手機(jī)鋰離子電池培訓(xùn)資料

1、第一章 鋰離子電池的歷史和發(fā)展1、 電池發(fā)展史電池是將物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量直接轉(zhuǎn)換成電能的一種裝置。1800年，意大利科學(xué)家伏打（Volta）將不同的金屬與電解液接觸，作成Volta堆，這被認(rèn)為是人類(lèi)歷史上第一套電源裝置。從1859年普萊德（Plante）試制成功鉛酸蓄電池以后，化學(xué)電源便進(jìn)入了萌芽狀態(tài)。1868年法國(guó)科學(xué)家勒克郎謝（Leclanche）研制成功以NH4Cl為電解液的鋅二氧化錳干電池；1895年瓊格發(fā)明了鎘-鎳電池；1900年愛(ài)迪生（Edison）研制成功鐵-鎳蓄電池。進(jìn)入20世紀(jì)后，電池理論和技術(shù)一度處于停滯狀時(shí)期，但在二次世界大戰(zhàn)之后，隨著一些基礎(chǔ)研究在理論上取得突破、新

2、型電極材料的開(kāi)發(fā)和各類(lèi)用電器具日新月異的發(fā)展，電池技術(shù)又進(jìn)入了一個(gè)快速發(fā)展的時(shí)期，科學(xué)家首先發(fā)展了堿性鋅錳電池。進(jìn)入80年代，科學(xué)技術(shù)發(fā)展越發(fā)迅速，對(duì)化學(xué)電源的要求也日益增多、增高。如集成電路的發(fā)展，要求化學(xué)電源必須小型化；電子器械、醫(yī)療器械和家用電器的普及不僅要求化學(xué)電源體積小，而且還要求能量密度高、密封性和貯存性能好、電壓精度高。因此電池池的研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向蓄電池，1988年，鎳鎘電池實(shí)現(xiàn)商品化。1992年，鋰離子電池實(shí)現(xiàn)商品化，1999年，聚合物鋰離子蓄電池進(jìn)入市場(chǎng)。2、鋰電池發(fā)展史2.1鋰原電池 美國(guó)航空航天航空局(NASA及世界上其它一些研究機(jī)構(gòu)是最早從事鋰原電池研究的，他們努力的結(jié)果使

3、鋰原電池在1970年初實(shí)現(xiàn)了商品化。這種鋰原電池采用金屬鋰，正極活性物質(zhì)采用二氧化錳和氟化炭等材料。與傳統(tǒng)的原電池相比，這種鋰離子電池的放電容量高數(shù)倍，而且其電動(dòng)勢(shì)在3V以上，可用作特殊需求的長(zhǎng)壽命電池或高電壓電池。上述使用金屬鋰作活性負(fù)極物質(zhì)的一次鋰電池已順利實(shí)現(xiàn)了商品化，但鋰離子蓄電池的開(kāi)發(fā)且遇到了非常大的困難，最大的困難是金屬鋰負(fù)極存在很大的問(wèn)題。這是由于在充電反應(yīng)中過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生枝晶鋰（纖維狀結(jié)晶），這種現(xiàn)象會(huì)導(dǎo)致蓄電池產(chǎn)生兩個(gè)致命的缺陷，第一個(gè)缺陷是對(duì)電池特性的影響，那就是以纖維狀沉積的金屬鋰會(huì)以100%的效率放電，由此導(dǎo)致電池充放電循環(huán)困難，并引起電池的循環(huán)壽命和貯存等性能的下降，第

4、二個(gè)缺陷就是枝晶通過(guò)充放電的循環(huán)反復(fù)形成，枝晶鋰可能穿透隔膜，造成電池內(nèi)部短路，從而發(fā)生爆炸。為了解決這些問(wèn)題，雖然采用了鋰合金來(lái)替代金屬鋰，并改進(jìn)了電解質(zhì)，但這些努力的結(jié)果仍無(wú)法使鋰蓄電池實(shí)現(xiàn)商品化生產(chǎn)。2.2液體鋰離子電池為了克服鋰原電池的以上的不足，提高電池的安全可靠性，1980年，Armand率先提出了RCB概念，鋰蓄電池負(fù)極不再采用金屬鋰，而是正負(fù)極均采用能讓鋰離子自由脫嵌的活性物質(zhì)。從此以后，鋰電池得到了迅猛的發(fā)展。1990年日本的索尼(Sony公司率先研制成功鋰離子電池，它是把鋰離子嵌入碳中形成負(fù)極，取代傳統(tǒng)鋰原電池的金屬鋰或鋰合金作負(fù)極。1992年，鋰離子蓄電池實(shí)現(xiàn)商品化，19

5、99年，聚合物鋰離子電池實(shí)現(xiàn)商品化。2.3聚合物鋰離子電池聚合物鋰離子電池是一種全新結(jié)構(gòu)的鋰離子電池。聚合物鋰離子電池的出現(xiàn)是鋰離子電池發(fā)展歷史上的一個(gè)重大突破。聚合物鋰離子電池在電池結(jié)構(gòu)和電池制造工藝上都與液態(tài)鋰離子電池有著根本的區(qū)別：首先，這種電池的電解質(zhì)是以固態(tài)或膠體的形式存在的，沒(méi)有自由液體，因而加工性和可靠性大大提高，不需要金屬外殼，可以制成全塑包裝，減輕重量。其次，電解質(zhì)可以同塑料電極疊合，使高能量與長(zhǎng)壽命結(jié)合起來(lái)，并且形狀和大小可調(diào)，使用范圍和銷(xiāo)路將大大拓寬，適用的范圍大大增加。再者，由于電解液被聚合物中的網(wǎng)絡(luò)所捕捉，均勻地分散在分子結(jié)構(gòu)中，因而電池的安全性也大大地提高。3、我國(guó)

