锂离子电池基础知识
培训教程锂离子电池基础知识
04
工作原理图解
工作原理图解可以清晰地展示锂 离子电池的充电和放电过程。
通过图解，可以直观地看到电子 和锂离子的传递过程以及锂原子
的嵌入过程。
工作原理图解对于理解锂离子电 池的工作原理非常重要，可以帮 助人们更好地了解和掌握这一技
术。
03
锂离子电池的构造
正极材料
正极材料是锂离子电池中最为关键的材料之一，它决定了电池的能量密度、充放电 性能和使用寿命。
容量与能量密度
容量
表示电池可以存储的电量，通常 以mAh（毫安时）或Ah（安时） 为单位。容量越大，电池的续航 能力越强。
能量密度
表示电池的能量与体积的比值， 单位为Wh/L（瓦时每升）或 Wh/kg（瓦时每千克）。能量密 度越高，电池的体积和重量越小 。
循环寿命
• 循环寿命：表示电池可以充放电的次数。循环寿命越长， 电池的使用寿命越长。
对环境的影响与可持续发展
资源消耗
锂离子电池的制造过程需要大量原材料，如锂、钴等稀有金属，应 采取有效措施降低资源消耗，并寻求可再生和环保的替代品。
回收利用
建立完善的回收体系，对废旧锂离子电池进行回收和再利用，以减 少对环境的负面影响。
绿色生产
推动绿色生产技术，降低生产过程中的能耗和排放，实现锂离子电池 产业的可持续发展。
培训教程锂离子电池基础知 识
contents
目录
• 锂离子电池简介 • 锂离子电池的工作原理 • 锂离子电池的构造 • 锂离子电池的性能指标 • 锂离子电池的充电与保养 • 锂离子电池的发展趋势与未来展望
01
锂离子电池简介
定义与特性
总结词
锂离子电池是一种高能量密度、可充电的电池，具有高效、环保、安全等特性。
锂离子电池基础知识新
3.锂离子电池的主要构成
❖ 正极 ❖ 负极 ❖ 电解液 ❖ 隔膜 ❖ 外壳与电极引线。
4.锂离子电池的分类
❖ 按电池电解质分：液态锂离子电池 、聚合物锂离子电池 ❖ 按电池外壳分 ：铝壳电池、钢壳电池、软包电池 ❖ 按电池形状分 ：圆柱形电池（ 例18650、26650 ） 、方形
120
300 0 ～ 60 有 ＜ 10 有毒 固定
1.2 50 ～ 80
100 ～ 120
500 0 ～ 60 有 ＜ 30 有毒 固定
3.6 100 ～ 140
200 ～ 280
＞ 500 - 20 ～ 60 无 ＜5 轻毒 固定
3.6 ～ 3.7 160 ～ 190
260 ～ 370
＞ 500 -20 ～ 60 无 ＜5 无毒 任意形状
锂离子电池的充放电制式
❖ 充电制式：恒流充电 恒压充电 ❖ 放电制式：恒流放电 恒阻放电
锂离子电池的充放电曲线图
锂离子电池的优缺点
❖ 优点： ❖ 开路电压高，单体电池电压在3.6～3.8V ❖ 比能量高 ❖ 循环寿命长，自放电小 ❖ 无记忆性，可随时充放电，对环境污染小 ❖ 缺点： ❖ 过充放电保护问题 ❖ 电池成本高 ❖ 大电流放电性能不好， ❖ 电解液是有机溶剂的锂盐溶液，一旦漏液会引起起火，爆炸
聚合物电池重量较同等容量规格的钢壳锂电轻40%，较铝壳电池轻20%。 4.容量大
聚合物电池较同等尺寸规格的钢壳电池容量高10～15%，较铝壳电池高5～10%，成为彩屏手机及彩 信手机的首选，现在市面上新出的彩屏和彩信手机也大多采用聚合物电芯。 5.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，延长手机的待机时间，完全可以达到与国际接轨的水平。这种支持大放电电流的 聚合物锂电更是遥控模型的理想选择，成为最有希望替代镍氢电池的产品。 6.形状可定制
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
锂电池百科知识
锂电池百科知识
锂电池是一种充电电池，使用锂离子在正负两极之间移动来存储和释放电能。
它是目前最常见的可充电电池之一，广泛应用于电动汽车、手机、笔记本电脑、无人机和其他便携式电子设备中。
以下是有关锂电池的一些基本知识：
1. 成分：锂电池由正极、负极、电解质和隔膜组成。
正极通常使用氧化钴、磷酸铁锂等材料，负极通常使用石墨或锂钛酸锂等材料。
2. 工作原理：锂电池的工作原理是在充电时，锂离子通过电解液中的电解质移动从正极向负极，负极材料将锂离子插入其晶格中进行储存。
在放电时，锂离子从负极移动到正极，通过外部电路释放电能。
3. 优点：锂电池具有高能量密度、长循环寿命、轻便和无记忆效应的优点。
它们还具有较低的自放电速度和较少的环境污染。
4. 缺点：锂电池的缺点包括较高的成本、安全性问题（例如过充、过放、过热可能导致爆炸或火灾）以及对稀有资源的依赖（锂）。
5. 类型：常见的锂电池类型包括锂离子电池（Li-ion）、锂聚
合物电池（Li-polymer）和锂铁磷酸电池（LiFePO4）。
Li-ion
电池是最常见的一种，具有良好的能量密度和循环寿命。
Li-
polymer电池具有更高的安全性和柔性设计能力。
LiFePO4电池具有更高的安全性和较长的循环寿命，但能量密度较低。
