锂离子电池体系知识
锂离子电池的基本概念和基础知识
锂离子电池的基本概念和基础知识：
锂离子电池作为目前最为主流的充电电池，大大优化了费用，减少了重量，提
高了能量密度，令人大为满意。
首先，基本概念。
锂离子电池由正极、负极材料和电解质构成，两端可以通过
电连接实现充电和放电，然后实现能量存量的转化。
另外，锂离子电池的能量密度相对传统的铅酸电池有较高的提升，一般可以达
到140~180 Wh/kg；电容也相对传统材料有较大的增长，一般可以达到650~1300
Ah/L；电池较传统材料轻量化，密度提高，可以节省用户费用，并且能量较为稳定，保证产品的稳定性。
最后，充电管理系统也是相对传统产品有较大改进的，集成了充电、放电、保
护等功能，使其可以很好的保护电池，大大延长电池的使用寿命，巨大提升电池性能，在充分利用电池内的能量的同时，可以有效的提升产品的安全性。
总的来说，锂离子电池拥有较高的能量密度，并且相对传统材料可以节约相当
多的费用和重量，从而更好的满足个性化的需求，令人满意。
锂离子电池的基本知识
锂离子电池的基本知识一般而言,电池有三部分构成:1.锂离子电芯2.保护电路(pcm)3.外壳即胶壳锂离子电芯是一种新型的电池能源，它不含金属锂，在充放电过程中，只有锂离子在正负极间往来运动，电极和电解质不参与反应。
锂离子电芯的能量容量密度可以达到300wh，重量容量密度可以达到125wh。
一、电芯原理锂离子电芯的反应机理是随着充放电的进行，锂离子在正负极之间嵌入脱出，往返穿梭电芯内部而没有金属锂的存在，因此锂离子电芯更加安全稳定。
其反应示意图及基本反应式如下所示：二、电芯的构造锂电池的负极材料是锂金属，正极材料是碳材。
习惯上称为锂电池。
锂离子电池的正极材料是氧化钴锂，负极材料是碳材。
为了区别于传统意义上的锂电池，称之为锂离子电池。
锂离子电池的主要构成:（1）电池盖（2）正极----活性物质为氧化钴锂(钴酸锂)（3）隔膜----一种特殊的複合膜（4）负极----活性物质为碳（5）有机电解液（6）电池壳电芯的正极是licoo2加导电剂和粘合剂，涂在铝箔上形成正极板，负极是层状石墨加导电剂及粘合剂涂在铜箔基带上，目前比较先进的负极层状石墨颗粒已採用奈米碳。
根据上述的反应机理，正极採用licoo2、linio2、limn2o2，其中licoo2本是一种层结构很稳定的晶型，但当从licoo2拿走xli后，其结构可能发生变化，但是否发生变化取决于x的大小。
通过研究发现当x>时li1-xcoo2的结构表现为极其不稳定，会发生晶型瘫塌，其外部表现为电芯的压倒终结。
所以电芯在使用过程中应通过限制充电电压来控制li1-xcoo2中的x值，一般充电电压不大于那幺x小于，这时li1-xcoo2的晶型仍是稳定的。
负极c6其本身有自己的特点，当第一次化成后，正极licoo2中的li被充到负极c6中，当放电时li回到正极licoo2中，但化成之后必须有一部分li留在负极c6中，心以保证下次充放电li的正常嵌入，否则电芯的压倒很短，为了保证有一部分li留在负极c6中，一般通过限制放电下限电压来实现。
锂离子电池相关的必备知识点
锂离子电池相关的必备知识点电池基本原理及基本术语1.什么叫电池?电池(Batteries)是一种能量转化与储存的装置，它通过反应，将化学能或物理能转化为电能。
根据电池转化能量的不同，可以将电池分为化学电池和物理电池。
化学电池或化学电源就是将化学能转化为电能的装置。
它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极，由一种能提供媒体传导作用的化学物质作为电解质，当连接在某一外部载体上时，通过转换其内部的化学能提供电能。
物理电池就是将物理能转化为电能的装置。
2.一次电池与二次电池的有哪些区别?最主要的区别是活性物质的不同，二次电池的活性物质可逆，而一次电池的活性物质并不可逆。
一次电池的自放电远小于二次电池，但内阻远比二次电池大，因此负载能力较低，此外，一次电池的质量比容量和体积比容量均大于一般充电电池。
3.镍氢电池的电化学原理是什么?镍氢电池采用Ni氧化物作为正极，储氢金属作为负极，碱液(主要为KOH)作为电解液，镍氢电池充电时：正极反应：Ni(OH)2 + OH- → NiOOH + H2O–e-负极反应：M+H2O +e-→ MH+ OH-镍氢电池放电时：正极反应：NiOOH + H2O + e- → Ni(OH)2 + OH-负极反应：MH+ OH- →M+H2O +e-4.锂离子电池的电化学原理是什么?锂离子电池正极主要成分为LiCoO2，负极主要为C，充电时，正极反应：LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-负极反应： C + xLi+ + xe- → CLix电池总反应： LiCoO2 + C → Li1-xCoO2 + CLix放电时发生上述反应的逆反应。
