锂(铁锂)离子电池介绍

纲纲要要•锂离子电池基础知识介绍(30min)•产品和技术介绍(20min)•铁锂电池介绍交流(30min)第一部分第一部分基础知识介绍基础知识介绍•锂离子电池工作原理•电池分类•原材料介绍•专有名词介绍•产品命名•性能曲线解释•锂离子电池特色•制造工艺流程•产品标准和认证““锂锂””电池分类电池分类•一次锂电池:3.6V锂亚电池(锂亚硫酰氯电池)，3.0V锂锰电池(锂二氧化锰电池)•二次锂离子电池（液态锂离子电池，聚合物锂离子电池）锂离子电池工作原理锂离子电池工作原理•锂离子电池实际上是一个能量转换器件。它的正负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物组成。充电时，Li+从正极脱嵌经过电解质嵌入负极。放电时则相反，Li+从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极。充电是一个强制的过程，把电能转换成化学能；而放电则是一个自发进行的过程，化学能转换成电能，供用电器件使用。锂离子电池工作原理锂离子电池工作原理锂离子电池形式分类锂离子电池形式分类液态锂离子电池聚合物锂离子电池锂离子电池工艺分类锂离子电池工艺分类•正极片组成：正极材料(活性物质)，粘结剂，导电剂，集流体（铝箔）•负极片组成：负极材料(活性物质)，粘结剂，导电剂，集流体（铜箔）锂离子电池材料锂离子电池材料锂离子电池材料锂离子电池材料•正极材料LiCoO2Li(NiCoMn)1O2LiMn2O4LiFePO4晶体结构层状层状尖晶石橄榄石理论比容量/mAh·g-1274278148170实际比容量/mAh·g-1140~155130~22090~120130~150工作电压范围/V3.0~4.33.0~4.353.5~4.32.5~3.8平台电压/V3.6~3.73.6~3.73.7~3.83.2~3.3材料加工性能好较高中等差循环寿命/次5005003001000安全性能差较好好优价格高较高低中等高温性能一般一般差好毒性/环保有毒的钴有毒的钴无毒无毒锂离子电池材料锂离子电池材料•负极材料中间相天然改性石墨人造石墨比容量/mAh·g-1低高中不可逆容量损失/mAh·g-1低低——振实密度/g.cm-3低高——循环寿命高中——应用软包装钢壳软包装比表面积/m2.g-1低高——备注：由于人造石墨的种类比较繁多，所以它的粒度分布比较广泛，其它物理指标都受到选材和工艺制作的影响，从而性能指标不易比较。锂离子电池材料－电子线路板锂离子电池材料－电子线路板聚合物锂离子电池在正常充电时,当电池电压大于5.0V时，就可能有起火事件发生；电池在深度放电后（过放）对电芯有一定的损坏，甚至可能导致电芯永久性报废。故此为了保障电池的使用的寿命及使用安全，锂离子电池均带有保护板及保险丝等保护装置。保护板的种类单节保护板、两节（串）保护板、三节（串）保护板、四节（串）保护板以及多节保护板保护板的各项功能保护板一般具备过充、过放、过流、短路等保护功能。另可根据客户要求，可以加上相应的电路，如：充电管理功能、电量显示功能、温度检测功能、LED显示充电状态、分充合放功能、充电均衡功能等功能（聚合物）锂离子电池特点（聚合物）锂离子电池特点•形状的多样化和厚度的超薄性：月牙型，圆柱型，半圆形，梯形，三角形等等，最小厚度可达1.0mm。－聚合物•重量轻、能量密度高，质量比能量可以达到220Wh/Kg，体积比能量达到420Wh/L。•单体电池容量大，减少多节并联配组使用。目前单体最大容量25Ah。•优良的荷电保持能力，自放电率极低，月自放电率小于5%。•高安全性：在短路、过充、过放、重物冲击、热滥用、振动、针刺、自由跌落、碰撞等状态下不起火、不爆炸。•无记忆效应：可随时进行充、放电使用。•无环境污染：不含有镉、铅、汞、六价铬、多溴联苯、多溴二苯醚等有害物质，是一种洁净的“绿色”能源。二次电池的特点对比二次电池的特点对比电池类型BatteryTypes铅酸电池LeadAcid镍镉电池Ni-Cd镍氢电Ni-MH液态锂电池Li-ion聚合物锂电池PolymerLi-ion标称电压NominalVoltage(V)21.21.23.73.7重量能量比GED(Wh/Kg)354150~80140~180140~220体积能量比VED(Wh/L)80120100~200320~400340～420循环寿命CycleLife300300500500500工作温度OperationTemperature(℃)-20~60-40~60-20~60-20~60-40~60记忆效应MemoryEffect无No有Yes无No无No无No自放电Self-discharge10103055形状ShapeDesign固定Limited固定Limited固定Limited固定Limited灵活多变Flexible安全Safety好Good好Good好Good一般Ordinary优异Excellent产品环保性EnvironmentalFriendliness重污染No重污染No轻微污染No无污染Yes无污染Yes能量密度能量密度•GED（质量比能量）＝容量×标称电压/质量VED（体积比能量）＝容量×标称电压/外形尺寸MH/Ni（镍氢电池）Ni-Cd（镍镉电池）铅酸电池锂离子电池质量比能量（Wh/Kg）50～804135140～220体积比能量（Wh/L）100～20012080340～420锂离子电池性能曲线介绍锂离子电池性能曲线介绍•温度放电特性0204060801002.42.62.83.03.23.43.63.84.04.24.4Charge(CC/CV):0.5C5A-4.2V-0.05C5AcutoffDischarge(CC):2.75VcutoffDischargeCharacteristicsonLowTemperature-20℃/16h0.2C-30℃/16h0.2C-40℃/16h0.2C-40℃/16h0.5CDischargeVoltage/VDischargeCapacity/%-40-2002040600102030405060708090100DischargeCharacteristicsonTemperatureCharge(CC/CV):0.5C5A--4.2V--0.05C5Acutoff25centigradeDischarge(CC):0.2C5A--2.75Vcutoff(-30?