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1、锂锂离子电池基本知识简介离子电池基本知识简介一、锂离子电池简介一、锂离子电池简介二、锂离子电池工作原理及构造二、锂离子电池工作原理及构造三、锂离子电池制造工艺三、锂离子电池制造工艺四、锂离子电池基本概念及使用注意事项四、锂离子电池基本概念及使用注意事项一、锂离子电池简介一、锂离子电池简介一、锂离子电池简介一、锂离子电池简介n n电池分类电池分类电池分类电池分类n n锂离子电池的特点锂离子电池的特点锂离子电池的特点锂离子电池的特点n n锂离子电池分类锂离子电池分类锂离子电池分类锂离子电池分类电池分类电池分类电池分类电池分类n n一次电池（或原电池）一次电池（或原电池）一次电池（或原电池）一次电池
2、（或原电池）锌锰电池、碱锰电池、锂锰电池等锌锰电池、碱锰电池、锂锰电池等锌锰电池、碱锰电池、锂锰电池等锌锰电池、碱锰电池、锂锰电池等n n二次电池（或充电电池、蓄电池）二次电池（或充电电池、蓄电池）二次电池（或充电电池、蓄电池）二次电池（或充电电池、蓄电池）铅酸电池、铅酸电池、铅酸电池、铅酸电池、Ni-CdNi-CdNi-CdNi-Cd电池、电池、电池、电池、Ni-MHNi-MHNi-MHNi-MH电池、电池、电池、电池、锂离子电锂离子电锂离子电锂离子电池、池、池、池、燃料电池等燃料电池等燃料电池等燃料电池等锂离子电池的特点锂离子电池的特点锂离子电池的特点锂离子电池的特点n n电压高电压高电压
3、高电压高n n比能量高比能量高比能量高比能量高n n比功率大：可以大电流放电比功率大：可以大电流放电比功率大：可以大电流放电比功率大：可以大电流放电n n工作温度范围宽工作温度范围宽工作温度范围宽工作温度范围宽n n循环寿命长循环寿命长循环寿命长循环寿命长n n自放电低自放电低自放电低自放电低n n环保环保环保环保锂离子电池的特点锂离子电池的特点锂离子电池的特点锂离子电池的特点电电池种池种类类工作工作电压电压(V)能量密度能量密度(W.h/L)能量密度能量密度(W.h/kg)工作温度工作温度()循循环环寿命寿命(次次)月自放月自放电电(%)是否是否环环保保充充电电放放电电锂锂离子离子电电池池3
4、.7300450100160045-2060500100010是是镍镉电镍镉电池池1.215024050045-206550020否否镍氢电镍氢电池池1.219028065045-206550030是是表表1 12 2 锂离子电池与锂离子电池与Ni-Ni-CdCd、Ni-MHNi-MH电池比较电池比较锂离子电池分类锂离子电池分类锂离子电池分类锂离子电池分类按壳体和电解质分类：(1)液态铝壳锂离子电池(2)液态钢壳锂离子电池(3)液态软包装锂离子电池(4)胶体聚合物锂离子电池(5)固态聚合物锂离子电池按形状分类：方形、圆柱形、钮扣形、卡片形、异形二、锂离子电池工作原理及构造二、锂离子电池工作原理
5、及构造二、锂离子电池工作原理及构造二、锂离子电池工作原理及构造n n锂离子电池构造及组成部分锂离子电池构造及组成部分锂离子电池构造及组成部分锂离子电池构造及组成部分n n锂离子电池工作原理锂离子电池工作原理锂离子电池工作原理锂离子电池工作原理方形铝壳锂离子电池构造方形铝壳锂离子电池构造方形铝壳锂离子电池构造方形铝壳锂离子电池构造负极铆钉正极壳体盖帽立体隔圈正极片隔膜负极片锂离子电池组成锂离子电池组成锂离子电池组成锂离子电池组成n正极：正极：活性物质（活性物质（LiCoO2LiMnO2LiNixCo1-xO2LiFePO4)LiCoO2LiMnO2LiNixCo1-xO2LiFePO4)导电剂、