5. 电池常用的标准有哪些?电池常用IEC标准：镍氢电池的标准为IEC61951-2：2021;锂离子电池行业一般依据UL或者国家标准。
电池常用国家标准：镍氢电池的标准为GB/T15100_1994，GB/T18288_2000; 锂电池的标准为GB/T10077_1998，YD/T998_1999,GB/T18287_2000。
锂离子电池基础知识
1.3命名方法 命名方法 锂离子电池的型号命名，一般由英文字母和阿拉伯数字组成。 锂离子电池的型号命名，一般由英文字母和阿拉伯数字组成。 个字母表示电池采用的负极体系： ①第1个字母表示电池采用的负极体系：字母Ⅰ表示采用具有嵌入特性负 个字母表示电池采用的负极体系 字母Ⅰ 极锂离子电池体系，字母L表示金属锂负极体系或锂合金负极体系 表示金属锂负极体系或锂合金负极体系。 极锂离子电池体系，字母 表示金属锂负极体系或锂合金负极体系。 个字母表示电极活性物质中占有最大质量比例的正极体系。 ②第2个字母表示电极活性物质中占有最大质量比例的正极体系。字母 个字母表示电极活性物质中占有最大质量比例的正极体系 字母C 表示钴基正极，字母N表示镍基正极 字母M表示锰基正极 字母V表示钒 表示镍基正极， 表示锰基正极， 表示钴基正极，字母 表示镍基正极，字母 表示锰基正极，字母 表示钒 基正极。 基正极。 个字母表示电池形状， 表示圆柱形电池， ③ 第3个字母表示电池形状，字母 表示圆柱形电池，字母 表示方形电 个字母表示电池形状 字母R表示圆柱形电池 字母P表示方形电 池。 圆柱形锂离子电池在三个字母后用两位阿拉伯数字表示电池的直径， ④ 圆柱形锂离子电池在三个字母后用两位阿拉伯数字表示电池的直径， 单位： 取整数。三个字母和两位阿拉伯数后用3位阿拉伯数字表示电池 单位：mm 取整数。三个字母和两位阿拉伯数后用 位阿拉伯数字表示电池 高度，单位mm×10取整数。 高度， 单位 ×10取整数。 当上述两个尺寸中至少有一个尺 取整数 寸大于或等于100mm时 100mm 寸大于或等于100mm时，在表示直径的数字和高度的数字之间添加分隔符号 “/”，同时该尺寸数字的位数相应增加。 ，同时该尺寸数字的位数相应增加。 ICR18650 ICR20 20/ 例：ICR18650 ICR20/1050 方形锂离子电池在三个字母后用两位阿拉伯数字表示电池的厚度， ⑤ 方形锂离子电池在三个字母后用两位阿拉伯数字表示电池的厚度，单 取整数。 位：mm 取整数。在三个字母和两位阿拉伯数字后再用两位阿拉伯数字表示 电池的宽度，单位: 取整数。 电池的宽度，单位:mm 取整数。 最后又用两位阿拉伯数字表示电池的高度，单位: 取整数。 最后又用两位阿拉伯数字表示电池的高度，单位:mm 取整数。 当电池的上述三个尺寸中至少有一个尺寸大于或等于100mm时 在表示厚度、 100mm 当电池的上述三个尺寸中至少有一个尺寸大于或等于100mm时，在表示厚度、 宽度和高度的数字之间添加分隔符号“ ， 宽度和高度的数字之间添加分隔符号“/”，同时该尺寸数字的位数相应增 加。 当电池的上述三个尺寸中至少有一个尺寸小于1mm时 mm×10取整数表示 当电池的上述三个尺寸中至少有一个尺寸小于1mm时，用mm×10取整数表示 苏州星恒电源有限公司 该尺寸，并在整数前添加字母t 该尺寸，并在整数前添加字母t。 ICP083448 ICP08 34/ 08/ ICPt73448 例：ICP083448 ICP08/34/150 ICPt73448
锂电池基本知识
锂电池基本知识锂电池是一种以锂离子为原料的电池，被广泛应用于电子设备、电动车辆和储能系统等领域。
它具有高能量密度、长寿命、轻巧小型等优点，因此备受青睐。
1. 锂电池的构造锂电池主要由正极、负极、电解质和隔膜四部分组成。
正极通常使用锂化合物，如氧化钴、磷酸铁锂等，负极则使用碳材料。
电解质是锂离子在正负极之间传递的介质，常用液态电解质为聚合物电解质。
隔膜则起到隔离正负极的作用，防止短路。
2. 锂电池的工作原理锂电池的工作原理是通过正负极之间的锂离子传递来实现电荷和放电过程。
当充电时，锂离子从正极释放出来，经过电解质和隔膜，嵌入到负极的碳材料中。
