锂离子电池基础培训资料

自放电
• 电池完全充电后，放置一个月。然后用1C放电至 3.0V，其容量记为C2；电池初始容量记为C0；1C2/C0即为该电池之月自放电率 • 行业标准锂离子电池月自放电率小于15%，我们 可以做到6%-8% • 电池自放电与电池的放置性能有关，其大小和电 池内阻结构和材料性能有关
记忆效应
记忆效应是针对镍镉电池而言，电池会储存这一放电平台并在下次循环中将其作 为放电的终点，尽管电池本身的容量可以使电池放电到更低的平台上。在以 后的放电过程中电池将只记得这一低容量。同样在每一次使用中，任何一次
• 碱性电池（锌锰电池、镉镍电池，镍氢电池等） • 酸性电池（锌锰电池、铅酸电池） • 有机电解液电池（锂离子电池）
电池的分类
3. 按电池所用正、负极材料划分 • 锌系：锌锰电池、锌银电池等 • 镍系：镉镍电池、氢镍电池、镍锌电池等 • 锂系：锂锰、锂铁、锂镍钴锰电池等 • 其它体系
电池的分类
4. 按电池用途分 • 数码电池：手机、电脑、MP3、MP4等 • 动力电池：汽车动力、自行车动力等
锂离子电池电化学反应机理
• • • • • • 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。
锂离子电池特点
不完全的放电都将加深这一效应，使电池的容量变得更低。
• 要消除这种效应，一是采用小电流深度放电（如用0.1C放至0V）一是采用大 电流充放电（如1C）几次。 • 镍氢电池和锂离子电池均无记忆效应
电池不良项目及成因 :
• 1.容量低
产生原因：a. 附料量偏少； b. 极片两面附料量相差较大； c. 极片断裂； d. 电解液少e. 电解液电导率低；f. 正极与负极配片未配好（偏轻）； g. 隔膜孔隙率小；h. 胶粘剂老化（高温）→附料脱落； i.卷芯超厚（极片压片厚度过大、未烘干或电解液未渗透） j. 分容时未充满电； k. 正负极材料比容量小。
• 2.内阻高
产生原因：a. 负极片与极耳虚焊/假焊； b. 正极片与极耳虚焊/假焊； c. 正极耳与盖帽虚焊/假焊；d. 负极耳与壳虚 焊/假焊; e. 铆钉与压板接触内阻大； f. 正极未加导电剂；g. 电解液锂盐分解； h. 电池曾经发生短路； i. 隔膜纸孔 隙率小。
•
3.电压低
产生原因：a. 副反应（电解液分解；正极有杂质；有水）； b. 未化成好（SEI膜未形成安全）；c. 客户的线路板漏 电（指客户加工后送回的电芯）； d. 客户未按要求点焊（客户加工后的电芯）； e. 毛刺，粉尘； f. 微短路； g. 负极界面产生枝晶。
• •
循环寿命
• 电池在完全充电后完全放电，循环进行，直到容量衰减为 初始容量的80%，此时循环次数即为该电池之循环寿命 • 循环寿命与电池充放电条件有关 • 锂离子电池室温下1C充放电循环寿命可达300-500次（行 业标准），最高可达1000次以上。
放电平台（1C）（手机电池）
• 时间平台 • 电压平台 • 容量平台
方（角）形锂离子电池结构图
圆柱形锂离子电池结构图
软包装锂离子电池结构图
锂离子电池结构——正极
• 正极物质：钴酸锂+碳黑+PVDF
锂离子电池结构——负极
负极集流体：镍带（约0.07mm厚）
锂离子电池结构——隔膜
材质：单层PE（聚乙烯）或者 三层复合PP（聚丙烯） +PE+PP 厚度：单层一般为0.016～0.020mm 三层一般为0.020～0.025mm
电池不良项目及成因 :
• 4.变形量过大的原因有以下几点:
a. 焊缝漏气; b. 电解液过少; c. 未烘干水分;d. 盖帽密封性 差; e. 壳壁太厚; f. 壳太厚;g. 卷芯太厚(附料太多；极片未 压实；隔膜太厚)。
5.起鼓成因有以下几点
a. 未化成好（SEI膜不完整、致密）； b. 烘烤温度过高→粘合剂老化 →脱料； c. 负极比容量低；d. 正极附料多而负极附料少； e. 盖帽漏 气，焊缝漏气； f. 电解液分解，电导率降低。g电池制作过程吸水
• 常规性能： 容量 电压 内阻 • 可靠性性能： 循环寿命 放电平台 自放电 贮存性能 高低温性能 • 安全性能 过充 短路 针刺 跌落 湿水 低压 振动
容量
• 电池在一定放电条件下所能给出的电量称为电池的容量， 以符号C表示。
• 常用的单位为安培小时，简称安时（Ah）或毫安时 （mAh）。
容量的几种表达方式
放电平台实例：标称800mAh，实际825mAh
M047第二次实验A组11号电池第二周曲线
4.3
4.1V
4.1 3.9
3.6V
3.5V电压.(V)3.7 3.5恒流49.3min
3.3 3.1 2.9 0 20 40
恒压52.27min
平台41.07min
60
80
100
120
140
160
时间.(min)