6、粘合剂、铝箔基体导电剂、粘合剂、铝箔基体n负极负极 活性物质（石墨、活性物质（石墨、MCMB)MCMB)、粘合剂、粘合剂、(导电剂导电剂)、铜箔基体、铜箔基体n电解液电解液 （LiPF6+DMC/EC/EMC)LiPF6+DMC/EC/EMC)n隔膜（隔膜（PP/PEPP/PE）n外壳五金件（壳、盖板、极耳、绝缘片、外壳五金件（壳、盖板、极耳、绝缘片、PTCPTC）锂离子电池工作原理锂离子电池工作原理锂离子电池实际上是一种锂离子浓差电池，正、负电极为不同的锂离子嵌入锂离子电池实际上是一种锂离子浓差电池，正、负电极为不同的锂离子嵌入化合物，充、放电过程为锂离子在不同电极上的嵌入和脱嵌过程。其化学
7、化合物，充、放电过程为锂离子在不同电极上的嵌入和脱嵌过程。其化学表达式及示意图如下：表达式及示意图如下：LiCoO2+C LixC6+LiyCoO2+Li(1-x-y)R二、锂离子电池工作原理二、锂离子电池工作原理二、锂离子电池工作原理二、锂离子电池工作原理n锂离子电池是指靠锂离子电池是指靠Li+Li+在正负极之间嵌入、脱出形成的二在正负极之间嵌入、脱出形成的二次电池。次电池。n正极采用含锂氧化合物正极采用含锂氧化合物LixMO2(M=Co/Ni/LixMO2(M=Co/Ni/MnMn)。n负极采用锂负极采用锂-碳层间化合物碳层间化合物LixC6LixC6。n电解质为溶解有锂盐电解质为溶解有锂
8、盐LiPF6LiPF6或或LiAsF6LiAsF6等的有机混合物。等的有机混合物。n在充放电过程中，在充放电过程中，Li+Li+在正负两个电极之间往返嵌入和脱在正负两个电极之间往返嵌入和脱嵌，被形象的称为嵌，被形象的称为“摇椅电池摇椅电池”。三、锂离子电池制造工艺三、锂离子电池制造工艺三、锂离子电池制造工艺三、锂离子电池制造工艺 主体流程图主体流程图主体流程图主体流程图（以方形铝壳电池为例）（以方形铝壳电池为例）（以方形铝壳电池为例）（以方形铝壳电池为例）：正极配料正极配料正极涂布正极涂布正极制片正极制片负极配料负极配料负极拉浆负极拉浆负极制片负极制片装配装配激光焊激光焊注液注液化成化成分容分
9、容老化老化入库入库配料配料用专门的溶液（用专门的溶液（NMPNMP）和粘接剂（）和粘接剂（PVDF/SBRPVDF/SBR）分别与粉末状的正负极活）分别与粉末状的正负极活性物质混合，经高速搅拌均匀后，制成具有一定粘度的正负极浆料性物质混合，经高速搅拌均匀后，制成具有一定粘度的正负极浆料 将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔（正极：铝箔，负极：将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔（正极：铝箔，负极：将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔（正极：铝箔，负极：将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔（正极：铝箔，负极：铜箔）的表面，烘干，分别制成正负极极片铜箔）的表面，烘干，分别制成正负极极片铜箔）的表面，烘干，分别制成正负极极
10、片铜箔）的表面，烘干，分别制成正负极极片 涂布涂布将涂布后的极片经过对辊压实，焊极耳，贴胶纸等加工成单将涂布后的极片经过对辊压实，焊极耳，贴胶纸等加工成单将涂布后的极片经过对辊压实，焊极耳，贴胶纸等加工成单将涂布后的极片经过对辊压实，焊极耳，贴胶纸等加工成单个电池所需的极片个电池所需的极片个电池所需的极片个电池所需的极片制片制片将制备好的极片与隔膜卷绕成型、压扁后套入将制备好的极片与隔膜卷绕成型、压扁后套入/甩入壳体内，甩入壳体内，然后将极耳通过焊接与盖板连接起来并压合盖板。然后将极耳通过焊接与盖板连接起来并压合盖板。装配装配通过激光将电池壳体与盖帽进行熔融焊接为一个整体，并形成通过激光将电池