6. 充电和保养：为了延长锂电池的寿命，需要遵循正确的充电和使用方法，如避免过充和过放、避免长时间存储在高温环境中、使用合适的充电器等。
总之，锂电池是一种常见的充电电池，具有广泛的应用前景，并且随着技术的不断进步，它的能量密度和循环寿命还将继续改善。
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。
锂离子电池基础知识
一、锂离子电池基本原理
机理简介：
当对电池进行充电时，正极的含锂化合物有锂 离子脱出，锂离子经过电解液运动到负极。负极的 炭材料呈层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂 离子嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充 电容量越高。 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。 在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从 正极→负极→正极的运动状态。这就像一把摇椅， 摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就在摇椅两端 来回运动。所以锂离子电池又叫摇椅式电池。
自放电率又称荷电保持能力，是指电池在开路状 态下，电池所储存的电量在一定条件下的保持能力。 主要受电池的制造工艺、材料、储存条件等因素的影 响。是衡量电池性能的重要参数。
二、锂离子电池主要性能指标
• 效率
充电效率是指电池在充电过程中所消耗的电能转化成电
池所能储存的化学能程度的量度。主要受电池工艺，配方及 电池的工作环境温度影响，一般环境温度越高，则充电效率 要低。
二、锂离子电池主要性能指标
• 电压
开路电压是指电池在非工作状态下即电路中无电流流过时，
电池正负极之间的电势差。一般情况下，锂离子电池充满电后开 路电压为4.1—4.2V左右，放电后开路电压为3.0V左右。通过对 电池的开路电压的检测，可以判断电池的荷电状态。
工作电压又称端电压，是指电池在工作状态下即电路中有
电流流过时电池正负极之间的电势差。在电池放电工作状态下， 当电流流过电池内部时，不需克服电池的内阻所造成阻力，故工 作电压总是低于开路电压，充电时则与之相反。锂离子电池的放 电工作电压在3.6V左右。
二、锂离子电池主要性能指标
锂离子电池基础知识课件优秀课件
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75%，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
方（角）形锂离子电池结构图
绝缘件 安全阀
垫圈 正极极耳
正极帽
盖板
隔膜
圆柱形锂离子电池结构图
密封 圈
绝缘圈
正极极耳 限流开关 隔膜
绝缘垫
软包装锂离子电池结构图
绝缘圈
锂离子电池结构——正极
正极极耳：铝带（约0.1mm厚）
正极基体：铝箔（约0.015mm厚)
作用：提供锂源
正极物质：钴酸锂+导电剂+PVDF
充电
LiCoO2 + C6 =放==电= Li1-xCoO2 + LixC6 放电时发生上述反应的 逆反应。
锂离子电池结构
▪ 正极 活性物质（LiCoO2\LiMnO2\LiNixCo1-xO2) 导电剂、溶剂、粘合剂、基体
▪ 负极 活性物质（石墨、MCMB) 粘合剂、溶剂、基体
▪ 隔膜（PP+PE） ▪ 电解液（LiPF6 + DMC/ EC/ EMC) ▪ 外壳五金件（铝壳、盖板、极耳、绝缘片）
300-500次（行业标准），最高可达8001000次。
循环寿命
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；1-C2/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12%， 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
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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75%，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8001000次。
循环寿命
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；1-C2/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12%， 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
方形锂离子电池部分设计原则