而在放电时，锂离子从负极脱嵌，经过电解质和隔膜，重新嵌入到正极的锂化合物中。
这个过程是可逆的，因此锂电池可以反复充放电。
3. 锂电池的优点锂电池具有高能量密度，即单位重量或体积所储存的电能较高，能够提供更长的使用时间。
同时，锂电池具有较低的自放电率，即在不使用的情况下，电池自身的电量损失较小。
此外，锂电池还具有长寿命、低污染、快速充电等优点。
4. 锂电池的分类锂电池根据其正极材料的不同可以分为多种类型，常见的有锂离子电池、锂聚合物电池和锂硫电池。
其中，锂离子电池是目前最常用的，具有较高的能量密度和较长的寿命。
锂聚合物电池则因其更高的能量密度和更薄的设计，被广泛应用于便携式电子设备。
锂硫电池则具有更高的能量密度和更低的成本，但目前仍在研发阶段。
5. 锂电池的安全性锂电池在使用过程中需要注意安全性。
由于锂电池内部的锂金属非常活泼，在遇到高温或物理损伤时可能发生短路、过热甚至起火爆炸的情况。
因此，锂电池的设计中通常包含了安全防护措施，如保护电路、热敏感元件和隔热材料等。
此外，用户在使用锂电池时也要遵循正确的操作方法，避免过度充放电、避免撞击或损坏电池等。
总结：锂电池作为一种高性能的电池技术，已经广泛应用于各个领域。
它的构造简单，工作原理清晰，具有高能量密度、长寿命等优点。
锂离子电池的组成及工作原理
锂离子电池的组成及工作原理
锂离子电池由正极、负极、电解质和隔膜组成。
正极是由锂化合物（如LiCoO2、LiFePO4等）构成的，负极是由碳材料（如石墨）构成的。
电解质一般采用有机溶液，如锂盐在有机溶剂中的溶液。
隔膜是用于隔离正负极的物质，通常采用聚合物材料。
锂离子电池的工作原理如下：
1. 充电：在充电过程中，正极材料中的锂离子离开正极，通过电解质和隔膜进入负极，负极材料中的碳材料会插入锂离子，同时释放电子，电子通过外部电路流回正极，完成充电过程。
2. 放电：在放电过程中，正极材料中的锂离子再次插入，负极材料中的锂离子离开负极，通过电解质和隔膜回到正极，释放出电子，电子通过外部电路流动，产生电能。
锂离子电池的工作原理基于锂离子在正负极材料之间的嵌入和脱嵌过程，这一过程是可逆的，通过充放电可以反复进行。
锂离子电池具有高能量密度、长循环寿命和低自放电等优点，因此广泛应用于便携式电子设备、电动汽车等领域。
锂离子电池基本知识
锂离子电池基本知识锂离子电池基本知识1、什么是Li-ion电池？Li-ion是锂电池发展而来。
所以在介绍Li-ion之前，先介绍锂电池。
举例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。
锂电池的正极材料是锂金属，负极是碳。
当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。
而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。
同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。
回正极的锂离子越多，放电容量越高。
我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。
在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。
Li-ion就像一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。
所以Li-ion又叫摇椅式电池。
2、Li-ion电池有哪几部分组成？（1）电池上下盖（2）正极——活性物质为氧化锂钴（3）隔膜——一种特殊的复合膜（4）负极——活性物质为碳（5）有机电解液（6）电池壳（分为钢壳和铝壳两种）3、Li-ion电池有哪些优点？哪些缺点？Li-ion具有以下优点：1）单体电池的工作电压高达3.6-3.8V：2）比能量大，目前能达到的实际比能量为100-115Wh/kg和240-253Wh/L（2倍于Nl-Cd，1.5倍于Ni-MH）,未来随着技术发展,比能量可高达150Wh/kg和400 Wh/L3）循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次.对于小电流放电的电器,电池的使用期限将倍增电器的竞争力.4）安全性能好,无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域：Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素：部分工艺（如烧结式）的Ni-Cd 电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但Li-ion根本不存在这方面的问题。
