电容型锂离子动力电池原理、性能及组件技术页PPT文档
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锂离子电池原理介绍课件.pptx
LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2+LixC6
➢充电要求：额定电流1C/3，最大持续90A，峰值200A（30S）。
2024/10/9
1.2放电原理
➢ 锂电池充电原理：当电池放电时，形成阳极的碳材料中的锂离子经 过隔膜移动到阴极材料（锂化合物）中，一个放电电流过。。
放电正极上发生的反应为 Li1-xFePO4+ xLi ++ xe- →LiFePO4 放电负极上发生的反应为
2.3负极
➢负极——活性物质为石墨，或近似石墨结构的碳，导 电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。
三、锂电池分类
圆柱离子电池
方形锂离子电池
软包离子电池
锂离子电池
纽扣锂离子电池
2024方法：按电池外观尺寸宽、厚、长 1、圆柱型18650型号，就是指电芯直径18mm长65mm。 2、方形锂离子383450型号，就是指电芯实体部分宽34mm厚3.8mm长50mm。 3、聚合物（软包）383450型号，就是指电芯实体部分宽34mm厚3.8mm长50mm。
3.8mm 18m m
65m m
圆柱型18650电芯 2024/10/9
50mm
34mm
方形锂离子383450电芯
50mm
34mm
3.8mm
聚合物（软包）383450
四、锂电池特性
A B C
D
2024/10/9
过充电危险：过充超过电池电压上限，会 导致电池内部温度过高，会引起电池燃烧 爆炸。 过。放电危险：锂电池内部存储电能是靠电 化学一种可逆的化学变化实现的，过度的 放电会导致这种化学变化有不可逆的反应 发生，因此锂电池最怕过放电，一旦放电 电压低于2.7V，将可能导致电池报废。
➢充电要求：额定电流1C/3，最大持续90A，峰值200A（30S）。
2024/10/9
1.2放电原理
➢ 锂电池充电原理：当电池放电时，形成阳极的碳材料中的锂离子经 过隔膜移动到阴极材料（锂化合物）中，一个放电电流过。。
放电正极上发生的反应为 Li1-xFePO4+ xLi ++ xe- →LiFePO4 放电负极上发生的反应为
2.3负极
➢负极——活性物质为石墨，或近似石墨结构的碳，导 电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。
三、锂电池分类
圆柱离子电池
方形锂离子电池
软包离子电池
锂离子电池
纽扣锂离子电池
2024方法：按电池外观尺寸宽、厚、长 1、圆柱型18650型号，就是指电芯直径18mm长65mm。 2、方形锂离子383450型号，就是指电芯实体部分宽34mm厚3.8mm长50mm。 3、聚合物（软包）383450型号，就是指电芯实体部分宽34mm厚3.8mm长50mm。
3.8mm 18m m
65m m
圆柱型18650电芯 2024/10/9
50mm
34mm
方形锂离子383450电芯
50mm
34mm
3.8mm
聚合物（软包）383450
四、锂电池特性
A B C
D
2024/10/9
过充电危险：过充超过电池电压上限，会 导致电池内部温度过高，会引起电池燃烧 爆炸。 过。放电危险：锂电池内部存储电能是靠电 化学一种可逆的化学变化实现的，过度的 放电会导致这种化学变化有不可逆的反应 发生，因此锂电池最怕过放电，一旦放电 电压低于2.7V，将可能导致电池报废。
《锂离子电池》课件
安全性能与环境影响
安全性能
