与热惰性参比物进行同时加热的条件下，当供试品发生某种物理的或化学的变化时，由于这些变化的热效应，使供试品与参比物之间产生温度差。在程序控制温度下，测定供试品与参比物之间温度差与温度(或时间)关系的技术称为差热分析。 1.3 差示扫描量热分析( DSC) DSC是在DTA基础上发展起来的一种热分析方法[7-9]。测量输给供试品与参比物热量差(dQ/dT)与温度(或时间)关系的技术成为差示扫描量热分析。在DTA 中，是样品与参比物，在温度变化时热量的变化对样品温度作图，而在DSC中为保持样品与参比物相同温度所需输入能量的差异与样品的温度作图，其精密度与准确度均高于DTA。在DSC仪器中，样品和参比物的支架是热互相隔离的，各自固定在自己的温度传感器及加热器上，样品和参比物放在支架内的金属小盘中，在程序升温过程中，当样品熔融或挥发时，样品与参比物需要保持温度一致所需的能量不同，在DSC 图谱中，纵坐标为热量差，横坐标为温度，峰面积为样品的转换能，正峰与负峰分别为吸热峰与放热峰，峰面积与热焓成比例。 2 热分析技术在中药及其制剂质控中的应用 2.1 药物纯度的测定药物纯度的测定是药品质量控制的重要内容之一。热分析技术用于中药纯度的测定有其独特的优点，如样品用量少且一般不需预处理等。但也有一定的要求，即样品的纯度>97%。然而在具体的操作方法上，可采用相应的措施使该技术能用于成分复杂的中药及制剂纯度的测定。由于试样量极少，故只需用少量标准品便可完成纯度测定。例如，粉防己甲素和熊果酸这些从中药材提得的药品，目前尚无其它合适的定量分析方式。杨腊[10]虎用DSC法成功地进行了纯度分析，并在测得药品总杂质含量的同时，还可获得各药物的准确熔点。 2.2 药物赋形剂筛选和组分分析

锂离子电池生产工艺及技术测试总结

锂离子电池工艺配料、技术与测试方法目录第一部分 1.1 锂离子电池简介 ---------------------------------------------------- 2 1. 2. 锂离子电池组成 ---------------------------------------------------- 2 1. 3. 锂离子电池原理 ---------------------------------------------------- 2 1. 4. 锂离子电池的种类 --------------------------------------------------- 3 1. 5. 锂离子电池优缺点 --------------------------------------------------- 4 1. 6. 如何正确使用锂离子电池 ------------------------------------------ 5 第二部分 2.1正极配方 - ---------------------------------------------------- ------- 6 2.2负极配方---------------- ----------------------------------------------- 6 2.3正极混料 ---------------- ---------------------------------------------- 7 2.4负极混料 --------------------------------------------------------------- 8 2.5物料球磨 ---------------------------------------------------------------- 9 2.8-2.10组装----------------------------------------------------------------- 10 第三部分 3.1. 性能特点 -------------------------------------------------------------- 14 3.2. 技术指标 -------------------------------------------------------------- 14 第四部分 4.1.聚合物锂离子充电电池规格------------------------------ 15 4.2文档参考的国标依据 ---------------------------- ------------------ 15

