鋰電池知識實用知識培訓

鋰電池知識實用知識培訓22023/1/12目錄第一章鋰離子電池反應機理及結構第二章聚合物電池生產(chǎn)過程第三章圓柱電池生產(chǎn)過程第四章鋰離子電池的一些基本電性能第五章鋰離子電池安全性能及關鍵控制點第六章PACK介紹第七章鋰離子電池相關標準第八章磷酸鐵鋰介紹32023/1/12什么叫鋰離子電池？鋰離子電池是指Li+

嵌入化合物為正、負極的二次電池。正極采用鋰化合物LiXCoO2、LiXNiO2

、LiXMnO2

或LiXFePO4

等負極采用鋰-碳層間化合物LiXC6等。電解質(zhì)為溶解有鋰鹽LiPF6

、LiAsF6等有機溶液。在充放電過程中，Li+

在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌，被形象的稱為“搖椅電池”。充電時，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài)。放電時則相反。42023/1/12鋰離子電池電化學反應機理正極反應：LiCoO2====Li1-xCoO2+xLi++xe-

負極反應：6C+xLi++xe-===LixC6

電池總反應：LiCoO2+C6====Li1-xCoO2+LixC6

放電時發(fā)生上述反應的逆反應。充電放電充電放電充電放電52023/1/12在電池化成初次充電過程中：電池電壓大約在0~2.5V左右，電解質(zhì)在負極表面還原，形成固態(tài)電解質(zhì)界面（SEI膜：烷基碳酸鋰、氧化鋰、碳酸鋰、氟化鋰等），作用是使溶劑化鋰離子脫去表面溶劑分子得到電子嵌入石墨層內(nèi)。此時正極開始脫出鋰離子,容量占總體容量的10%左右。對電池而言表現(xiàn)為產(chǎn)生氣體：主要成分為溶劑還原產(chǎn)物如乙烯、丙烯和CO2等。由于電池初期的產(chǎn)氣現(xiàn)象，電池內(nèi)部壓力增大同時使電液在極組中分布不均勻，出現(xiàn)析鋰和電池鼓脹現(xiàn)象。目前解決方案就是開口排氣，使化成初期產(chǎn)生的氣體排出電池之外，采用真空的方法可能效果更好，使氣體排出的同時，使電液進一步在極組內(nèi)部擴散。電壓在2.5~4.2V時,電池的活性物質(zhì)開始發(fā)生電化學反應,負極活性物質(zhì)開始嵌入鋰離子,正極繼續(xù)脫出鋰離子。鋰離子電池電化學反應機理62023/1/12鋰離子電池負極在第一次充電時的反應過程鋰離子電池電化學反應機理72023/1/12鋰離子電池結構正極活性物質(zhì)（LiCoO2\LiMnO2\LiNixCo1-xO2\LiXFePO4

)

導電劑、溶劑、粘合劑、基體負極活性物質(zhì)（石墨、MCMB)

粘合劑、溶劑、基體、導電劑隔膜（PP+PE）電解液（LiPF6+DMC/EC/EMC)外殼五金件（鋼殼、鋁塑膜、鋁殼、蓋板、極耳、絕緣片等）82023/1/12圓柱形鋰離子電池結構圖密封圈限流開關隔膜絕緣墊絕緣圈正極極耳92023/1/12軟包裝鋰離子電池結構圖102023/1/12方形鋰離子電池結構圖112023/1/12鋰離子電池結構——正極正極基體：鋁箔（約0.015mm厚)正極物質(zhì)：鈷酸鋰+導電劑+PVDF正極極耳：鋁帶（約0.1mm厚）作用：提供鋰源122023/1/12鋰離子電池結構——負極負極基體：銅箔（約0.010mm厚)負極物質(zhì)：石墨+CMC+SBR/石墨+PVDF負極極耳：鎳帶（約0.07mm厚）作用：接受容納鋰離子132023/1/12鋰離子電池結構——隔膜材質(zhì)：單層PE（聚乙烯）或者三層復合PP（聚丙烯）

+PE+PP厚度：單層一般為0.016～0.020mm

三層一般為0.020～0.025mm作用：將正負極完全隔開，防止正負極直接短路142023/1/12鋰離子電池結構——電解液性質(zhì)：

無色透明液體，具有較強吸濕性。應用：

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：

密度（25℃）g/cm31.23±0.03

水分（卡爾費休法）≤20ppm

游離酸（以HF計）≤50ppm

電導率（25℃）10.4±0.5ms／cm152023/1/12聚合物鋰電的命名一般根據(jù)它的厚度、寬度、長度的尺寸得出的。如402025：那就表示它的厚度是4.0mm;寬度是20mm,長度是25mm。寬20mm長25mm厚4.0mm聚合物電池簡介162023/1/12電池極片制作電池隔膜準備極組卷繞電池自放電挑選電池殼制作電池側頂邊封電池注液電池化成電池后處理電池后處理電池后加工分選出貨檢驗電池轉PACK或直接出貨聚合物電池的生產(chǎn)過程示意圖172023/1/12﹢﹦極片、隔膜極組電池殼待注液電池待充電電池待出貨電池聚合物電池的生產(chǎn)過程182023/1/12聚合物電池殼材料結構示意圖ONALCPP113μm電池