6、電池的發(fā)展史自五十年代以來(lái)，我國(guó)二次電池工業(yè)，從無(wú)到有，從弱到強(qiáng)，已形成了比較完備的工業(yè)體系，其發(fā)展歷程大致可分為三個(gè)時(shí)期，首先是五十年代興起的鉛酸蓄電池。第二個(gè)時(shí)期是指六十年代開(kāi)發(fā)成功鎘鎳堿性蓄電池時(shí)期，該系列電池由于高功率、高壽命以及良好的低溫性能，廣泛地應(yīng)用于航海、通訊、電力、鐵路、通訊、電動(dòng)工具、辦工自動(dòng)化等諸多部門(mén)。第三個(gè)時(shí)期指進(jìn)入九十年代至今，九十年代初期，中國(guó)已有了研制鋰電池的初級(jí)產(chǎn)品，主要是用于電子計(jì)算器上的二氧化錳扣式電池，以及少量的鋰、碘和卷邊封口的鋰、二氧化硫電池，隨后又研制出小型碳包式的鋰、亞硫氯電池。此外90年代初，中國(guó)才開(kāi)始由自己規(guī)?；a(chǎn)的，可供軍方使用的安全可靠

7、的鋰電池。到了90年代末期，我國(guó)對(duì)鋰離子電池的研究有了突破性的進(jìn)展，比亞迪、邦凱和比克等公司都在大規(guī)模生產(chǎn)液態(tài)鋰離子電池，產(chǎn)品的技術(shù)水平已達(dá)到或超過(guò)日本同類(lèi)電池的水平。而廈門(mén)寶龍公司1999年12月自行設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了日產(chǎn)1萬(wàn)只聚合物鋰離子電池的生產(chǎn)線，這也是世界上形成規(guī)模的第三條聚合物鋰離子電池生產(chǎn)線。第二章 鋰離子電池的特點(diǎn)1、鋰離子電池的特點(diǎn)：a. 比容量高b. 單電池輸出電壓高c. 自放電率低d. 使用壽命長(zhǎng)d. 安全性能好e. 無(wú)記憶效應(yīng)f. 不含重金屬如：鎘、汞，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，屬綠色環(huán)保電池。g. 自放電率低2、鋰離子電池的技術(shù)說(shuō)明2.1 比容量高鋰電池的最大特點(diǎn)是比能量高。比能量指的是

8、單位重量或單位體積的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L來(lái)表示。Wh是能量的單位，W是瓦、h是小時(shí)；kg是千克(重量單位，L是升(體積電池貯存的能量（以Wh計(jì)）。電池的能量是以電池電壓（以V計(jì)）和電量（以Ah計(jì)）的乘積表示。電池最高的電壓受到電解質(zhì)的制約。對(duì)于水溶液電解質(zhì)電池（如堿錳電池、鉛酸蓄電池、鎳鎘和鎳氫電池），理論上其電動(dòng)勢(shì)不可能高于水的分解電壓（1-2V）。另一方面，有機(jī)電解質(zhì)的分解電壓要遠(yuǎn)高于水溶液電池的分解電壓，可選定的電壓范圍為4-5V。由于鋰離子電池采用有機(jī)電解質(zhì)，電池的電壓提高約3倍，比容量將提高3倍，所以鋰離子電池是高電壓、高比容量電池。如比克電池廠電池的能量容量密度高達(dá)3

9、00WH/L,重量能量密度高達(dá)125Wh/Kg，是鎘鎳電池的2.5倍，是鎳氫電池的1.5倍。2.2 單電池輸出電壓高單體電池電壓高達(dá)3.6V3.8V，為鎳鎘電池或鎳氫電池的3倍。2.3 自放電自放電是指當(dāng)電池不與外界連接時(shí)，由于電池內(nèi)自發(fā)反應(yīng)而引起的化學(xué)能損失。電池的自放電率就是電池貯存一段時(shí)間后，電池的初始容量減去電池貯存后的容量占初始容量的比值。鋰離子電池的自放電率每月不大于10%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鎳氫電池的30%,鎳鎘電池的15%。2.4 使用壽命液態(tài)鋰離子電池在正常使用的情況下，可使用500次循環(huán)以上。2.5 安全性能由于鋰離子電池不含金屬鋰，電池在充放電過(guò)程中，只用鋰離子的嵌入和嵌出，并且在