锂离子电池的安全性能是其应用领域的重要考量因素。由于锂离子电池内部存在 可燃物质，不当使用或过充过放可能导致电池起火或爆炸。因此，提高锂离子电 池的安全性能是技术发展的重要方向。
环境影响
锂离子电池在使用和处理过程中可能对环境产生一定影响。主要包括废旧电池处 理问题、电解液泄漏和重金属元素释放等。因此，发展环保型的锂离子电池技术 也是当前的重要研究方向。
能量密度与功率密度
能量密度
锂离子电池的能量密度是指单位体积或质量所存储的电能，是衡量电池储能能 力的重要指标。提高能量密度是锂离子电池技术发展的重要方向。
功率密度
锂离子电池的功率密度是指单位体积或质量所输出的电能，是衡量电池快速充 放电能力的重要指标。提高功率密度有助于提升电动汽车等设备的加速性能和 响应速度。
为锂离子电池产业提供更广阔的发展空间。
06
锂离子电池的挑战与解决 方案
锂离子电池的安全问题与解决方案
总结词
锂离子电池的安全问题是当前面临的重要挑 战，包括过热、过充、短路等情况下的安全 隐患。
详细描述
为了解决锂离子电池的安全问题，需要采取 一系列措施，如改进电池设计、提高电池管 理系统智能化水平、加强生产工艺控制等。 此外，研发新型安全材料也是重要的研究方
工作原理
锂离子电池通过锂离子在正负极之间的迁移实现电能的储存和释放。充电时，锂离子从正极脱出，通过电解液和 隔膜迁移到负极并嵌入；放电时，锂离子从负极脱出，通过电解液和隔膜迁移到正极并嵌入，同时电子通过外电 路传递形成电流。
锂离子电池的种类
01
02
03
根据正极材料
钴酸锂、磷酸铁锂、三元 材料等。
根据用途
电容型锂离子电池
电容型锂离子电池电容型锂离子电池是一种新型的能量存储设备，其具有高能量密度、长寿命、高充放电效率等优点，广泛应用于移动通信、电动工具、电动车辆等领域。
本文将从工作原理、结构特点、应用领域等方面对电容型锂离子电池进行详细介绍。
一、工作原理电容型锂离子电池的工作原理基于锂离子在正负极之间的迁移。
当充电时，锂离子从正极材料（通常为锂铁磷酸盐等）移动到负极材料（通常为石墨），同时，在电解液中存在着锂离子的迁移。
当放电时，这些锂离子将从负极移动回正极，通过电解液进行传输。
这个过程中的离子迁移和电荷传递形成了电容型锂离子电池的工作原理。
二、结构特点电容型锂离子电池的主要结构包括正极材料、负极材料、隔膜和电解液。
1. 正极材料：电容型锂离子电池的正极材料通常采用锂铁磷酸盐等化合物，这种材料具有高能量密度和安全性能，能够满足电池的长寿命需求。
2. 负极材料：电容型锂离子电池的负极材料一般采用石墨，其具有良好的导电性和循环稳定性，能够实现高效的锂离子嵌入和脱嵌。
3. 隔膜：隔膜是电容型锂离子电池中的关键组成部分，其作用是阻止正负极之间的短路，同时允许锂离子的传输。
隔膜通常采用聚合物材料，如聚丙烯膜，具有良好的电解质透过性和化学稳定性。
4. 电解液：电解液是电容型锂离子电池中的导电介质，通常由锂盐和有机溶剂组成。
电解液的选择对电池的性能有重要影响，它需要具有高的离子传导性和化学稳定性。
三、应用领域电容型锂离子电池由于其高能量密度和长寿命等特点，被广泛应用于各个领域。
1. 消费电子产品：手机、平板电脑、手提电脑等消费电子产品中都广泛采用了电容型锂离子电池。
由于其高能量密度和轻量化特点，可以给这些产品提供长时间的电力支持。
2. 电动车辆：电动车辆是电容型锂离子电池的另一个重要应用领域。
电容型锂离子电池的高能量密度和高充放电效率使得电动车辆能够实现长时间的续航里程，加速电动车辆的普及和推广。
3. 家庭储能系统：随着可再生能源的快速发展，家庭储能系统成为了一个备受关注的领域。
锂离子电池概述、材料、工作原理及应用PPT课件教案与资料
2 锂离子电池的原理和特性
锂离子电池的充电方法
2 锂离子电池的原理和特性
锂离子电池的放电特性
