鋰聚合物電池基礎(chǔ)知識(shí)課件

富力電池1深圳富力電池有限公司

惠州賽能電池有限公司聯(lián)系人陳RQQ:215573722第1頁(yè)/共34頁(yè)富力電池2鋰離子電池基礎(chǔ)知識(shí)一、鋰離子電池組成二、鋰離子電池材料三、鋰離子電池制造工藝四、鋰離子電池一些基本概念五、鋰離子生產(chǎn)和使用過(guò)程常見(jiàn)的一些問(wèn)題第2頁(yè)/共34頁(yè)富力電池3一、鋰離子電池組成

鋰離子主要是由電極（正、負(fù)極）、隔膜、電解液、外殼等組成第3頁(yè)/共34頁(yè)富力電池4二、鋰離子電池材料1、正極材料；2、負(fù)極材料；3、電解液；4、隔膜；5、外殼。第4頁(yè)/共34頁(yè)富力電池5正極材料

鈷酸鋰（LiCoO2)性能優(yōu)勢(shì)：具有充放電效率高，熱穩(wěn)定性好，循環(huán)壽命長(zhǎng)，自放電低，工作電壓平穩(wěn)（3.7V)等優(yōu)點(diǎn)，是目前使用量最大的正極材料，但由于其屬于資源類(lèi)材料，正面臨著價(jià)格不斷上漲的局面，人們正在尋求替代材料。（理論容量273.8mAh/g)第5頁(yè)/共34頁(yè)富力電池6其它正極材料

錳酸鋰（ＬiMn2O4)，克比容量低（100mAh/g),熱穩(wěn)定性差，自放電較大，壓實(shí)密度低，使用受到一定的局限磷酸鐵鋰（LiFePO4）放電平臺(tái)低（3.2V),壓實(shí)密度、克比容量有一定的局限性，但由于安全性能優(yōu)越，正逐步使用在電動(dòng)工具、礦燈方面三元材料Li(Ni1/3Co1/3Mn1/3）O2:：克比容量同鈷酸鋰相當(dāng)，但壓實(shí)密度低，電芯對(duì)水份要求嚴(yán)格，正在逐步被使用。第6頁(yè)/共34頁(yè)富力電池7負(fù)極材料人造石墨：主要是由易石墨化的軟炭材料（石油焦、焦油瀝青、針狀焦等）經(jīng)過(guò)碳化、石墨化、人造整形、造粒等工序制成第7頁(yè)/共34頁(yè)富力電池8負(fù)極材料人造石墨特點(diǎn)：性能穩(wěn)定，循環(huán)壽命長(zhǎng)，是目前使用量最大的負(fù)極材料，人造石墨克比容量在300-330mAh/g,理論容量在372mAh/g第8頁(yè)/共34頁(yè)富力電池9負(fù)極材料

天然石墨：天然石墨有微晶石墨和磷片石墨兩大類(lèi)，鱗片石墨可用作負(fù)極材料，使用前須經(jīng)過(guò)粉碎造粒水洗烘干固相包覆、液相包覆炭化石墨化等一系列過(guò)程，包覆的目的是使石墨表層覆蓋一層具有彈性包覆層，防止石墨材料在充放電過(guò)程中出現(xiàn)粉化現(xiàn)象，理論容量350-365mAh/g第9頁(yè)/共34頁(yè)富力電池10負(fù)極材料其他負(fù)極材料：合金類(lèi)（如：硅碳類(lèi)），目前處于研發(fā)階段，未商業(yè)化使用第10頁(yè)/共34頁(yè)富力電池11電解液優(yōu)勢(shì)電解液必須滿(mǎn)足以下要求：

1、電化學(xué)穩(wěn)定性的電位范圍寬（0-5V);2、電導(dǎo)率高、粘度低；

3、良好的熱穩(wěn)定性，使用范圍盡可能寬(高沸點(diǎn)、低熔點(diǎn)）；

4、化學(xué)性能穩(wěn)定，與電芯內(nèi)集流體和活性物質(zhì)不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)；

5、安全低毒，無(wú)污染；

6、資源豐富，價(jià)廉易得。第11頁(yè)/共34頁(yè)富力電池12電解液類(lèi)別：普通電解液、功能電解液功能電解液：減少產(chǎn)氣量電解液、防過(guò)充電解液、高溫電解液、低溫電解液等，我公司減少產(chǎn)氣量電解液為普通電解液加1%VC（重量比），目的是更好的生成SEI膜和減少產(chǎn)氣量，其他幾種功能電解液使用量較少。電解液第12頁(yè)/共34頁(yè)富力電池13電解液普通電解液：EC:DMC:EMC=1:1:1/1mol/L/LiPF6;EC:DMC:DEC:EMC=2:1:2:1/1mol/L/LiPF6;