10、初次充電過(guò)程中中均形成了一層SEI膜。這就消除了鋰枝晶生長(zhǎng)的條件，使電池過(guò)熱和內(nèi)部短路的機(jī)會(huì)降低到相當(dāng)?shù)偷牡夭?，從而大大地提高了電池的安全性能。但是在過(guò)充過(guò)程中，由于電池的開(kāi)路電壓過(guò)高，可能導(dǎo)致電解質(zhì)的分解，從而產(chǎn)生氣體和其他不安全的副反應(yīng)，導(dǎo)致電池鼓殼或安全性能的下降。比克電池率先在國(guó)內(nèi)采用先進(jìn)的防爆膜技術(shù)，當(dāng)電池過(guò)充到一定電壓時(shí)，防爆膜自動(dòng)打開(kāi)，從根本上解決了電池過(guò)充的安全問(wèn)題。2.6 記憶效應(yīng)電池記憶效應(yīng)是指電池在未放盡電的情況下充電時(shí)，未放盡的電量會(huì)使極板"結(jié)晶"，人們稱(chēng)之為"記憶效應(yīng)"。當(dāng)產(chǎn)生記憶效應(yīng)后，電池容量就會(huì)有明顯下降。鋰離子電池充電前

11、無(wú)需放電，無(wú)鎳鎘電池的記憶問(wèn)題。2.7 環(huán)境保護(hù)a. 鋰離子電池不含任何鎘、汞等重金屬。b. 生產(chǎn)流程中不產(chǎn)生任何廢氣和廢液。c. 產(chǎn)生的廢品均可回收重新利用。d. 產(chǎn)品出貨前電池全部真空測(cè)漏，保證電池不漏液。e. 成品商對(duì)廢、舊成品電池進(jìn)行回收。綜上可知，鋰離子電池對(duì)環(huán)境無(wú)污染，屬綠色環(huán)保電池。第三章 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)和組成1. 鋰離子電池的結(jié)構(gòu)1.1 鋰離子電池主要由正極片、負(fù)極片、電解液、隔膜紙、鋼殼（或、蓋板組成。1.2 結(jié)構(gòu)說(shuō)明1.2.1 負(fù)極與鋼殼接觸，并且將負(fù)極鎳帶點(diǎn)焊在鋼殼內(nèi)壁上。1.2.2 隔膜紙?zhí)幱谡龢O和負(fù)極之間，起隔離作用。1.2.3 正極片被包在內(nèi)層，正極極耳將正極與蓋

12、板連為一體，正極極耳纏高溫膠紙。1.2.4 電解液分布于極片，隔膜紙以及電池內(nèi)部，電芯底部纏普通膠紙。2. 鋰離子電池材料組成2.1 正極材料2.1.1 氧化鈷鋰（LiCoO2）氧化鈷鋰是最早商業(yè)化使用的正極材料，也是目前最常用和用量最大的正極材料。該材料的電化學(xué)特性優(yōu)異，初次循環(huán)不可逆容量損失小，充放電效率高，熱穩(wěn)定性好，循環(huán)壽命長(zhǎng)和3.6V的工作電壓。但是鈷材料成本較高，資源缺乏，因此必須開(kāi)發(fā)少用鈷、不用鈷的廉價(jià)材料，從而大大降低電池的成本。2.1.2 氧化鎳鋰(LiNiO2LiNiO2具有價(jià)格和儲(chǔ)量上的優(yōu)勢(shì)，其實(shí)際容量已接近理論容量的70-80%。LiNiO2擁有自放電率低，沒(méi)有環(huán)境污染

13、，對(duì)電解液的要求低等優(yōu)點(diǎn)。但其初次放電效率僅85%左右，此外電池的熱穩(wěn)定性可能引起安全問(wèn)題。只有提高其充電效率和熱穩(wěn)定性，并在制備方法上適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)的要求，才有更好的實(shí)用性。2.1.3 氧化錳鋰(LiMn2O4LiMn2O4不僅在價(jià)格上占優(yōu)，而且具有安全性好、無(wú)環(huán)境污染、毒性低易回收、工作電壓高、成本低廉的特點(diǎn)，其三維的隧道結(jié)構(gòu)，比層間化合物更有利于鋰離子的嵌入和脫出。但LiMn2O4與電解液的相容性不佳，其高溫和高電壓下的循環(huán)壽命也是問(wèn)題。LiMn2O4是現(xiàn)在和今后一段時(shí)間內(nèi)鋰離子電池的主要研究對(duì)象，也是最有前景的正極材料。2.1.4 其他正極材料LiV2O5具有循環(huán)壽命長(zhǎng)，高溫下熱力學(xué)穩(wěn)定

14、性好的特點(diǎn)，是制備鋰離子蓄電池的優(yōu)良侯選材料。2.2 負(fù)極材料負(fù)極材料關(guān)鍵在于能可逆地嵌入和/脫出鋰離子，這類(lèi)材料應(yīng)具有盡可能低的電極電壓，離子有較高的擴(kuò)散率、高度的脫嵌可逆性、良好的電導(dǎo)率及熱力學(xué)穩(wěn)定性。目前的負(fù)極材料主要選用碳材料2.2.1 碳材料碳作為鋰離子蓄電池的負(fù)極，由于在有機(jī)電解質(zhì)中碳表面形成能使電子和鋰離子自由通過(guò)的SEI膜，保證了碳負(fù)極良好的循環(huán)性能，使得碳電極成為目前最佳的負(fù)極材料。使用碳材料做負(fù)極，使鋰離子蓄電池的安全性和充放電循環(huán)壽命大大提高。目前鋰離子電池中具有應(yīng)用價(jià)值或應(yīng)用前景的碳的研究主要集中于：(1石墨(2軟碳(3硬碳。2.2.1.1 石墨石墨材料具有成本低、比容