根据性能要求选择正负极材料、隔膜、电解 液等 负极包住正极 正负极的N/P比大于1 隔膜要将正负极完全隔开 敏感部位的保护 极组与电池壳之间有一定的间隙
新产品投产流程
立 项 立 项
Y es NO
停 止
初 样 设 计 初样鉴定
NO
初 样 鉴 定 Y es 设计定型试制
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 1.23±0.03 ≤20ppm ≤50ppm 10.4±0.5 ms／
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）。 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。
充电
锂离子电池结构
正极 活性物质（LiCoO2\LiMnO2\LiNixCo1-xO2) 导电剂、溶剂、粘合剂、基体 负极 活性物质（石墨、MCMB) 粘合剂、溶剂、基体 隔膜（PP+PE） 电解液（LiPF6 + DMC/ EC/ EMC) 外壳五金件（铝壳、盖板、极耳、绝缘片）
密度（25℃）g/cm3 水分（卡尔费休法） 游离酸（以HF计） 电导率（25℃） cm
液态锂离子电池生产工艺流程
配料
匀浆
涂膜
碾压
裁片
化成
注液
激光焊
装配
卷绕
检测包装
液态锂离子电池性能
常规性能： 容量 电压 内阻 可靠性性能： 循环寿命 自放电 贮存性能 高低温性能 跌落 震动 安全性能 过充 短路 针刺 挤压 逆充 热箱 冲击
新产品评审委 员会裁决停止
设计定型
NO
Y es 设计定型评审 Y es
NO
新产品评审委 员会裁决停止
试生产准备 Y es
试生产准备
NO
生产定型审批 Y es 生产定型试制 Y es 新产品评审委 员会裁决停止
NO
生产定型评审 Y es
试生产阶段
NO
生产开始许可书批准 Y es 正 式 生 产
停 止
锂离子电池生产过程需严格 控制的因素
锂离子电池电化学反应机理
正极反应：LiCoO2==== 放电 + + xeLi1-xCoO2 + xLi
负极反应： 充电 + + xe- === Li C 6C + xLi x 6 放电 电池总反应： 充电 LiCoO2 + C6 ==== 放电 Li1-xCoO2 + LixC6 放电时发生上述反应的 逆反应。
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。
锂离子电池基础知识
力神电池
什么叫锂离子电池？
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LiXCoO2、LiXNiO2 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。 在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱 嵌，被形象的称为“摇椅电池”。 充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极， 负极处于富锂状态。 放电时则相反。
方（角）形锂离子电池结构图
正极帽 盖板 绝缘件
安全阀 隔膜 垫圈
正极极耳
圆柱形锂离子电池结构图
正极极耳 密封 圈 隔膜
绝缘圈
限流开关
绝缘垫
软包装锂离子电池结构图
绝缘圈
锂离子电池结构——正极
正极极耳：铝带（约0.1mm厚）
正极基体：铝箔（约0.015mm厚)
正极物质：钴酸锂+导电剂+PVDF
作用：提供锂源
水分 粉尘及异物 毛刺
总结
锂离子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
锂离子电池结构——负极
负极极耳：镍带（约0.07mm厚）
负极基体：铜箔（约0.010mm厚)
负极物质：石墨+CMC+SBR/石墨+PVDF
作用： 接受容纳锂离子
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 作用：将正负极完全隔开，防止正负极直接短路
过充
热箱
挤压
短路
逆充
影响电池安全的因素
正极材料：结构、粒径，比表面积，纯度等 负极材料：结构、粒径，比表面积，纯度等 电解液：电解液的成分，配比，添加剂的种 类和添加量等 隔膜：材质，厚度，收缩率，熔点等 结构及工艺等
影响电池循环寿命的因素
正极材料：结构，粒径，比表面积，纯度 负极材料：结构，粒径，比表面积，纯度 正负极比例 电解液：电解液的成分，配比，添加剂的种 类和添加量，电解液量
电压
开路电压 电池在开路状态下的端电压称为开路电压。电 池的开路电压等于电池的正极的还原电极电势与负 极电极电势之差。 工作电压 工作电压指电池接通负载后在放电过程中显示 的电压，又称放电电压。在电池放电初始的工作电 压称为初始电压。 电池在接通负载后，由于欧姆电阻和极化过电 位的存在，电池的工作电压低于开路电压。