等，根據(jù)要求不同可選用不同的配比要求，我公司使用的普通電解為EC:DMC:EMC=1:1:1/1mol/L/LiPF6，該電解液特點(diǎn)是：常溫性能好，在-10℃以下和60℃以上電芯性能異常。第13頁(yè)/共34頁(yè)富力電池14隔膜隔膜是電池組成材料中一種極為重要的物料，責(zé)任重大，它既要保證將正、負(fù)兩極完全分開(kāi)，又要提供鋰離子運(yùn)行的通道，對(duì)其性能要求如下：

1、化學(xué)性能穩(wěn)定，不參與電芯內(nèi)化學(xué)反應(yīng)和電化學(xué)反應(yīng)；

2、電子的絕緣體，離子運(yùn)行時(shí)阻力小（良好的透氣性、孔隙率高、孔徑大、厚度薄)；第14頁(yè)/共34頁(yè)富力電池15隔膜3、有足夠的機(jī)械強(qiáng)度（針刺強(qiáng)度大），保證加工性能；4、對(duì)電解液吸附能力強(qiáng)；5、具有優(yōu)良的熱反應(yīng)能力（PE127℃產(chǎn)生熱閉合，PP137℃產(chǎn)生熱閉合）。我公司使用隔膜是干法生產(chǎn)的三層隔膜PP/PE/PP聚乙烯、聚丙烯第15頁(yè)/共34頁(yè)富力電池16外殼外殼：鋼殼、鋁殼、鋁塑復(fù)合膜等，我公司主要生產(chǎn)鋁殼電芯第16頁(yè)/共34頁(yè)富力電池17三、鋰離子電池制造工藝工藝流程圖：配料涂布制片組裝激光焊注液化成分容入庫(kù)包裝出貨第17頁(yè)/共34頁(yè)富力電池18正極配料導(dǎo)電劑：正極材料（LiCoO2、ＬiMn2O4、LiFePO4等）屬于半導(dǎo)體，顆粒之間導(dǎo)電能力差，需填充適量的粒徑比較小的導(dǎo)電材料（Suerp-Li、S-O、乙炔黑）以增強(qiáng)電子與粒子之間的導(dǎo)電能力，導(dǎo)電材料必須是性能穩(wěn)定、粒徑較小、比表面積適當(dāng)、PH值接近中性、雜質(zhì)含量低、易于壓實(shí)等，導(dǎo)電材料份額根據(jù)放電倍率要求不同而加量不同。第18頁(yè)/共34頁(yè)富力電池19正極配料粘結(jié)劑：正極材料、導(dǎo)電劑等須通過(guò)粘結(jié)劑黏附在集流體上，粘結(jié)劑須分散均勻，份量適當(dāng)，否則易引起黏附不牢或黏附過(guò)牢等現(xiàn)象。第19頁(yè)/共34頁(yè)富力電池20負(fù)極配料負(fù)極配料：情況同正極基本相當(dāng)。第20頁(yè)/共34頁(yè)富力電池21涂布正、負(fù)極涂布須保證涂布面密度均勻，烘烤溫度適當(dāng)，各項(xiàng)參數(shù)滿(mǎn)足工藝要求。第21頁(yè)/共34頁(yè)富力電池22制片正、負(fù)極制片壓實(shí)密度至關(guān)重要。第22頁(yè)/共34頁(yè)富力電池23組裝1、上線(xiàn)前極片必須經(jīng)過(guò)全檢，不良極片必須挑出返修或報(bào)廢；2、卷繞時(shí)負(fù)極必須包住正極；3、注意跟進(jìn)卷繞短路及拉尾短路情況；第23頁(yè)/共34頁(yè)富力電池24注液：環(huán)境、注液量、鋁殼外觀(guān)要特別關(guān)注；