热分析技术简介——DSC

热分析技术简介——DSC 摘要：差示扫描量热分析仪因其使用方便，精确度高等特点，多年来备受青睐。本文介绍了差示扫描量热法（DSC）的发展历史、现状及工作原理，并且简要地介绍了DSC在天然气水合物、食品高聚物测定和水分含量测定、油脂加工过程及产品、沥青性能研究及改性沥青的性能评定中的应用。关键词：DSC 技术发展现状应用一、差示扫描量热法( DSC ) 简史 18世纪出现了温度计和温标。 19世纪，热力学原理阐明了温度与热量即热焓之间的区别后，热量可被测量。 1887年，Le Chatelier进行了被认为的首次真正的热分析实验：将一个热电偶放入黏土样品并在炉中升温，用镜式电流计在感光板上记录升温曲线。 1899年，Roberts Austen将两个不同的热电偶相反连接显著提高了这种测量的灵敏度，可测量样品与惰性参比物之间的温差。 1915年，Honda首次提出连续测量试样质量变化的热重分析。 1955年，Boersma设想在坩埚外放置热敏电阻，发明现今的DSC。 1964年，Watson等首次发表了功率补偿DSC的新技术。差示扫描量热法是六十年代以后研制出的一种热分析方法。它被定义为：在温度程序控制下，测量试量相对于参比物的热流速随温度变化的一种技术，简称DSC（Differential Scanning Calovimetry）。根据测量方法的不同，又分为两种类型：功率补偿型DSC和热流型DSC。其主要特点是使用的温度范围比较宽、分辨能力高和灵敏度高。由于它们能定量地测定各种热力学参数（如热焓、熵和比热等）和动力学参数，所以在应用科学和理论研究中获得广泛的应用。二、差示扫描量热法的现状 2.1差示扫描量热法（DSC）的原理差示扫描量热法（DSC）装置是准确测量转变温度，转变焓的一种精密仪器,它的主要原理是：将试样和参比物置于相同热条件下，在程序升降温过程中，始终保持样品和参比物的温度相同。当样品发生热效应时，通过微加热器等热元件给样品补充热量或减少热量以维持样品和参比物的温差为零。加热器所提供的热量通过转换器转换为电信号作为DSC曲线记录下来。它是一种将与物质内部相转变有关的热流作为时间和温度的函数进行测量的热分析技术。 2.2差示扫描量热分析技术发展差示扫描量热法是在差热分析（DTA）的基础上发展起来的一种热分析技术。

锂电池的特点与特性

锂电池的特点与特性（聚合物）根据锂离子电池所用电解质材料的不同，锂离子电池分为液态锂离子电池(Liquified Lithium-Ion Battery，简称为LIB)和聚合物锂离子电池(Polymer Lithium-Ion Battery, 简称为PLB)或塑料锂离子电池(Plastic Lithium Ion Batteries, 简称为PLB)。聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的，正极材料分为钴酸锂、锰酸锂、三元材料和磷酸铁锂材料，负极为石墨，电池工作原理也基本一致。它们的主要区别在于电解质的不同，液态锂离子电池使用液体电解质，聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替，这种聚合物可以是“干态”的，也可以是“胶态”的，目前大部分采用聚合物凝胶电解质。那聚合物锂电池的特性有哪些?下面和中美通用电池公司一起来了解下。 1、单体电池的工作电压高聚合物锂电池的工作电压在3.6V，是镍镉和镍氢电池工作电压的三倍。 2、比能量高。聚合物电池比能量目前已达140Wh/kg，是镍镉电池的3倍，镍氢电池的1.5倍。 3、自放电小,在放置很长时间后其容量损失也很小。 4、循环寿命长。目前聚合物锂电池循环寿命已达1000次以上，在低放电深度下可达几万次，超过了其他几种二次电池。 5、重量轻聚合物锂电池重量较同等容量规格的钢壳锂电池轻40%，较铝壳锂电池轻20%。 6、形状可定制制造商不用局限于标准外形，能够经济地做成合适的大小。聚合物电池可根据客户的需求增加或减少电芯厚度，开发新的电芯型号，价格便宜，开模周期短，有的甚至可以根据手机形状量身定做，以充分利用电池外壳空间，提升电池容量。 7、内阻小聚合物电芯的内阻较一般液态电芯小，目前国产聚合物电芯的内阻甚至可以做到35mΩ以下，极大的减低了电池的自耗电。

锂电池结构与原理

锂电池结构与原理 The manuscript was revised on the evening of 2021

锂原理和结构 1、锂离子电池的结构与工作原理：所谓锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的，独特机理的锂离子电池形象地称为“摇椅式电池”，俗称“锂电”。以LiCoO2为例：⑴电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反之。这就需要一个电极在组装前处于嵌锂状态，一般选择相对锂而言电位大于3V且在空气中稳定的嵌锂过渡金属氧化物做正极，如LiCoO 2、LiNiO2、LiMn2O4、LiFePO4。 ⑵为负极的材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物，如各种碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纤维、中间相小球碳素等和金属氧化物，包括、SnO2、锡复合氧化物SnBxPyOz(x=～，y=～，z=(2＋3x＋5y)/2)等。

2、电池一般包括：正极（positive）、负极（negative）、电解质（electrolyte）、隔膜（separator）、正极引线（positivelead）、负极引线（negativeplate）、中心端子、（insulator）、安全阀（safetyvent）、密封圈（gasket）、（正温度控制端子）、电池壳。一般大家较关心正极、负极、电解质

