鋰離子電池基礎(chǔ)知識(shí)培訓(xùn)教材

奧德圣電源有限公司技術(shù)部鋰離子電池基礎(chǔ)知識(shí)第1頁(yè)，共29頁(yè)。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(guò)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(guò)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。第2頁(yè)，共29頁(yè)。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-===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)。第3頁(yè)，共29頁(yè)。鋰離子電池特點(diǎn)高能量密度高工作電壓長(zhǎng)循環(huán)壽命電化學(xué)特性穩(wěn)定荷電保持能力強(qiáng)無(wú)污染無(wú)記憶效應(yīng)

第4頁(yè)，共29頁(yè)。應(yīng)用領(lǐng)域Li-ionBattery第5頁(yè)，共29頁(yè)。鋰離子電池結(jié)構(gòu)正極活性物質(zhì)（LiCoO2\LiMnO2\LiNixCo1-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+DMCECEMC)五金和輔材（鋁殼、蓋板、極耳、膠紙、隔圈片）第6頁(yè)，共29頁(yè)。鋁殼鋰離子電池結(jié)構(gòu)圖523450AR52表示厚度為：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表示方角第7頁(yè)，共29頁(yè)。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)：主要為鈷酸鋰反面第8頁(yè)，共29頁(yè)。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）正面反面第9頁(yè)，共29頁(yè)。鋰離子電池結(jié)構(gòu)——隔膜材質(zhì)：?jiǎn)螌覲E（聚乙烯）或者三層復(fù)合PP（聚丙烯）+PE+PP厚度：?jiǎn)螌右话銥?.016～0.020mm三層一般為0.020～0.025mm第10頁(yè)，共29頁(yè)。鋰離子電池結(jié)構(gòu)——電解液性質(zhì)：

無(wú)色透明液體，具有較強(qiáng)吸濕性。應(yīng)用：

主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/cm31.23±0.03水分（卡爾費(fèi)休法）≤20ppm游離酸（以HF計(jì)）≤50ppm電導(dǎo)率（25℃）10.4±0.5ms／cm第11頁(yè)，共29頁(yè)。液態(tài)鋰離子電池生產(chǎn)總工藝流程配料組裝注液檢測(cè)包裝涂布制片化成激光焊分容檢驗(yàn)出貨以車間為單位第12頁(yè)，共29頁(yè)。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)極第13頁(yè)，共29頁(yè)。拉漿工藝流程送帶上漿正、負(fù)極漿料正、負(fù)極裁片烘烤收帶第14頁(yè)，共29頁(yè)。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）組裝第15頁(yè)，共29頁(yè)。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(cè)短路套隔圈并固定負(fù)極極耳點(diǎn)焊離心入殼測(cè)短路壓蓋帽(板)激光焊調(diào)機(jī)，測(cè)試正極極耳超焊折極耳第16頁(yè)，共29頁(yè)。激光焊工藝流程調(diào)機(jī)（夾具、激光調(diào)試）激光焊接長(zhǎng)邊注液全檢氣密全檢短路激光焊短邊第17頁(yè)，共29頁(yè)。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貼膠紙?jiān)埥黼娊庖呵逑椿蓽y(cè)電壓活化下紙巾點(diǎn)膠撕膠紙老化第18頁(yè)，共29頁(yè)。檢測(cè)包裝工藝流程充電返充電放電客戶裝盒、包裝全檢電壓全檢內(nèi)阻全檢尺寸第19頁(yè)，共29頁(yè)。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(cè)試儀激光焊機(jī)真空混烤箱真空注液機(jī)化成檢測(cè)柜分容檢測(cè)柜電壓內(nèi)阻測(cè)試儀第20頁(yè)，共29頁(yè)。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(tái)自放電貯存性能高低溫性能安全性能過(guò)充短路針刺跌落濕水低壓振動(dòng)第21頁(yè)，共29頁(yè)。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(hào)C表示。常用的單位為安培小時(shí)，簡(jiǎn)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(guó)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。第22頁(yè)，共29頁(yè)。電壓開(kāi)路電壓電池在開(kāi)路狀態(tài)下的端電壓稱為開(kāi)路電壓。電池的開(kāi)路電壓等于電池的正極的還原電極電勢(shì)與負(fù)極電極電勢(shì)之差。工作電壓工作電壓指電池接通負(fù)載后在放電過(guò)程中顯示的電壓，又稱放電電壓。在電池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(guò)電位的存在，電池的工作電壓低于開(kāi)路電壓。第23頁(yè)，共29頁(yè)。內(nèi)阻電流通過(guò)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(guò)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(shì)和開(kāi)路電壓，充電時(shí)端電壓高于電動(dòng)勢(shì)和開(kāi)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(duì)數(shù)增大而線性增大。第24頁(yè)，共29頁(yè)。循環(huán)壽命電池在完全充電后完全放電，循環(huán)進(jìn)行，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。第25頁(yè)，共29頁(yè)。放電平臺(tái)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(tái)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)1C放電平臺(tái)為70%以上，我們現(xiàn)在可以作到83%-85%放電平臺(tái)對(duì)手機(jī)電池使用效果影響最大，關(guān)系到手機(jī)通話的聲音清晰度第26頁(yè)，共29頁(yè)。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)鋰離子電池月自放電率小于8%，我們可以做到3%-5%電池自放電與電池的放置性能有關(guān)，其大小和電池內(nèi)阻結(jié)構(gòu)和材料性能有關(guān)第27頁(yè)，共29頁(yè)?？偨Y(jié)電池是個(gè)比較復(fù)雜的電化學(xué)體系，涉及到電化學(xué)、材料、機(jī)械、物理等學(xué)科鋰離子電池生產(chǎn)流程較長(zhǎng)，每個(gè)質(zhì)量控制點(diǎn)都非常重要大家可以根據(jù)自己工作崗位性質(zhì)有針對(duì)性的進(jìn)行研究、討論第28頁(yè)，共29頁(yè)。內(nèi)容梗概奧德圣電源有限公司。鋰離子電池是指Li+嵌入化合物為正、負(fù)極的二次電池。電解質(zhì)為溶解有鋰鹽LiPF6、LiAsF6等有機(jī)溶液。在充放電過(guò)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”。C+xLi++xe-===CLix。LiCoO2+C====Li1-xCoO2+CLix。導(dǎo)電劑、溶劑、粘合劑、基體(鋁箔)。粘合劑、溶劑、基體（銅箔）。隔膜（PE、PP/PE/PP）。電解液（LiPF6+DMCECEMC)。五金和輔材（鋁殼、蓋板、極耳、膠紙、隔圈片）。正極集流體（極耳）：鋁帶（約0.1mm厚）。鋰離子電池結(jié)構(gòu)——負(fù)極。負(fù)極集流體（極耳）：鎳帶（約0