化成：環(huán)境、參數(shù)設(shè)置、鋁殼外觀(guān)要特別關(guān)注；

分容：參數(shù)設(shè)置、合格率等；

第24頁(yè)/共34頁(yè)富力電池25四、鋰離子電池一些基本概念容量：電池容量指在一定的放電條件下，電池所能放出的容量，單位是mAh或Ah，分理論容量、實(shí)際容量和額定容量；理論容量：理論上電池應(yīng)該放出的電量，是理論值（計(jì)算值）；實(shí)際容量：在一定放電條件下，電池實(shí)際放出的電量，是實(shí)際值；額定容量：額定容量又叫標(biāo)稱(chēng)容量，是指在設(shè)計(jì)和制造電池時(shí)，規(guī)定電池在一定條件下應(yīng)該放出的最低限度容量；三者之間的關(guān)系：理論容量≥實(shí)際容量≥額定容量第25頁(yè)/共34頁(yè)富力電池26電池電壓電壓：電壓分開(kāi)路電壓、工作電壓、充電電壓、放電電壓、中值電壓、平臺(tái)電壓、上限電壓、下限電壓、電動(dòng)勢(shì)等；開(kāi)路電壓：在外線(xiàn)電路斷開(kāi)時(shí)，電極兩端之間的電位差；工作電壓：電池在工作時(shí)，電池兩極之間的電位差；充電電壓：電池在充電時(shí)，電池兩極之間的電位差；第26頁(yè)/共34頁(yè)富力電池27電池電壓放電電壓：電池在放電時(shí)，電池兩極之間的電位差；中值電壓：電池在放電量中點(diǎn)時(shí)的電壓；平臺(tái)電壓：部分材料具有典型的放電平臺(tái)（鈷酸鋰、磷酸鐵鋰等）放電平臺(tái)的電壓叫平臺(tái)電壓，鈷酸鋰平臺(tái)電壓3.6V,磷酸鐵鋰3.2V;上線(xiàn)電壓：設(shè)定值，規(guī)定電池充電的最高電壓；下限電壓：設(shè)定值，規(guī)定電池放電的最低電壓；電動(dòng)勢(shì)：理論值，正、負(fù)極理論電極電位之差。第27頁(yè)/共34頁(yè)富力電池28內(nèi)阻內(nèi)阻：電流通過(guò)電池內(nèi)部時(shí)，遇到的阻力叫內(nèi)阻，它分為歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻；歐姆內(nèi)阻：電極材料、電解液、隔膜電阻及各部件接觸內(nèi)阻之和，屬物理內(nèi)阻；極化內(nèi)阻：包括電化學(xué)極化和濃差極化引起的內(nèi)阻；第28頁(yè)/共34頁(yè)富力電池29循環(huán)壽命：電池在完成一個(gè)充放循環(huán)叫一個(gè)周期，在一定的放電制度下，電池容量降至規(guī)定值之前（循環(huán)后容量/循環(huán)前容量≥60%）完成循環(huán)的次數(shù)叫循環(huán)壽命；

第29頁(yè)/共34頁(yè)富力電池30自放電：在外線(xiàn)電路斷開(kāi)時(shí)，電池出現(xiàn)容量下降、電壓減低的現(xiàn)象叫自放電，鋰離子電池月自放電率規(guī)定小于3%；安全性能：鋰離子電池安全性能包括過(guò)充、過(guò)放、短路、熱沖擊、針刺、跌落、重物沖擊等；第30頁(yè)/共34頁(yè)富力電池31五、鋰離子電池在生產(chǎn)和使用過(guò)程中常見(jiàn)的一些問(wèn)題1、制造過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題：我公司電池分類(lèi)中有A品、B品、C品之分，同一型號(hào)電池在不同批次生產(chǎn)中結(jié)果不同，這就是工序控制能力不一致造成的，常見(jiàn)的問(wèn)題有容量低、厚度厚、內(nèi)阻高、低壓多、鼓殼甚至爆炸等，須引起我們足夠的關(guān)注，造成電池不良原因主要有以下幾個(gè)方面：①配料：配料過(guò)程導(dǎo)電劑加量不當(dāng)，粘結(jié)劑加量不當(dāng)或分散不均勻都會(huì)出現(xiàn)低容量、高內(nèi)阻、循環(huán)性能差、內(nèi)阻、厚度變化大等一系列的問(wèn)題；第31頁(yè)/共34頁(yè)富力電池32②極片不良：極片邊緣有毛刺，折角、破損、折痕等不良時(shí)，生產(chǎn)出的電芯會(huì)出現(xiàn)容量低、低壓、鼓殼甚至爆炸，因此嚴(yán)格控制極片質(zhì)量，把好極片質(zhì)量關(guān)非常重要；③注液：注液手套箱溫濕度控制、注液量等對(duì)電芯質(zhì)量影響較大，手套箱濕度大時(shí)電芯會(huì)出現(xiàn)容量低、厚度厚等，注液量不足時(shí)，電