在较高放电率下(1.0 C以上)，虽然放电 电压有所下降，但 截止到2.5V终止电 压时的放电容量却 降低很少。
2 锂离子电池的原理和特性
锂离子电池的高温性能
电池充电结束后，将电池放入 60±2 ℃ 的高温箱 中恒温 2h ，然后以 1C5A 电流恒流放电至 2.75V 。放 电时间不小于 54 分钟。后将电池取出在环境温度 20±5 ℃ 的条件下搁置 2h, 电池外观无变形、无爆裂。
2 锂离子电池的原理和特性
锂离子电池的充电原理
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。这时应以 4.2V的电压恒压充电。这时充电 电流逐渐降低。当充电电流小于 30mA时，电池即充满了。这时 要停止充电。否则，电池因过充 而降低寿命。恒压充电阶段要求 电压控制精度为1%。依国家标 准，锂离子电池要能在1C的充电 电流下，可以循环充放电500次 以上。依一般的电池使用三天一 充。这样电池的寿命应在4年。
4、价格昂贵。
一般认为，锂离子电池起火爆炸是由于其内部化学原理和成分导致的。由于人 们想在单位密度中储存更多的能量，这就导致了锂离子电池中碳、氧和易燃液体的 含量不断增加。与此同时除了正极、负极以及隔离膜之外，锂离子电池内部还充满 了一种非常易燃的液体—锂盐类电解质。电池充电时，负极的锂离子向正极移动， 电池在使用过程中，锂离子又回到负极以提供能量。在充完电的状态下，失去大部 分离子的负极非常不稳定。这个温度足以使负极分解和释放氧。随着热量积蓄，电 池将会进入“热失控”状态。此时电池内部的温度将会极快地升高，最后到达电解 液的燃点而起火爆炸。在最近导致众多大厂笔记本电脑过热和起火的SONY锂电池 中，正是因为在电池制造过程中混入了过多的金属颗粒，容易在电池使用过程中发 生短路、产生火花。才导致了这些锂离子电池的不稳定。
电容型锂离子动力电池原理与性能
有害 物质
铅
镍镉电池
45
400
500～800 较低 7～10h －20～60℃ 高
镉
镍氢电池
70
500～800 300～600 较高 7～10h －20～60℃ 高
无
锂离子电池 125 600～1000 500～1000 高 7～10h －20～60℃ 较低 无
无机超容
5
1500
>10万
较低 几分钟 －20～60℃ 高
一、电容型锂离子电池工作原理
立塬新能源
LIYUAN NEW ENERGY
双电层超级电容器工作原理
物理原理
立塬新能源
LIYUAN NEW ENERGY
超级电容器种类
• 双电层电容器（EDLC）（已规模化）
水系双电层电容器（单体电压低） 有机系双电层电容器（立塬产品）
• 电化学电容器（赝电容）（目前应用很少）
无
有机超容
8
3000
电容型锂离子 电池
60～120
1300~3000
>10万 >2000
较高 几分钟 －40～60℃ 较高 无 较高 0.5~2h －30～60℃ 较高 无
立塬新能源
LIYUAN NEW ENERGY
电动汽车用电容型锂离子电池组件
立塬新能源
LIYUAN NEW ENERGY
电容型锂离子电池应用
➢ 电动汽车电源 ➢ 电动摩托车、自行车电源 ➢ 各种电能存储装置（风能、太阳能、储电柜等） ➢ 电动工具 ➢ 军事领域
18Ah电容型锂离子电池委托认证主要结论 • 20℃10C充电10S：电压3.25V • -20℃低温容量：85.89% • 70℃放电：105.5% • 45C放电10S电压：2.16V • 1C充2C放3000次循环容量保持：89.94％
《锂离子电池》课件
锂离子电池的未来发展趋势
1
提高电池的能量密度
研发新型电池材料和技术，提高电池
加强电池安全措施
2
的能量密度，以满足不断增长的能源 需求。
改进电池结构和管理系统，提高电池
的安全性，预防火灾和爆炸等安全事