15、量高（理論容量372mAh/g）、導(dǎo)電性好、初充電效率高、充放電電壓曲線穩(wěn)定的特性。石墨分為天然石墨和人造石墨，由于天然石墨在充放電時(shí)體積變化大，因此難于應(yīng)用于生產(chǎn)中。而人造石墨通過(guò)對(duì)天然石墨的氧化進(jìn)行表面改性，提高了石墨的電性能，是目前最常用和用量最大的負(fù)極材料。2.2.1.2 軟碳軟碳層狀結(jié)構(gòu)排列無(wú)序，因此鋰離子的嵌入/脫嵌較困難；同時(shí)由于內(nèi)表面較大，須形成的SEI層較多，因此不可逆容量損失較大。此外放電過(guò)程中電壓變化較大。2.2.1.3 硬碳硬碳具有很高的嵌鋰容量，但其絕大部分對(duì)鋰的電位為0V,所以難以控制金屬鋰的析出。2.2.2 其他負(fù)極材料其他負(fù)極材料主要是一些金屬氧化物和合金，但由

16、于種種原因，均需要進(jìn)一步的研究和驗(yàn)證。2.3 電解液2.3.1電解液是電池反應(yīng)過(guò)程中鋰離子來(lái)回移動(dòng)的載體，為了滿足鋰離子電池性能的要求，鋰離子電池的使用的電解液應(yīng)該滿足以下要求：a. 以鋰離子傳導(dǎo)的離子電導(dǎo)率盡可能的高；b. 電化學(xué)穩(wěn)定的電位范圍盡可能寬；c. 良好的熱穩(wěn)定性，使用的溫度范圍盡可能的寬；d. 良好的化學(xué)穩(wěn)定性，與電池內(nèi)的集流體和活性物質(zhì)不發(fā)生反應(yīng)；e. 良好的安全性和盡可能低的毒性，最好能生物降解；f. 價(jià)格低。2.3.2 電解液的分類(lèi)2.3.1 碳酸酯類(lèi)有機(jī)溶劑類(lèi)電解液目前鋰離子電池通常有的電解液是由一些可溶性的電解質(zhì)鹽（如LiPF6和LiBF4）混合在環(huán)狀碳酸酯溶劑（乙烯碳

17、酸酯、丙烯碳酸酯、等）和線性碳酸溶劑（碳酸二甲酯、碳酸二乙基酯、碳酸甲乙酯）。而現(xiàn)在最常用的是三組分的溶劑，LiPF6+EC+DMC+EMC，隨材料的不同而配比不同。2.3.2 其他有機(jī)溶劑類(lèi)的電解液其他有機(jī)溶劑主要包括醚類(lèi)、羧酸酯類(lèi)，這類(lèi)有機(jī)溶劑組成的電解液仍需進(jìn)一步研究。2.3.4 新導(dǎo)電鋰鹽的開(kāi)發(fā)目前，新開(kāi)發(fā)、研究的導(dǎo)電鋰鹽主要是LiCF3SO3和LiN(CF2SO22,這類(lèi)導(dǎo)電鹽的穩(wěn)定性好，具有相當(dāng)高的離子電導(dǎo)率，但都沒(méi)有用于大規(guī)模的生產(chǎn)。2.4 粘結(jié)劑鋰離子蓄電池是通過(guò)分別在鋁箔和銅箔的集流體上涂正/負(fù)極活性物質(zhì)并干燥而成的。在此工藝中，為了將集流體與活性物質(zhì)粘在一起，要使用粘合劑。

18、通常使用的粘合劑有聚四氟乙烯、聚亞乙烯氟等對(duì)粘合劑特性的主要要求有：a. 對(duì)集流體合活性物質(zhì)有強(qiáng)的粘著性；b. 有彈性；c. 在干燥過(guò)程中能形成均勻的膜；d. 對(duì)電解質(zhì)的耐受性；e. 不吸收水分；f. 具有對(duì)正極的抗氧化性性合對(duì)負(fù)極的抗還原性。2.5 隔膜隔膜紙?zhí)幱谡龢O和負(fù)極之間，起隔離作用，主要是防止正極與負(fù)極直接接觸而導(dǎo)致電池內(nèi)部短路。在鋰離子蓄電池中使用聚烯烴孔薄膜，其厚度在25um左右。對(duì)其性能要求是：a. 在使用的電解質(zhì)中穩(wěn)定性好；b. 不吸收水分；c. 對(duì)正極和負(fù)極要有優(yōu)異的絕緣性；d. 離子電導(dǎo)率；e. 有足夠的機(jī)械強(qiáng)度；f. 有熱熔性：當(dāng)溫度130左右時(shí)隔膜組織離子滲透和自動(dòng)終

