鋰離子電池基礎(chǔ)知識

1、奧德圣電源有限公司技術(shù)部鋰離子電池基礎(chǔ)知識鋰離子電池基礎(chǔ)知識什么叫鋰離子電池？ 鋰離子電池是指Li+ 嵌入化合物為正、負(fù)極的二次電池。 正極采用鋰化合物L(fēng)iXCoO2、LiXNiO2 或LiXMnO2 負(fù)極采用鋰-碳層間化合物L(fēng)iXC6。 電解質(zhì)為溶解有鋰鹽LiPF6 、 LiAsF6等有機(jī)溶液。 在充放電過程中，Li+ 在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌，被形象的稱為“搖椅電池”。 充電池時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反。鋰離子電池電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理正極反應(yīng)：LiCoO2= Li1-xCoO2 + xLi+ + xe- 負(fù)極反應(yīng)：C + xLi+ + xe- =

2、 CLix 電池總反應(yīng)：LiCoO2 + C = Li1-xCoO2 + CLix 放電時(shí)發(fā)生上述反應(yīng)的逆反應(yīng)。鋰離子電池特點(diǎn) 高能量密度 高工作電壓 長循環(huán)壽命 電化學(xué)特性穩(wěn)定 荷電保持能力強(qiáng) 無污染 無記憶效應(yīng)應(yīng)用領(lǐng)域Li-ion Battery鋰離子電池結(jié)構(gòu) 正極 活性物質(zhì)（LiCoO2LiMnO2LiNixCo1-xO2) 導(dǎo)電劑、溶劑、粘合劑、基體(鋁箔) 負(fù)極 活性物質(zhì)（石墨、MCMB) 粘合劑、溶劑、基體（銅箔） 隔膜（PE、PP/PE/PP） 電解液（LiPF6 + DMC EC EMC) 五金和輔材（鋁殼、蓋板、極耳、膠紙、隔圈片）鋁殼鋰離子電池結(jié)構(gòu)圖523450AR52表示

3、厚度為：5.2mm34表示寬度為：34mm50表示高度為：50mmA表示為鋁殼R表示大圓角r表示小圓角L表示方角鋰離子電池結(jié)構(gòu)正極正極基體：鋁箔（約0.016mm厚)正面正極集流體（極耳）：鋁帶（約0.1mm厚）正極物質(zhì)：主要為鈷酸鋰反面鋰離子電池結(jié)構(gòu)負(fù)極負(fù)極基體：銅箔（約0.009mm厚)負(fù)極物質(zhì)：主要為石墨負(fù)極集流體（極耳）：鎳帶（約0.07mm厚）正面反面鋰離子電池結(jié)構(gòu)隔膜l材質(zhì)：單層PE（聚乙烯）或者 三層復(fù)合PP（聚丙烯） +PE+PPl厚度：單層一般為0.0160.020mm 三層一般為0.0200.025mm鋰離子電池結(jié)構(gòu)電解液 性質(zhì)： 無色透明液體，具有較強(qiáng)吸濕性。 應(yīng)用： 主

4、要用于可充電鋰離子電池的電解液，只能在干燥環(huán)境下使用操作（如環(huán)境水分小于20ppm的手套箱內(nèi)）。 規(guī)格： 溶劑組成 DMC:EMC:EC =1:1:1 （重量比） LiPF6濃度 1mol/l 質(zhì)量指標(biāo)： 密度（25）g/cm3 1.230.03 水分（卡爾費(fèi)休法） 20ppm 游離酸（以HF計(jì)） 50ppm 電導(dǎo)率（25） 10.40.5 mscm液態(tài)鋰離子電池生產(chǎn)總工藝流程配料組裝注液檢測包裝涂布制片化成激光焊分容檢驗(yàn)出貨以車間為單位以車間為單位配料工藝流程泡膠正極篩漿料正極混干粉正極真空攪拌泡膠負(fù)極真空攪拌負(fù)極混干粉負(fù)極篩漿料正極拉漿負(fù)極拉漿正極負(fù)極拉漿工藝流程送 帶上 漿正、負(fù)極漿料正

5、、負(fù)極裁片烘烤收 帶制片工藝流程正極裁大片輥壓正極裁小片正極稱重分檔正極制片負(fù)極制片正極焊極耳負(fù)極裁大片輥壓負(fù)極裁小片負(fù)極稱重分檔負(fù)極鉚接極耳正極片烘烤負(fù)極片烘烤正極包膠紙（透明膠）負(fù)極包膠紙（高溫膠）組裝組裝卷繞工藝流程卷繞貼底部膠紙壓芯入殼正、負(fù)極片刷粉配片隔膜隔膜裁剪測短路套隔圈并固定負(fù)極極耳點(diǎn)焊離心入殼測短路壓蓋帽(板)激光焊激光焊調(diào)機(jī)，測試正極極耳超焊折極耳激光焊工藝流程調(diào)機(jī)（夾具、激光調(diào)試）激光焊接長邊注液注液全檢氣密 全檢短路激光焊短邊注液-化成工藝流程真空烘烤鋼珠封口注液預(yù)處理拋光沖水清洗分容分容貼膠紙?jiān)埥黼娊庖呵逑椿蓽y電壓活化下紙巾點(diǎn)膠撕膠紙老化檢測包裝工藝流程充電返充電