故。
3
发展可回收的电池材料
研究和应用可回收的电池材料，减少
对有限资源的依赖，实现可持续发展。
探究新型电池结构
锂离子电池的优势和劣势
优势
1. 高能量密度 2. 长寿命 3. 环保
劣势
1. 成本高 2. 安全性问题
锂离子电池应用领域
1 电子产品领域
锂离子电池广泛应用于手机、平板电脑、笔记本电脑等便携式设备。
2 电动汽车领域
锂离子电池是电动汽车的主要动力源，具有高能量密度和长续航里程。
3 其他领域
锂离子电池还应用于储能系统、航空航天等领域，为各个行业提供可靠的能源解决方案。
vehicles (EVs). Energy Storage Materials, 2019, 16: 246-266. 3. Goodenough, J. B., et al. Lithium-ion batteries. Journal of the
American Chemical Society, 2019, 141(22): 8829-8832.
《锂离子电池》PPT课件
锂离子电池是一种先进的电池技术，具有高能量密度、长寿命和环保等优势。 本课件将介绍锂离子电池的定义、工作原理、应用领域和未来发展趋势。
锂离子电池的定义和发展历程
定义
锂离子电池是一种以锂离子在正负极材料中嵌入和脱出的化学反应来实现电能转换的装置。
《锂电池工作原理》课件
充电放电过程中的反应
正极反应
在充电过程中，正极上的活性物质发生氧化反应，生成高价 态的锂化合物和氧气；在放电过程中，正极上的高价态锂化 合物发生还原反应，重新生成活性物质。
负极反应
在充电过程中，负极上的活性物质发生还原反应，生成金属 锂和电子；在放电过程中，金属锂发生氧化反应，重新生成 活性物质。
量大幅增长。
2020年代
固态锂电池的研究和开 发成为新的热点，有望 解决现有锂电池的安全
问题。
02
锂电池工作原理
正负极材料
正极材料
通常采用过渡金属氧化物，如 LiCoO2、LiMn2O4等，用于存储正 电荷。
负极材料
多为碳基材料，如石墨、焦炭等，用 于存储负电荷。
电解液
作用
在正负极之间传输离子，使电荷得以在电路中流动。
锂电池的应用领域
01
02
03
电子产品
手机、平板电脑、数码相 机等。
电动汽车
特斯拉、比亚迪等品牌电 动汽车。
储能领域
家庭储能、数据中心、电 网等。
锂电池的发展历程
1970年代
锂电池的初步研究和开 发阶段。
1990年代
锂电池进入商业化阶段 ，开始应用于电子产品
。
2000年代
随着电动汽车和储能领 域的发展，锂电池需求
能量存储与释放
在充电和放电过程中，能 量以电能的形式储存和释 放。
03
锂电池的优缺点
优点
01
02
03
04
高能量密度
锂电池具有较高的能量密度， 能够提供较长的续航里程。
快速充电
锂电池能够在较短的时间内充 满电，提高了充电的便利性。
环保
电容型锂离子电池
电容型锂离子电池简介电容型锂离子电池是一种新型的锂离子电池，它采用电容器结构来存储和释放电能。
与传统的锂离子电池相比，电容型锂离子电池具有更高的能量密度和更长的循环寿命。
本文将介绍电容型锂离子电池的工作原理、优势和应用领域。
工作原理电容型锂离子电池的核心是电容器，它由两个极板和介质组成。
其中，一个极板充当正极，另一个极板充当负极。
而介质则是一种能储存离子的材料，通常采用锂盐或者具有高离子导电性的聚合物。
当电容型锂离子电池处于充电状态时，锂离子会从正极电解液中释放出来，穿过介质，并嵌入负极的材料中。
而在放电过程中，锂离子会从负极材料中脱离出来，重新进入正极电解液，完成电能的释放。
优势相比传统的锂离子电池，电容型锂离子电池具有以下优势：1.更高的能量密度：电容型锂离子电池采用电容器结构，可以存储更多的锂离子，因此具有更高的能量密度。