19、止電池放電的功能。這種功能對(duì)電池的安全性能起很重要的作用。由于符合以上條件，最常用的隔膜是PP(聚丙烯/PE（聚乙烯）雙層微孔薄膜。2.5 鋼殼和蓋板鋼殼是電池電化學(xué)反應(yīng)系統(tǒng)的容器。蓋板在整個(gè)電池系統(tǒng)中起密封和輸出電流的作用。鋼殼和蓋板均為不銹鋼材質(zhì)（或鋁材），鋼殼底部和蓋板均采用激光焊接。第四章 鋰離子電池的基本原理和生產(chǎn)流程1. 基本原理1.1 RCB概念鋰離子電池是建立在RCB 理論的基礎(chǔ)上的。鋰離子電池的正負(fù)極均采用可供鋰離子（Li+）自由脫嵌的活性物質(zhì)，充電時(shí)Li+從正極脫嵌通過(guò)聚合物電解質(zhì)到達(dá)負(fù)極，得到電子后與碳材料結(jié)合變?yōu)長(zhǎng)i×C6，放電時(shí)，鋰離子自負(fù)極析出，通過(guò)電解質(zhì)

20、，到達(dá)正極，重新回到層狀鈷酸鋰的骨架中，恢復(fù)到充電前的狀態(tài)。充放電時(shí)離子的往返的嵌入、脫嵌正像搖椅一樣搖來(lái)?yè)u去，故有人又稱(chēng)鋰離子電池為“搖椅電池”，又叫RCB電池（英文Rocking Chair Batteries的縮寫(xiě)）。在用LiCoO2做正極，石墨做負(fù)極場(chǎng)合的可充鋰二次電池的構(gòu)造為CESLiCoO2（ES：Li+傳導(dǎo)性有機(jī)電解液）。以上組成的電池的端電壓是零伏，但在含有LiBF4，LiPF6等鋰離子的支持的非水溶劑中，充電時(shí)根據(jù)反應(yīng)LiCoO2+6CCoO2+LiC6的反應(yīng)，因正、負(fù)極材料的活化蓄了電的二次電池則成為：LiC6SECoO2。在這個(gè)電池中正極反應(yīng)、負(fù)極反應(yīng)和全電池反應(yīng)分別以1

21、-3式表示。正極反應(yīng)：CoO2+Li+eLiCoO2 （1）負(fù)極反應(yīng)：LiC6Li+e+6C （2）全 反 應(yīng)：CoO2+LiC6LiCoO2+6C （3）化學(xué)上而言，負(fù)極的充電反應(yīng)是鋰和石墨層間化合物（GC）生成的嵌入反應(yīng)（石墨的還原），放電反應(yīng)是脫嵌反應(yīng)（氧化）。石墨層間Li嵌入作用的第一階為L(zhǎng)i-GIC化學(xué)計(jì)量組成LiC6，生成LiC6所必須的電容量372mAh/g稱(chēng)做石墨的理論容量。探索單位體積、單位重量能填充更多的可逆電容量的鋰離子的碳材料，就是開(kāi)發(fā)更高能量密度、更高效率的鋰二次電池。1.2 SEI膜鋰離子電池在初次充放電過(guò)程中，作為鋰離子電池的極性非質(zhì)子化溶劑不可避免地都要在電極與

22、電解液的相界面上反應(yīng)，形成覆蓋在電極表面上的鈍化薄層-固體相界面膜（Solid electrolyte interphase 簡(jiǎn)稱(chēng)SEI），SEI膜一方面消耗了電池中有限的鋰離子，另一方面也增加了電極/電解液的界面電阻，造成了一定的電壓滯后。但優(yōu)良的SEI膜具有有機(jī)溶劑的不溶性，允許鋰離子比較自由地進(jìn)出電極而溶劑分子卻無(wú)法穿越，從而阻止了溶劑分子共插對(duì)電極的破壞，大大提高了電池的循環(huán)壽命。此外SEI膜還能阻止枝晶鋰的產(chǎn)生，大大地提高了鋰離子電池的安全性能。2. 鋰離子電池的生產(chǎn)流程第五章 鋰離子電池術(shù)語(yǔ)和產(chǎn)品的品質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)1. 鋰離子電池的定義1.1 標(biāo)稱(chēng)電壓：指用來(lái)標(biāo)明鋰離子電池電壓的近似值，為

23、3.6V。1.2 標(biāo)稱(chēng)容量：指用來(lái)鑒別標(biāo)明鋰離子電池近似的安時(shí)容量。1.3 額定容量：指在環(huán)境溫度為（20+5），以5小時(shí)率放電至終止電壓時(shí)的容量，以C5+表示，單位為(Ah或毫安時(shí)(mAh1.4 充電：電池從外電路接受電能，并轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的工作過(guò)程。1.5 完全充電：電池1C5mA恒流充電到4.2V，然后恒壓充電至電流小于0.01C5mA/。1.6 放電：電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，向外電路輸出電流工作過(guò)程。1.7 放電終止電壓：放電終止時(shí)的規(guī)定電壓，為2.75V。1.8 充電限制電壓：按生產(chǎn)廠家規(guī)定，電池由恒流充電轉(zhuǎn)入恒壓充電時(shí)的電壓值,為4.2V。1.9 平臺(tái)：電池完全充電后，1C5mA恒流