-20?-10?0?20centigrade)1C5A--2.75Vcutoff(55centigrade)Capacity/%Temperature/degree工作温度范围MH/Ni（镍氢电池）-20～60℃Ni-Cd（镍镉电池）-40～60℃铅酸电池-20～60℃锂离子电池-40～60℃•产品系列介绍•企业和产品认证状况•知识产权状况•技术团队第二部分第二部分产品和技术介绍产品和技术介绍产品比较常规型聚合物锂离子电池高倍率/功率型聚合物锂离子电池超低温型聚合物锂离子电池铁锂电池质量比能量（Wh/kg）190±30150±30160±30100±20工作温度OperationTemperature-20～+60℃0～40℃-40～+60℃-20～+60℃倍率放电特性RateDischargePerformance≤2C4～30C≤1C≤15C循环使用寿命CycleLife500200～300～3001000～2000产品应用范围Application蓝牙、MP3、PDA、PMP、便携式DVD、GPRS等个人移动数码电子产品航模、电动工具、电动玩具超低温环境使用；军事装备通信后备电源，电动自行车，摩托车，等大型设备，交通工具，仪器等等常规系列产品性能要求常规系列产品性能要求0204060801002.62.83.03.23.43.63.84.04.24.4DischargeCharacteristicsondifferentcurrentCharge(CC/CV):0.5C5A-4.2V-0.05C5AcutoffDischarge(CC):2.75Vcutoff25?0.2C5A0.5C5A1.0C5A2.0C5ADischargeVoltge/VDischargeCapacity/%0501001502002503003504004505000102030405060708090100110120Charge(CC/CV):1C5A--4.2V--0.05C5AcutoffDischarge(CC):1C5A--2.75Vcutoff25?Cycle-lifePerformanceDischargeCapacity(%)CycleNumber(Cycle)ƒ质量比能量：190±30wh/kgƒ体积比能量：380±40wh/Lƒ自放电率：～5%/月ƒ高温&低温放电性能:60ºc放电容量95%-20ºc放电容量80%ƒ循环使用寿命:～80%(500周)ƒ倍率性能:1C容量98%最大放电倍率：2C备注：根据不同材料，不同配方，上述性能指标会有差异。常规系列产品主要应用领域常规系列产品主要应用领域•蓝牙，手机，MP3，MP4，GPS，PDA，数码相机，摄像机(H系列)等等，以及DVD，矿灯（M系列）等小型动力电池。高功率高功率//倍率系列产品性能要求倍率系列产品性能要求0204060801002.83.03.23.43.63.84.04.24.4DischargeCharacteristicsonDifferentCurrentCharge(CC&CV):0.5CA-4.2V-0.05CAcutoffDischarge:2.85Vcutoff25degreeDischarge:5CDischarge:10CDischarge:15CDischarge:20CDischarge:25CDischargeVoltage/VDischargeCapacity/%0501001502002503000102030405060708090100110120Charge(CC/CV):1C5A-4.2V-0.05C5AcutoffDischarge(CC):15C5A-3.0VcutoffCycle-lifeperformanceDischargeCapacity(%)CycleNumber(Cycle)ƒ质量比能量：150±30wh/kgƒ体积比能量：340±40wh/Lƒ自放电率：～10%/月ƒ高温&低温放电性能:60ºc放电容量95%-20ºc放电容量90%ƒ倍率循环寿命:～70%(200周)ƒ倍率性能:最大放电倍率：25C冲击倍率：30C备注：根据不同材料，不同配方，上述性能指标会有差异。低温系列产品性能要求低温系列产品性能要求0204060801002.42.62.83.03.23.43.63.84.04.24.4Charge(CC/CV):0.5C5A-4.2V-0.05C5AcutoffDischarge(CC):2.75VcutoffDischargeCharacteristicsonLowTemperature-20℃/16h0.2C-30℃/16h0.2C-40℃/16h0.2C-40℃/16h0.5CDischargeVoltage/VDischargeCapacity/%01020304050607080901001101201301402.02.22.42.62.83.03.23.43.63.84.04.2TypicalPerformanceofLT20SeriesPLIcellmadebyNARADADischargeVoltage/V.DischargeTime/Min.Dischargeat-20centigradeafterdepositedin-20centigradefor12h0.5C1C2.5VcutoffChargeat25centigradewith0.5C-4.2V-0.05CcutoffLT20LT40比能量高低工作温度范围－30～60ºc－45～60ºc低