2.更长的循环寿命：由于电容型锂离子电池采用的是电容器结构，而不是传统的锂离子电池结构，因此在充放电过程中，电容型锂离子电池的材料损耗更少，循环寿命更长。
3.更快的充电速度：由于电容型锂离子电池具有更高的能量密度和更低的内阻，因此可以实现更快的充电速度。
4.更安全：相比传统的锂离子电池，电容型锂离子电池采用的是非液态电解液，在高温或者过充电状态下，不易发生火灾或爆炸事故。
应用领域电容型锂离子电池具有广泛的应用领域，包括但不限于以下方面：1.电动车辆：电容型锂离子电池的高能量密度和快速充电特性使其成为电动车辆的理想选择。
它可以提供更长的续航里程和更短的充电时间，满足人们对于电动车辆的使用需求。
2.可穿戴设备：由于电容型锂离子电池具有较小的体积和重量，因此可以被广泛应用于可穿戴设备，如智能手表、健康监测器等。
3.移动电源：电容型锂离子电池的快速充电特性使其成为移动电源的理想选择，可以为各种移动设备提供持久而高效的电力支持。
4.太阳能储能系统：电容型锂离子电池的高能量密度和长循环寿命使其成为太阳能储能系统的理想选择，可以有效储存太阳能提供的电能。
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申请号 201930502909.X 201930502923.X 201930502931.4 201930502901.3 201930502895.1 201930502903.2 201930502902.8 201930502904.7 201930502905.1 201930502906.6 201930502907.0 201930502934.8 201930502942.2 201930502945.6
电容型锂离子动力电池原理、性能 及组件技术
讲述人：
12..电电容容型型锂锂离离子子电电池池工研作发原若理干问题 2.电容型锂离子电池性能特点
3.电容型锂离子电池组件技术 4.电容型锂离子电池应用
一、电容型锂离子电池工作原理
双电层超级电容器工作原理
物理原理
超级电容器种类
• 双电层电容器（EDLC）（已规模化）
常用锂电电极材料及其特点
名称
安全性能 应用领域 循环寿命
价格
钴酸锂
差
手机电池 300～500次 高
三元材料 正 极 锰酸锂
差 较好
电动工具 500～1000次 高 电动自行车 500～800次 低
磷酸亚铁锂 很好
电动汽车 1000～2000次 较低
钛酸锂
负 极
石墨
很好 较差
高安全电池 约万次
高
各种锂电 500～2000次 低
40Ah电容型锂离子电池强制认证主要结论 • -20℃低温容量：85.15% • 常温28天能量保持/恢复： 97.5%/98.9％ • 1C充放500次循环容量保持：102.43％ • 组件15C脉冲：通过
18Ah电容型锂离子电池委托认证主要结论 • 20℃10C充电10S：电压3.25V • -20℃低温容量：85.89% • 70℃放电：105.5% • 45C放电10S电压：2.16V • 1C充2C放3000次循环容量保持：89.94％
电容型锂离子电池研发基础
I
I1
I2
无连接
外连接
内连接
电容型锂离子电池的工作原理
电容型锂离子电池是将双电层超级电容 器与锂离子电池的工作原理相结合，器件 中既有电容的双电层物理储能原理又有锂 离子电池的嵌入脱嵌化学储能原理，即形 成电容型锂离子电池。
• 电容型锂离子电池研制关键技术问题：
电极成份设计问题 工作电压匹配问题 电解液组分设计问题 与性能相匹配的结构设计问题 应用技术
电容型锂离子电池研发基础
1、频繁大电流冲击对电池性能有明显的不利影响； 2、在电池两端并联大容量电容器的确能缓冲大电流对电池
的冲击，从而延长电池的循环寿命； 3、如果将超级电容器的电极材料与锂离子电池的电极材料