锂离子电池知识介绍
放电时则相反，锂离子从负极脱嵌，通过电解质和隔膜，嵌入到正 极中。
二、锂离子电池工作原理
锂离子电池工作原理图
四、锂离子电池各组成部分工作原理说明
• 正极材料：
当电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反 之。一般采用嵌锂过渡金属氧化物做正极，如LiCoO2、LiNiO2、 LiMn2O4、LiFePO4 等，正极的作用就是提供锂源和存储锂离子。
• 负极材料：
做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等，负极的 作用就是存储从正极嵌入的锂离子。
四、锂离子电池各组成部分工作原理说明
• 电解液：
电解液的电解质为无机盐LiPF6，溶剂主要是一些有机物液体， PC（碳酸丙烯酯），EC（碳酸乙烯酯），DMC（碳酸二甲酯），DEC （碳酸二乙酯），EMC（碳酸甲乙酯）等。
随着技术及产品研究的深入，锂离子电池的应用范围将会进一步 扩大，将会遍及到我们生活中的各个领域。
锂电实验室 刘云峰
• 外壳：
电池组装完成后，放置到电池外壳中。 外壳类型有铝壳、钢壳、铝塑膜等。 外壳的作用就是能够安全、密封的存放电芯及电解液。
三、锂离子电池各组成部分工作原理说明
• 锂离子电池充电原理图
锂离子电池组装完成后，首先要对电池 进行充电激活，锂离子电池的充电过程 分三个阶段：预充电阶段；恒流充电阶 段；恒压充电阶段。预充电阶段是在电 池电压低于3V时，电池不能承受大电流 的充电，这时有必要以小电流对电池进 行浮充；恒流充电阶段，当电池电压达 到3V时，电池可以承受大电流的充电， 这时应以恒定的大电流充电，以使锂离 子快速均匀转移；恒压充电阶段，当电 池电压达到4.2V时，达到了电池承受电 压的极限，对电池进行进行恒压充电。
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锂离子电池电解液体系
有机溶剂中溶有电解质锂盐的离子型导体
组成
电解质锂盐 LiPF6 LiAsF6 LiBF4 等 有机溶剂 EC DMC EMC DEC PC 等 功能添加剂 VC PS等
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锂离子电池负极极片
负极集流体：镍带（约0.08mm厚）
负极基体：铜箔（约0.010mm厚)
负极物质：石墨+CMC+SBR
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锂离子电池负极材料
负极活性物：锂离子接受者，嵌锂化合物。
石墨：技术成熟，价格低廉。 人造石墨：A080 fsn-4等 天然石墨：BTR818、NPB272等 MCMB：结构稳定，容量偏低。 硅碳合金：容量高，循环性能差，工艺控制难。 锂钛复合氧化物：循环性能好，工作电位低。
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隔膜
材质：
PP+PE+PP 单层PE
检验标准：厚度、外观、热收缩性能
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隔膜的性能评价
透气性
一定条件下一定量气体通过隔膜所需的时间。 影响因素：厚度、结构、孔率、孔的大小
电性能
绝缘耐压性、电阻
机械强度
MD:machine direction TD:transverse direction
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穿刺强度
隔膜表面粗糙度 材料
电流切断特性（Shutdown）
Shutdown温度：PP为158度 PE为125度
浸润度
反映隔膜吸收电解液的能力。
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谢谢各位！
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粘结剂：提供活性物颗粒间以及与集流体的粘结。
SBR
抗沉淀剂：为浆料提供良好的流体性能。