6、放電客戶客戶裝盒、包裝全檢電壓全檢內(nèi)阻全檢尺寸液態(tài)鋰離子電池生產(chǎn)所用設(shè)備 真空攪拌機(jī) 涂布機(jī)（拉漿機(jī)） 裁切機(jī) 輥壓機(jī) 卷繞機(jī) 超聲波點(diǎn)焊機(jī) 雙針點(diǎn)焊機(jī) 短路測試儀 激光焊機(jī) 真空混烤箱 真空注液機(jī) 化成檢測柜 分容檢測柜 電壓內(nèi)阻測試儀液態(tài)鋰離子電池性能 常規(guī)性能： 容量 電壓 內(nèi)阻 可靠性性能： 循環(huán)壽命 放電平臺 自放電 貯存性能 高低溫性能 安全性能 過充 短路 針刺 跌落 濕水 低壓 振動(dòng)容量 電池在一定放電條件下所能給出的電量稱為電池的容量，以符號C表示。常用的單位為安培小時(shí)，簡稱安時(shí)（Ah）或毫安時(shí)（mAh）。 電池的容量可以分為理論容量、額定容量、實(shí)際容量。 理論容量是把活性物

7、質(zhì)的質(zhì)量按法拉第定律計(jì)算而得的最高理論值。為了比較不同系列的電池，常用比容量的概念，即單位體積或單位質(zhì)量電池所能給出的理論電量，單位為Ah/kg（mAh/g)或Ah/L(mAh/cm3)。 實(shí)際容量是指電池在一定條件下所能輸出的電量。它等于放電電流與放電時(shí)間的乘積，單位為 Ah，其值小于理論容量。 額定容量也叫保證容量，是按國家或有關(guān)部門頒布的標(biāo)準(zhǔn)，保證電池在一定的放電條件下應(yīng)該放出的最低限度的容量。電壓 開路電壓 電池在開路狀態(tài)下的端電壓稱為開路電壓。電池的開路電壓等于電池的正極的還原電極電勢與負(fù)極電極電勢之差。 工作電壓 工作電壓指電池接通負(fù)載后在放電過程中顯示的電壓，又稱放電電壓。在電池

8、放電初始的工作電壓稱為初始電壓。 電池在接通負(fù)載后，由于歐姆電阻和極化過電位的存在，電池的工作電壓低于開路電壓。內(nèi)阻 電流通過電池內(nèi)部時(shí)受到阻力，使電池的電壓降低，此阻力稱為電池的內(nèi)阻。 電池的內(nèi)阻不是常數(shù)，在放電過程中隨時(shí)間不斷變化，因?yàn)榛钚晕镔|(zhì)的組成、電解液濃度和溫度都在不斷地改變。 電池內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，極化內(nèi)阻又包括電化學(xué)極化與濃差極化。內(nèi)阻的存在，使電池放電時(shí)的端電壓低于電池電動(dòng)勢和開路電壓，充電時(shí)端電壓高于電動(dòng)勢和開路電壓。 歐姆電阻遵守歐姆定律；極化電阻隨電流密度增加而增大，但不是線性關(guān)系，常隨電流密度的對數(shù)增大而線性增大。 循環(huán)壽命 電池在完全充電后完全放電，循環(huán)進(jìn)行

9、，直到容量衰減為初始容量的75%，此時(shí)循環(huán)次數(shù)即為該電池之循環(huán)壽命 循環(huán)壽命與電池充放電條件有關(guān) 鋰離子電池室溫下1C充放電循環(huán)壽命可達(dá)300-500次（行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)），最高可達(dá)800-1000次。放電平臺 鋰離子電池完全充電后，放電至3.6V時(shí)的容量記為C1，放電至3.0V時(shí)的容量記為C0，C1/C0稱為該電池之放電平臺 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1C放電平臺為70%以上，我們現(xiàn)在可以作到83%-85% 放電平臺對手機(jī)電池使用效果影響最大，關(guān)系到手機(jī)通話的聲音清晰度自放電 電池完全充電后，放置一個(gè)月。然后用1C放電至3.0V，其容量記為C2；電池初始容量記為C0；1-C2/C0即為該電池之月自放電率 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)鋰離子電池月