的详细介绍 1、锂离子电池锂离子电池目前由液态锂离子电池()和聚合物锂离子电池()两类。其中，液态锂离子电池是指 Li +嵌入化合物为正、负极的二次电池。正极采用锂化合物LoO2或LiMn2O4，负极采用锂-碳层间化合物。锂离子电池由于工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长，是21世纪发展的理想能源。 2、锂离子电池发展简史锂电池和锂离子电池是20世纪开发成功的新型高能电池。这种电池的负极是金属锂，正极用MnO2，SOCL2，(CFx)n等。70年代进入实用化。因其具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点，已广泛应用于军事和民用小型电器中，如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等、部分代替了传统电池。 3、锂离子电池发展前景锂离子电池以其特有的性能优势已在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。目前开发的大容量锂离子电池已在电动汽车中开始试用，预计将成为21世纪电动汽车的主要动力之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。

电池热分析

汽车作为日常出行的工具已经有近300年的历史，人们已经离不开汽车。然而随着石油危机的临近，传统的燃油汽车面临着无油可用的危机。新能源汽车，尤其是电动汽车将承担起历史的使命。然而接连出现的安全事故给新能源汽车的发展蒙上了阴影。2011年4月汽车发生自燃事故。同年7月汽车发生燃烧事故。最近，深圳电动出租车被撞燃烧引发人员伤亡。这唤起了人们对动力锂电池的质疑。新能源汽车，尤其是锂离子电池驱动的纯电动车还要不要发展？因此深圳沃特玛电池有限公司传来消息，动力锂离子电池通常来说是指能够通过大电流放电给设备、器械、车辆等提供动力的锂离子电池。动力锂离子电池具有比能量高、大电流充放电、循环寿命长等特点，已经获得广泛应用。动力锂离子电池根据正极材料的不同分为三元、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂等类型；根据外形的不同分为方型电池（prismatic），圆柱型电池（cylindrical）等。为提高续航里程，动力锂离子电池通过串并联组合后的能量一般较大，容量从几安时到几百安时不等，电压从十几伏到几百伏不等。随着携带能量的提高，电池潜在危险性也随之增大。因此如何提高动力电池的安全性成为电动汽车持续发展的重要前提。在动力锂电池的发展过程中，一直存在着两个发展方向。一个方向是大单体电池，通过少量并联组合；一个方向是小单体电池，通过大量并联组合。韩国LG，国内BYD为代表的企业走的是大方型路线；美国A123，国内沃特玛为代表的企业走的是小型圆柱路线。这两条路线目前没有定论，不同的动力电池厂家依据自己的理解选择不同的工艺路线。但是在面对安全性这一指标方面，两种工艺路线的结果差别是非常大的。本文从动力电池结构、性能方面，特别是安全性方面进行对比分析，来阐述小型圆柱电池在应用于电动汽车等方面的安全优势。电池结构、性能对比分析圆柱形电池和方型电池是目前业界两大主流方向。圆柱型电池的基本结构如图 1所示。正负极之间由隔膜分开，通过卷绕形成卷芯。通常正负极极片焊接有正负极极耳并分别通过两侧引出。极耳焊接于正极和负极外壳。电解液加注于壳体内。图 2为方型电池结构。方型电池的结构分叠片结构和卷绕结构。叠片式方型锂离子电池由n片正极片和n+1片负极片叠片组成电池芯胞，正负极片之间用隔膜隔开，分别在正、负极片的一侧预留有正、负极耳区，叠成芯胞时正、负极耳分别从芯胞两侧对称伸出。方型电池的卷绕结构和圆柱型电池的卷绕结构类似，其区别是卷心是扁平形状而非圆柱型。由于圆柱型电池和方型电池形状的不同，结构差别较大。一般情况下，圆柱型电池由于卷芯电流密度和散热的限制，容量不能做得太大。方型电池保证厚度适当的前提下，通过增大长、宽可以提高容量。其单体容量一般可以超过圆柱型电池的10倍以上。表1 为圆柱型和方型电池的性能对比。可以看出两种电池具有各自的特色。圆柱形电池结构设计简单，正负极界面紧密，生产线成熟，成本低，成组散热好，安全性能优秀。其缺点是内阻相对较高，成组要求高。方型电池的优势是单体容量大组合简单。其缺点是生产工艺复杂，大容量电池单体一致性难控制。另外，方型壳体容易产生应力集中，壳体容易破裂，电解液溅出引发安全隐患。从全球应用市场来看，大容量方型电池和小容量圆柱型电池在动力领域都有应用。目前磷酸铁锂电池行业的标杆企业，美国A123的主打产品为18650/26650/32113三种型号的圆柱型电池，单体容量分别为2.5Ah-5Ah。