CMC
导电剂：确保电子传递效果。
SP AB
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溶剂：确保粘结剂的溶解，以及活性物的润湿。
水
集流体：汇集电子。
铜箔
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人造石墨与天然石墨的区别:
电子传递
正极活性物材料的选择 导电剂的种类与分布 粘结剂的种类与量
离子传递
极片孔隙率
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锂离子电池负极体系
负极体系的组成 活性物材料：提供容量。 粘结剂：提供活性物材料与集流体粘结。 导电剂：提供活性物颗粒间的电子传递通道。 溶剂：溶解粘结剂，使制得浆料后具备流体特征。 集流体：提供活性物与外部连接件的电子通道。
正极活性物选择标准：
能量密度 外观形貌 杂质含量 晶相结构
粘结剂选择标准：
稳定性 分子量
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溶剂选择标准
与粘结剂的溶解度 与活性物的润湿角 沸点
集流体选择标准
导电性 表面粗糙度 柔韧性 稳定性
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锂离子电池正极结构
如何构建合理的正极极片？
安全添加剂：环己苯（CHB）、 联苯（BP） 三联苯（TP）等 成膜添加剂：碳酸亚乙烯酯（VC） 亚硫酸乙烯酯（ES） 亚硫酸丙烯酯（PS） 其他添加剂：阻燃添加剂等
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锂离子电池隔膜
隔膜的作用主要是使电池的正负极分开，另 外还具有使电解质离子通过的功能。 按制成分湿法隔膜和干法隔膜。
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锂离子电池正极极片
正极物质：钴酸锂+碳黑+PVDF
正极基体：铝箔（约0.016mm厚)
正极集流体：铝带（约0.1mm厚）
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锂离子电池正极材料
活性物：容量提供者，过渡金属氧化物。
钴酸锂：技术成熟，商品化程度高，成本较高。 镍酸锂：容量高，合成困难，工艺过程要求严格。 镍钴锰酸锂：比容较高，循环好，电导率较低，能量密度 比钴酸锂低。 锰酸锂：高安全，成本低廉，但高温循环差。 磷酸铁锂：高安全，循环性能优良，但是能量密度低，低 温性能差。
目录
1
锂离子电池正极体系
2
锂离子电池负极体系
3
锂离子电池电解液体系
4
锂离子电池隔膜
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锂离子电池正极体系
正极体系的组成 活性物材料：提供容量。 粘结剂：提供活性物材料与集流体粘结。 导电剂：提供活性物颗粒间的电子传递通道。 溶剂：溶解粘结剂，使制得浆料后具备流体特征。 集流体：提供活性物与外部连接件的电子通道。
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电解液的相关指标
密度 电导率 水分 游离酸
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有机溶剂选择标准：
介电常数：数值越大，锂盐容易解离。 粘度：数值越大，锂离子迁移阻力越大。 稳定性：PC对天然石墨不稳定。 熔沸点：电池对温度特性的要求。
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功能性添加剂：
பைடு நூலகம்
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粘结剂：确保浆料的稳定与安全，以及粘结的效果。 均为高分子化合物。
PVDF PTFE
导电剂：确保电子传递效果，一般为高导电碳材料。
SP KS-6 AB
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溶剂：溶解粘结剂，并对活性物表面进行润湿。
NMP
集流体：汇集电子。
铝箔
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