24、放電至3.6V的時(shí)間。1.10 內(nèi)阻：是指電池在充電40-50%左右的情況下通過(guò)二次電池內(nèi)阻測(cè)試儀測(cè)量出來(lái)的內(nèi)阻值（以m表示）。1.11 循環(huán)：在規(guī)定的條件下，放電（充電）繼之以充電（放電）的過(guò)程。1.10 使用壽命：在規(guī)定的條件下，電池的有效壽命期限。1.13 自放電：當(dāng)電池不與外電路連接時(shí)，由于電池內(nèi)自發(fā)反應(yīng)而引起的化學(xué)能損失。1.14 荷電保持能力：電池在規(guī)定的條件下開(kāi)路時(shí)保持荷電的能力。1.15 過(guò)充電： 完全充電后仍繼續(xù)充電。1.16 恒流充電：電流維持在恒定值充電。 1.17 恒壓充電：電池端子間的電壓維持在恒定值充電。1.18 爆裂：指通過(guò)電池內(nèi)部的壓力，使電池內(nèi)部的構(gòu)造物飛出，

25、或電池殼在設(shè)計(jì)上不應(yīng)破的部位出現(xiàn)裂口并有飛出物。1.20 著火：指電池內(nèi)的物質(zhì)自燃。2. 鋰離子電池性能序號(hào)項(xiàng)目?jī)?nèi)容要求1完全充電完全充電是指電池以1C5A的恒定電流充電至4.2V，再恒壓充電至電流小于0.01C5A。/2額定容量額定容量是指電池完全充電后，以0.2 C5A的恒定電流放電至終止電壓2.75V的容量。C>1C5T>54min(1C5A放電3循環(huán)壽命完全充電后以0.5C5A放電至終止電壓2.75V，重復(fù)測(cè)試直到連續(xù)兩次放電容量小于額定容量的80%。>300次4內(nèi)阻完全充電后電池的內(nèi)阻<60 m5溫度在25完全充電后，不同溫度下以1C5A恒流放電至終止電壓2.

26、75V與25時(shí)的容量的比較（溫度改變后的時(shí)間超過(guò)3個(gè)小時(shí)）。充電溫度放電溫度25-200256030%85%100%102%6荷電保持完全充電后，在20±5下儲(chǔ)存30天后，以0.2C5A放電，電池的容量大于其額定容量的90%。7電壓出貨電壓>3.8V8貯存給電池充入40-50%的容量，貯存12個(gè)月后，電池的容量大于其額定容量的80%。9振動(dòng)電池完全充電后，將電池安裝在固定臺(tái)上，在X，Y，Z三個(gè)垂直的方向，從振動(dòng)頻率10赫茲到55赫茲循環(huán)掃頻振動(dòng)30min,掃頻頻率為1Hz/min。電池外觀應(yīng)無(wú)明顯損傷、漏液、冒煙或爆炸，電池電壓3.6V。10碰撞電池按6.2.1規(guī)定實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，

27、將電池平均按X,Y,Z,三個(gè)相互垂直軸向堅(jiān)固在臺(tái)面上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。碰撞脈沖蜂值加速度為100m2/s、脈沖持續(xù)時(shí)間為16ms，每分鐘碰撞次數(shù)為40-80次,碰撞總數(shù)為1000±10次。電池外觀應(yīng)無(wú)明顯損傷、漏液、冒煙或爆炸，電池電壓3.6V。11自由跌落電池由按6.2.2規(guī)定實(shí)驗(yàn)完后，從1m高的位置從X,Y,Z正負(fù)方向（六個(gè)方向）每個(gè)方向自由跌落一次。電池以1C5A電流放電至終止電壓2.75V。完全充電，放置0.5h-1h,1C5A放電到終止電壓2.75V，循環(huán)三次。電池應(yīng)不漏液、冒煙、起火或爆炸，電池放電時(shí)間（至少一次）51min。12恒定濕熱性能電池完全充電后，將電池放入40

28、7;2，相對(duì)濕度為90%-95%的恒溫恒濕箱中擱置48h后，將電池放在環(huán)境溫度為20±5的條件下擱置2h，目測(cè)電池外觀，以1C5A的電流放電至終止電壓2.75V。電池外觀應(yīng)無(wú)明顯變形、銹蝕、冒煙或爆炸，電池放電時(shí)間36min。13高溫電池完全充電后，將電池放入55±2的高溫箱中擱置2h后，以1C5A的電流放電至終止電壓2.75V。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將電池放在環(huán)境溫度20±5的條件下擱置2h，目測(cè)電池外觀。電池放電時(shí)間51min。電池外觀應(yīng)無(wú)變形、漏液、冒煙、起火或爆炸。14低溫電池完全充電后，將電池放在-20±2的低溫箱中恒溫16h-24h后，以0.2C5A電

29、流放電至終止電壓2.75V。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將電池取出放在環(huán)境溫度20±5的條件下擱置2h，目測(cè)電池外觀。電池放電時(shí)間>3h。電池外觀應(yīng)無(wú)變形、漏液、冒煙或爆炸。15重物沖擊電池放置于沖擊臺(tái)上，將10kg重錘自1m高度自由落下，沖擊已固定在夾具中的電池（電池面積最大的面應(yīng)與臺(tái)面垂直）。不爆炸，不冒煙，不起火，不漏液。16熱沖擊電池放置在烘箱里，烘箱溫度以 (5±2/min升至150±2，并恒溫30分鐘。不爆炸，不冒煙，不起火，不漏液。17短路用0.1電阻器將電池正負(fù)極短路1 h。不爆炸，不冒煙，不起火，不漏液，瞬時(shí)充電，電池電壓3.6V。18過(guò)充以1C5A恒流將