锂电池结构与原理修订稿

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热分析技术综述

热分析技术综述摘要综述了近年来热分析技术在化合物表征、有机质研究、药品分析等领域的应用情况前言：热分析及热分析仪器的起源与发展热分析一词是1905年由德国的Tammann提出的。但热分析技术的发明要早的多。热重法是所有热分析技术中最早发明的。公元前25世纪古埃及壁画中就有火与天平的图案。14世纪时欧洲人将热重法原理应用于黄金的冶炼。1780年英国人Higgins在研究石灰黏结剂和生石灰的过程中第一次用天平测量了试样受热时所产生的重量变化。1786年，Wedgwood在研究黏土时测得了第一条热重曲线，发现黏土加热到暗红（500~600℃）时出现明显失重。最初设计热天平的是日本东北大学的本多光太郎，1915年他把化学天平的一端秤盘用电炉围起来制成第一台热天平，并用了“热天平”（thermobalance）一词，但由于测定时间长未能达到普及。第一台商品化的热天平是1945年在Chevenard等工作的基础上设计制作的。Cahn和Schultz于1963年将电子天平引入现代自动热天平中，使仪器的灵敏度达到0.1μg，质量变化精度达10-5。我国第一台商业热天平是20 世纪60年代初由北京光学仪器厂制造的[1]。常用的热分析方法有:差示扫描量热(DSC)法、差示热分析(DTA )法和热重(TGA )法。近年来，热分析法得到了迅猛发展，出现了多种新型测量仪器和方法，如动力机械热分析(DMTA )法、热机械分析(TMA )法、声纳热分析法、发散热分析法等。联用技术的大量开发和使用更加推动了这一技术的蓬勃发展，如TG-MS、TGA-FTIR、TG /DTA、MR-MS法等。本文对近年来我国热分析技术在几个具体领域的应用现状作了一些归纳。 1、热分析技术在化合物热分解研究中的应用热分析作为一种表征化合物（配合物）的重要手段获得了非常广泛的应用。测试者通过热分析获得化合物的对热稳定性，热分解机理，分解过程的热力学数据及动力学参数等。如马荣华等人[2]对过氧铌杂多钨酸盐热分解行为进行了研究，薛岗林等人[2]研究了新合成的化合物[Ce(NO 3) 5 H 2 O ](C 3 H 5 N 2 ) 2 的热分解机理，胡远芳等人[3]合成了[Nd(C 3H 7 NO 2 ) 2 (C 3 H 4 N 2 )(H 2 O)](ClO 4 ) 3 稀土配合物并对其进行了热分析研究，杨锐等[4]合成了超分子化合物 [Eu(C1OH 9N 2 O 4 )(C1OH 8 N 2 O 4 )(H 2 O) 3 ] 2 ·phen·4H 2 O并对其热稳定性进行了研究等。又如陆美玉[5]运用热重法与压力差示扫描量热法进行高温抗氧化剂的研究。另外在对高分子材料进行改性以增加其热机械性能能扩大高分子材料的应用领域中，用 TMA 可检测高分子材料的链受热断裂的温度等，如于俊荣等[6]用 TMA 研究纯 UHMWPE 纤维在 140℃受热断裂，而纳米 SiO 2 改性UHMWPE 纤维在 144℃ 受热断裂，说明 UHMWPE 纤维经 SiO 2 改性后其热机械性能提高。杨红玲、孙枫等人[7]用DSC和 DMA对PP-R专用料性能的评价等。崔蕊蕊[8]等用热重分析法测定氟唑活化酯的饱和蒸气压。 2、热分析技术在有机质分析研究中的应用因为有机质在高温条件下会分解等，由此可利用不同的热分析方法来进行分析研究。如蒋绍坚、黄靓云[9]等运用热重分析对纤维素、半纤维素、木质素等三