11、壳体与盖帽进行熔融焊接为一个整体，并形成一个密闭空间（除注夜孔处）。一个密闭空间（除注夜孔处）。激光焊激光焊将电解液通过真空注液机从注夜孔注入到电池内部。将电解液通过真空注液机从注夜孔注入到电池内部。注液注液用小电流对电池进行第一次充电，激活电池活性物质。用小电流对电池进行第一次充电，激活电池活性物质。化成化成老化老化分容（筛选容量）分容（筛选容量）内阻、电压自动分选内阻、电压自动分选老化、分容、入库老化、分容、入库四、锂离子电池基本概念及使用注意事项四、锂离子电池基本概念及使用注意事项容量：容量：额定容量（标称容量）：设计和制造电池时，规定电池在一定放电条额定容量（标称容量）：设计和制造电池
12、时，规定电池在一定放电条件下应该放出的最低限度的电量。件下应该放出的最低限度的电量。标称电压：标称电压：电池在一次完整放电过程中的平均工作电压，又称放电均压，锂电池在一次完整放电过程中的平均工作电压，又称放电均压，锂离子电池的标称电压为：离子电池的标称电压为：3.7V3.7V。内阻：内阻：电池各组成部分导电阻力之和。包括欧姆内阻和极化电阻两部分，其电池各组成部分导电阻力之和。包括欧姆内阻和极化电阻两部分，其中欧姆内阻为电池各组成部分的电子导电阻力、离子导电阻力、接触导电中欧姆内阻为电池各组成部分的电子导电阻力、离子导电阻力、接触导电阻力之和，极化电阻则为电池在充放电时由于电极极化形成的导电阻力
13、。阻力之和，极化电阻则为电池在充放电时由于电极极化形成的导电阻力。循环寿命：循环寿命：又称使用周期，二次电池经历一次充放电称为一个循环，在一定又称使用周期，二次电池经历一次充放电称为一个循环，在一定的放电制度下，电池容量降至某个规定值之前电池所经历的循环次数称为的放电制度下，电池容量降至某个规定值之前电池所经历的循环次数称为电池的循环寿命。电池的循环寿命。过充：过充：锂离子电池充电时需设置充电上限保护电压锂离子电池充电时需设置充电上限保护电压（4.25V4.25V），过充时一方面损坏正极结构，影响电池寿命；另一），过充时一方面损坏正极结构，影响电池寿命；另一方面在负极表面析出锂枝晶，引起安全问
14、题。方面在负极表面析出锂枝晶，引起安全问题。，因此必须，因此必须为为锂电池加上保护线路以避免危险锂电池加上保护线路以避免危险过放：过放：锂离子电池放电时需设置放电下限保护电压（锂离子电池放电时需设置放电下限保护电压（2.50V2.50V），），如果过度充电，会造成电池温度升高，甚至发生爆炸，因此如果过度充电，会造成电池温度升高，甚至发生爆炸，因此必须为锂电池加上保护线路以避免危险。必须为锂电池加上保护线路以避免危险。警告警告n严禁将电池浸入海水或水中严禁将电池浸入海水或水中,保存不用时保存不用时,应放置于阴凉干应放置于阴凉干燥的环境中燥的环境中n禁止将电池在热高温源旁禁止将电池在热高温源旁,如
15、火、加热器等使用和留置如火、加热器等使用和留置.n充电时请选用锂离子电池专用充电器充电时请选用锂离子电池专用充电器.n严禁颠倒正负极使用电池严禁颠倒正负极使用电池.n严禁将电池直接接入电源插座严禁将电池直接接入电源插座n禁止将电池丢于火或加热器中禁止将电池丢于火或加热器中.n禁止用金属直接连接电池正负极短路禁止用金属直接连接电池正负极短路.n禁止将电池与金属禁止将电池与金属,如发夹、项链等一起运输或贮存如发夹、项链等一起运输或贮存.n禁止敲击或抛掷、踩踏电池等禁止敲击或抛掷、踩踏电池等.小心小心n禁止在高温下（炙热的阳光下或很热的汽车中）使用或放置电池禁止在高温下（炙热的阳光下或很热的汽车中）