• •
内阻
• • • 电流通过电池内部时受到阻力，使电池的电压降低，此阻力称为电池的内阻。 电池的内阻不是常数，在放电过程中随时间不断变化，因为活性物质的组成、 电解液浓度和温度都在不断地改变。 电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又包括电化学极化与浓差极化。 内阻的存在，使电池放电时的端电压低于电池电动势和开路电压，充电时端 电压高于电动势和开路电压。 欧姆电阻遵守欧姆定律；极化电阻随电流密度增加而增大，但不是线性关系， 常随电流密度的对数增大而线性增大。 容量的几种表达方式
• 仪器仪表电池：万用表、电子称等
• 储能电池：蓄电池（备用电源）
什么叫锂离子电池？
• 锂离子电池是指以锂离子为反应活性物质的可充式电池，当电池放电到终止电压后能 够再充电，以恢复到放电前的状态。
•
• •
正极采用锂化合物LiXCoO2、LiXNiO2 、LiFePO4或LiXMnO2
负极采用锂-碳层间化合物LiXC6。 电解质为溶解有锂盐LiPF6 、 LiAsF6等有机溶液。 充电池时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态。 反。 放电时则相
放电平台
• 电压平台：按表达方式分。 • 1.电压值：包括中值电压和平台电压，表达方式为电 压值，如3.73V。（材料评估） • 中值电压：放电至3V的时间中点对应的电压值。 （材料测试、性能评估） • 平台电压：电池电压平稳下降的电压段的中点。 （材料评估） • 2.电压范围：电池电压平稳下降的范围。其表达方式 为范围值，如3.63～3.85V。（材料性能评估）
• • 电池的容量可以分为理论容量、额定容量、实际容量。 理论容量是把活性物质的质量按法拉第定律计算而得的最高理论值。为了比 较不同系列的电池，常用比容量的概念，即单位体积或单位质量电池所能给 出的理论电量，单位为Ah/kg（mAh/g)或Ah/L(mAh/cm3)。 实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量。它等于放电电流与放电时 间的乘积，单位为 Ah，其值小于理论容量。 额定容量也叫保证容量，是按国家或有关部门颁布的标准，保证电池在一定 的放电条件下应该放出的最低限度的容量。
放电平台
时间平台 • 1.标称平台：根据客户要求或国家（国外、国际）、行业标准要求， 电池在1C倍率下的最低放电时间。表达方式为分钟。（标准、要求） • 2.实际平台：在1C倍率下，3.6V的放电时间与截止3V时的放电时间 的比值。表达方式为百分比。（测试） • 3.使用平台：在1C倍率下，以60min为标准放电平台，实际放至3.6V 的时间与60分钟的比值。表达方式为百分比。 （出货）
锂离子电池结构——电解液
• 性质：
无色透明液体，具有较强吸湿性。
• 应用：
主要用于可充电锂离子电池的电解液，只能在干燥环境下使用操作（如环境水分小于20ppm的手套 箱内）。
• 规格： • 质量指标：
溶剂组成 DMC:EMC:EC =1:1:1 （重量比） LiPF6浓度 1mol/l
密度（25℃）g/cm3 水分（卡尔费休法） 游离酸（以HF计） 电导率（25℃） 1.23±0.03 ≤20ppm ≤50ppm 10.4±0.5 ms／cm
锂离子电池生产工艺流程
正极配料 正极涂布 正极制片 正极焊片 裁隔膜
正极+隔膜+负极 注电
负极配料 负极涂布
压钢珠清洗
常温搁置
分容
预充 负极制片 负极焊片 高温老 化
测内阻 测厚度 贴面垫 包装 出货检验
解液 全检、吸尘 出货
压芯
烘烤脱 气
激光焊
客户
一测短路
包底、放绝缘 片、包顶
入 壳
二测短 路
锂离子电池性能
株洲市高远电池有限公司
ZHUZHOU GAOYUAN BATTERY CO.,LTD
锂离子电池基础知识
主讲：舒新春 时间：2011-5-24 地点：食堂二楼
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电池的定义 电池分类 锂离子电池之电化学反应机理 锂离子电池之应用领域 锂离子电池之结构 液态锂离子电池之工艺流程 液态锂离子电池之生产设备 锂离子电池之性能指标 手机锂离子电池的使用
总结
• 电池是个比较复杂的电化学体系，涉及到电化学、 材料、机械、物理等学科！ • 锂离子电池生产流程较长，每个质量控制点都非 常重要,其中最重要的是控制水分、粉尘和安全性 能！ • 大家可以根据自己工作岗位性质有针对性的进行 研究、讨论！
电池不良项目及成因 :
• 6.爆炸
a. 分容柜有故障（造成过充）；b. 隔膜闭合效应差; c. 内部短路; d. 外部短路；