30、電池充到4.8V。 不爆炸，不冒煙，不起火，不漏液。19過(guò)放以1C5A放電至終止電壓2.75V后，外接（30×n）負(fù)載放電24h。不爆炸，不冒煙，不起火，不漏液。備注：a. 除非另外的說(shuō)明，否則測(cè)試均是在以下條件下進(jìn)行：溫度：20±5 相對(duì)濕度：65±2% 大氣壓力：86Kpa106Kpa第六章 鋰離子電池的應(yīng)用和前景隨著通訊和電子工業(yè)的迅猛發(fā)展，隨著人們對(duì)環(huán)境保護(hù)的日益重視，蜂窩電話、筆記本電腦和便攜式攝錄機(jī)、電動(dòng)玩具等各種電子設(shè)備以及電動(dòng)汽車(chē)都得到了飛快的發(fā)展，它們都對(duì)電池的質(zhì)量、數(shù)量和功能提出了更高的要求。這促使電池不斷地更新?lián)Q代，更高更優(yōu)的新品種電池的不斷

31、出現(xiàn)，從一次電池到二次電池，從鎳鎘、鎳氫電池到鋰離子電池，電池工業(yè)得到了飛速的發(fā)展。作為一種新型高能化學(xué)電源，鋰離子電池具有高容量、高功率、壽命長(zhǎng)、小型化、薄型化和無(wú)污染的特點(diǎn)，其優(yōu)越性能正逐步被人們所認(rèn)識(shí)，它的應(yīng)用領(lǐng)域正在迅速擴(kuò)大。隨著中國(guó)通訊和電子工業(yè)的迅速發(fā)展、對(duì)無(wú)污染的電動(dòng)汽車(chē)日益增長(zhǎng)的需求，這種先進(jìn)的技術(shù)產(chǎn)品，在越來(lái)越多的應(yīng)用領(lǐng)域中將逐步取代Ni-Cd和Ni-MH，將會(huì)占據(jù)越來(lái)越多的市場(chǎng)份額，其需求增長(zhǎng)的勢(shì)態(tài)將會(huì)更加強(qiáng)勁。這主要得益于以下三個(gè)方面：一、 電動(dòng)汽車(chē)我國(guó)的城市污染非常嚴(yán)重。據(jù)調(diào)查，我國(guó)640個(gè)城市的空氣質(zhì)量達(dá)不到國(guó)際水準(zhǔn)，其中汽車(chē)尾氣的污染占第一位。我國(guó)政府正在采取許多積

32、極措施來(lái)改善城市污染情況，發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)就是措施之一?？紤]到我國(guó)期望將公交車(chē)，出租車(chē)放在電動(dòng)汽車(chē)使用的首要地位，因此急需發(fā)展電動(dòng)汽車(chē)電池。另一方面，鋰離子電池由于具有高比容量、高電壓、高功率、循環(huán)壽命長(zhǎng)的優(yōu)點(diǎn)，將和鎳氫電池成為電動(dòng)車(chē)用電池首選。隨著鋰電池技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，物料成本的大幅降低，鋰離子電池由于其良好的性能價(jià)格比將會(huì)占據(jù)越來(lái)越重要的市場(chǎng)份額。附表1電動(dòng)車(chē)用大型蓄電池現(xiàn)狀概要。表1 電動(dòng)車(chē)用大型蓄電池現(xiàn)狀概要Ni-CdNi-ZnNi-MHLi-ion比容量557060-70100功率170180170300優(yōu)點(diǎn)比容量較高壽命長(zhǎng)耐過(guò)充放性好比容量高、功率大比容量高、壽命長(zhǎng)比容量高、電壓高、

33、壽命長(zhǎng)、功率大缺點(diǎn)有毒性價(jià)高高溫充電性差壽命短價(jià)高高溫充電性差價(jià)高、高溫充電性差價(jià)格高現(xiàn)狀部分達(dá)使用化使用實(shí)驗(yàn)中使用實(shí)驗(yàn)中開(kāi)發(fā)實(shí)用實(shí)驗(yàn)中預(yù)計(jì)到2005年，電動(dòng)車(chē)市場(chǎng)各種電池所占份額為：MH/Ni電池64%；鋰離子電池15%；鉛酸電池11%；鋰聚合物電池2%；鋅/空氣電池占3%。預(yù)計(jì)在2006-2012年期間，當(dāng)鋰離子電池進(jìn)一步發(fā)展時(shí)，MH/Ni的市場(chǎng)份額將縮小，鋰離子市場(chǎng)份額將會(huì)擴(kuò)大。二、 通訊和電子設(shè)備 隨著人們生活水平的日益提高，科技的日新月異，手機(jī)、筆記本電腦等通訊產(chǎn)品正逐漸成為我們生活中不可或缺的一部分。新一代的信息電子產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上目前均朝向輕、薄、短、小的趨勢(shì)發(fā)展，因此需要更高能量密