16、使用或放置电池,否则否则可能会引起电池过热、起火或功能失效、寿命减短可能会引起电池过热、起火或功能失效、寿命减短.n禁止在强静电和强磁场的地方使用禁止在强静电和强磁场的地方使用,否则易破坏电池安全保护装置否则易破坏电池安全保护装置,带带来不安全的隐患来不安全的隐患.n如果电池发生泄露如果电池发生泄露,电解液进入眼睛电解液进入眼睛,请不要揉擦请不要揉擦,应用清水冲洗眼睛应用清水冲洗眼睛,并立即送医治疗并立即送医治疗,否则会伤害眼睛否则会伤害眼睛.n如果电池发出异味如果电池发出异味,发热、变色、变形或使用、贮存发热、变色、变形或使用、贮存,充电过程中出现充电过程中出现任何异常任何异常,立即将电池从
17、装置或充电器中移离并停用立即将电池从装置或充电器中移离并停用.n如果电极弄脏如果电极弄脏,使用前应用干布抹净使用前应用干布抹净,否则可能会导致接触不良功能失否则可能会导致接触不良功能失效效.n废弃之电池应用绝缘纸包住电极废弃之电池应用绝缘纸包住电极,以防起火、爆炸以防起火、爆炸.n禁止直接焊接电池和用钉子或其它利器刺穿电池禁止直接焊接电池和用钉子或其它利器刺穿电池 锂离子电池材料对比锂离子电池材料对比锂离子电池材料的差异性主要体现在正极活性物质材料，锂锂离子电池材料的差异性主要体现在正极活性物质材料，锂离子电池已经商品化的正极材料主要有：钴酸锂、镍钴锰离子电池已经商品化的正极材料主要有：钴酸锂
18、、镍钴锰酸锂、镍钴酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂酸锂、镍钴酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂n安全性安全性 磷酸亚铁锂磷酸亚铁锂 锰酸锂锰酸锂 镍钴锰酸锂镍钴锰酸锂 钴酸锂钴酸锂 镍钴酸锂镍钴酸锂n比容量比容量 最高：镍钴酸锂最高：镍钴酸锂170mAh/g170mAh/g 镍钴锰酸锂镍钴锰酸锂-150mAh/g-150mAh/g 钴酸锂钴酸锂-145mAh/g-145mAh/g 磷酸亚铁锂磷酸亚铁锂-135mAh/g-135mAh/g 锰酸锂锰酸锂-110mAh/g-110mAh/g锂离子电池锂离子电池 VS VS 锂聚合物电池锂聚合物电池项目项目锂离子电池锂离子电池锂聚合物电池锂聚合物电池材料材料电解液：液
19、态电解液：液态电解液：固态或胶态电解液：固态或胶态安全性安全性好好更好更好外形外形方形、圆柱形为主方形、圆柱形为主形状多样形状多样价格价格高高2020左右左右 普通锂离子电池普通锂离子电池VSVS动力型锂离子电池动力型锂离子电池项目项目普通锂离子电普通锂离子电池池动力型锂离子电池动力型锂离子电池材料材料常规常规高安全性正极材料高安全性正极材料如：锰酸锂、磷酸亚铁锂如：锰酸锂、磷酸亚铁锂安全性安全性好好更好更好有保障的防爆泄压装置有保障的防爆泄压装置放电性能放电性能小电流放电小电流放电能进行大倍率、大电流放电能进行大倍率、大电流放电工艺工艺常规常规一致性要求高一致性要求高 锂离子电池发展趋势锂离
20、子电池发展趋势性能追求：性能追求：(1)高容量高容量(2)高倍率高倍率(3)高安全性高安全性(4)多功能化多功能化努力方向：(1)正极材料(2)负极材料(3)功能电解液(4)设计优化(5)自动化生产 锂离子电池发展趋势：应用锂离子电池发展趋势：应用数码产品数码产品手机手机/PDA/PDA/对讲机对讲机数码相机数码相机/摄像机摄像机笔记本电脑笔记本电脑便携式便携式DVDDVDGPSGPS动力工具、设备，动力工具、设备，储能装置：储能装置：电动工具电动工具电动自行车等电动自行车等电动汽车电动汽车风能、太阳能储能风能、太阳能储能设备设备其他信息其他信息 n锂离子电池锂离子电池n化学电源化学电源n理论电化学理论电化学n电池电池n电源技术电源技术网站：网站：n中国电池在线（中国电池在线（）n电池网主页（电池网主页（）