复合在一起，使其协调工作，就相当于使每个电池材料 颗粒都处于电容器的保护之中，应更能延长电池循环寿 命，提高电池功率特性。
到达阶段 授权 授权 授权 授权 授权 授权 授权 授权 授权 授权 授权 授权 授权 授权
电容电池种类
电解电容器+超容：电解电容器＋EDLC 电解电容器＋赝电容
电池＋超容： 铅酸电池＋EDLC（无机电容型锂离子电池） 镍氢电池＋EDLC（无机电容型锂离子电池） 锂电＋超容（有机电容型锂离子电池）
专利名称 阀式电池盒（F1） 阀式电池盒（F2） 阀式电池盒（F3） 阀式电池盒（1） 阀式电池盒（2） 阀式电池盒（3） 阀式电池盒（4） 膜式电池盒（1） 膜式电池盒（2） 膜式电池盒（3） 膜式电池盒（4） 膜式电池盒（F1） 膜式电池盒（F2） 膜式电池盒（F3）
专利类型 外观设计 外观设计 外观设计 外观设计 外观设计 外观设计 外观设计 外观设计 外观设计 外观设计 外观设计 外观设计 外观设计 外观设计
申报专利35项，已授权27项
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
申请号 200920249471.0 200910219706.6 200910220340.4 201910210604.0 201910210616.3 201910210619.7 201910210621.4 201920239059.3 201920239056.X 201920239043.2 201920239035.8 201910272719.2 201910272718.8 201920517578.1 201920517580.9
专利类型 实用新型 发明专利 发明专利 发明专利 发明专利 发明专利 发明专利 实用新型 实用新型 实用新型 实用新型 发明专利 发明专利 实用新型 实用新型
到达阶段 授权 授权 授权
初审合格 初审合格 初审合格 初审合格
授权 授权 授权 授权 初审合格 初审合格 授权 授权
序号 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
专利名称 低内阻储能器件 一种混合超级电容器 低内阻储能器件及其制造方法 分体铆接式低内阻储能器件 自铆接式低内阻储能器件 双端引出式低内阻储能器件 铆接式低内阻储能器件 铆接式低内阻储能器件 分体铆接式低内阻储能器件 自铆接式低内阻储能器件 双端引出式低内阻储能器件 一种储能器件盖板 一种储能器件防爆结构 一种储能器件防爆结构 一种储能器件盖板
立塬自主研发并率先实现产业化
二、电容型锂离子电池性能
充放电曲线
超容
锂电 锂电
电容型电池1C充2C放
－20℃ 1/3C放电
电容型锂离子电池主要性能
• 能量密度：60～120Wh/Kg（可设计） • 功率密度： 1300～3000W/Kg （可设计） • 循环寿命：2000～5000次（可设计） • 充电时间：0.5～2小时（可设计） • 温度范围：－30～60℃ • 工作电压范围：2.5～3.6V （可设计） • 安全性能更好，环保无污染
水系双电层电容器（单体电压低） 有机系双电层电容器（立塬产品）
• 电化学电容器（赝电容）（目前应用很少）
金属氧化物电化学电容器 高分子导电聚合物电化学电容器
锂离子电池工作原理
化 学 原理
锂离子电池种类：
（1）按正极：钴酸锂电池、锰酸锂电池、三元材料电池、 磷酸亚铁锂电池。
（2）按负极：天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、LTO （3）按电解液：液体、凝胶、全固态聚合物 （4）按包装：金属壳、塑料壳、软包装 （5）按性能：功率型、能量型 （6）按容量：小容量、中容量、大容量