34、度、可小型與薄型化、輕型化、高安全性與低成本的新型二次電池系統(tǒng)。而鋰離子電池由于具有以上的特點(diǎn)，在市場(chǎng)中已經(jīng)占據(jù)了主導(dǎo)地位，并且仍在快速成長(zhǎng)中。1. 手機(jī)預(yù)計(jì)2001年后，由于鋰離子電池的迅猛發(fā)展，Ni-Cd和Ni-MH電池在手機(jī)的用量將越來(lái)越少。根據(jù)“十五”計(jì)劃，我國(guó)移動(dòng)通信每年的增長(zhǎng)量為20%,預(yù)計(jì)到2005年末，我國(guó)居民手機(jī)擁有量將達(dá)到2.6億只，其中20%為Ni-MH電池，80%為液體鋰離子電池和聚合物鋰離子電池，按照可充放500次的優(yōu)質(zhì)電池使用標(biāo)準(zhǔn)及一臺(tái)手機(jī)兩只電池的基本配置，我國(guó)手機(jī)鋰離子電池的需求量即 在4.16億只以上。附表2 世界各大手機(jī)制造商對(duì)手機(jī)電池的選擇。表2 世界各大

35、手機(jī)制造商對(duì)電池的選擇諾基亞三洋 Ni-MH電池、LiB電池（未采用LiP電池）愛(ài)立信Ni- Ni-MH電池、LiB電池、LiP電池摩托羅拉LiB LiB電池（未采用LiP電池電池）2. 筆記本電腦據(jù)信息部統(tǒng)計(jì)，1999年我國(guó)筆記本電腦銷(xiāo)售量為29.8萬(wàn)臺(tái)，2000年我國(guó)筆記本電腦銷(xiāo)售量為41.9萬(wàn)臺(tái)，2001年上半年我國(guó)筆記本電腦銷(xiāo)售量為25.3萬(wàn)臺(tái)，比去年同期增長(zhǎng)45.4%。預(yù)計(jì)2003年我國(guó)筆記本的銷(xiāo)售量可達(dá)70萬(wàn)臺(tái)，鋰電池的占有率可提高到75%,按照筆記本的市場(chǎng)需求來(lái)看，每臺(tái)筆記本電腦需要配備6-9個(gè)電池的電池組，加上備用電池組，平均每臺(tái)電腦需要10個(gè)鋰電池。按此推算，2003年筆記本

36、電腦約需要鋰電池525萬(wàn)只。3. 其他電子設(shè)備隨著電子工業(yè)的發(fā)展，便攜式攝錄機(jī)、電動(dòng)玩具和數(shù)碼相機(jī)等正逐漸進(jìn)入中國(guó)普通人的家庭。鋰離子電池也是以上電子產(chǎn)品的首選電池。它們也是鋰離子電池需求一個(gè)日益擴(kuò)大的增長(zhǎng)點(diǎn)。此外，作為電源更新?lián)Q代產(chǎn)品，還將在區(qū)域電子綜合信息系統(tǒng)，衛(wèi)星及航空和航天設(shè)備等地面與空間軍事領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。綜上，隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展，人們生活水平的日益提高，對(duì)環(huán)境保護(hù)的重視，鋰離子電池的技術(shù)的不斷進(jìn)步，便攜式電子產(chǎn)品的需求將會(huì)越來(lái)越多，鋰離子電池的技術(shù)的不斷進(jìn)步，鋰離子電池市場(chǎng)的需求也會(huì)越來(lái)越大。毫無(wú)疑問(wèn)，鋰離子電池將會(huì)獲得更加廣泛的應(yīng)用和更加遠(yuǎn)大的發(fā)展前景。第七章 鋰離子電池使

37、用說(shuō)明和注意事項(xiàng)1. 鋰離子電池使用說(shuō)明：1.1 請(qǐng)選用鋰離子電池專(zhuān)用充電器給電池充電。1.2 不要與其他廠家的電池，其他類(lèi)型和型號(hào)的電池，例如干電池，鎳氫電池，鎳鎘電池或新舊鋰離子電池混用。1.3不要在不正常的充電器或儀器里使用電池，如發(fā)生過(guò)發(fā)熱，變色，變形和漏液等。1.4 不要將將充滿電或沒(méi)有電的電池長(zhǎng)久放置。1.5需焊接電池時(shí)，焊接位置請(qǐng)參照附圖，并且焊接電壓不小于3.80V,不超過(guò)4.0V。2. 鋰離子電池使用注意事項(xiàng)：2.1 不要將電池投入火或加熱器中。2.2 不要在充電器或儀器里將電池的正負(fù)極連接。2.3 不要將電池與金屬，如發(fā)夾，項(xiàng)鏈等一起運(yùn)輸或貯存。2.4 不要敲打、撞擊、用釘子或其他利器刺穿電池。2.5 不要拆卸和直接焊接電池，不要改變電池的外部結(jié)構(gòu)。2.6 不要將電池浸入在水中，不要讓儲(chǔ)存的電池沾水。2.7 嚴(yán)禁顛倒正負(fù)極使用電池。2.8 禁止在強(qiáng)靜電和強(qiáng)磁場(chǎng)的地方使用電池。2.9 當(dāng)未成年人使用電池時(shí)，應(yīng)該向他們?cè)敿?xì)說(shuō)明電池的結(jié)構(gòu)，確保他們?cè)谌魏螘r(shí)候都能正確的使用電池。2.10若發(fā)現(xiàn)電池有異味、漏液或發(fā)熱等，請(qǐng)立即停止使用電池。2.11請(qǐng)?jiān)谝韵鹿ぷ鳝h(huán)境中使用電池：充電 ： 0- +45放電 ：-20- +60儲(chǔ)存少于1個(gè)月 ：-20- +60儲(chǔ)存少于3