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电池基础知识技术中心：设计室日期：2011-3-18中航锂电（洛阳）有限公司主要内容一、常见电池的基本概念与分类二、锂离子电池基本原理三、锂离子电池的分类四、锂离子电池的术语及其定义五、中航锂电动力电池主要组成部分及生产工艺流程六、锂离子电池的基本测试七、锂离子电池的滥用与安全性测试中航锂电（洛阳）有限公司1、电池的概念？2、电池的分类：•锌锰电池（干电池）电压1.5V•碱锰电池（碱性电池）电压1.5V•锌银电池电压1.5V•锂锰电池电压3.0V一次电池•铅酸电池电压2.0V•镍镉电池电压1.2V•镍氢电池电压1.2V•锂离子电池电压3.2V/3.6V二次电池一、电池基本概念与分类电能化学能中航锂电（洛阳）有限公司各种电池图片介绍锌锰电池碱锰电池锌银电池或锂锰电池镍氢电池镍镉电池铅酸电池锂离子电池中航锂电（洛阳）有限公司二、锂离子电池的工作原理锂离子电池实际上是一种锂离子浓差电池，锂离子在两个电极之间往返脱嵌，被形象地称为“摇椅电池”，电池充电时，Li+从正极化合物中脱出并嵌入负极晶格；放电时则相反，Li+从负极脱出并嵌入正极。在正常充放电情况下，锂离子在层状结构的碳材料和层状结构的氧化物层间嵌入和脱出，一般只引起层面间距变化，不破坏晶体结构。由于锂离子在正负极中有相对稳定的空间和位置，因此电池充放电有较好的可逆性，从而保证了电池的循环寿命和工作的安全性。中航锂电（洛阳）有限公司四、锂离子电池的术语及其定义1.容量：指电池在一定的放电条件下所放出的实际电荷量，单位是Ah或mAh。2.额定容量（Ah）：生产厂家标明的电池容量。3.额定电压：电池正负极材料因化学反应所造成的电位高低之差，利用这些关系，所产生的电压，称为额定电压，中航锂电动力电池额定电压是3.2V。4.内阻：是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。有欧姆内阻与极化内阻两部分组成。电池内阻大，会导致电池放电工作电压降低，放电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。5.自放电：是指电池在开路状态下，电池所储存的电量在一定条件下的保持能力。6.荷电（SOC）：电池还有多少电量，又称剩余电量，常取其与额定容量或实际容量的比值，称荷电程度。中航锂电（洛阳）有限公司电池术语及其定义7.充放电倍率：是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，它在数据值上等于电池额定容量的倍数，通常以字母C表示。以中航锂电100Ah电池为例，0.3C充放电=0.3*100=30A；0.5C充放电=0.5*100=50A；1C充放电=1*100=100A；2C充放电=2*100=200A。8.充电截至电压：按生产厂家规定，电池由恒流充电转入恒压充电时的电压值，中航锂电充电截至电压3.6V。9.放电截至电压：规定放电终止时电池的负载电压,中航锂电放电截至电压2.5V。10.质量比能量：单位质量下的能量，单位是wh/kg。以中航锂电100Ah电池为例，重量是3.14kg，质量比能量=100*3.2/3.14=101.9wh/kg。11.体积比能量：单位体积下的能量，单位是wh/L。以中航锂电100Ah电池为例，体积是2.07L，体积比能量=100*3.2/2.07=154.6wh/L。中航锂电（洛阳）有限公司项目钴酸锂三元材料锰酸锂磷酸亚铁锂额定电压（V）3.63.63.63.2克容量（Ah/kg）135～145145～155100～115130～150循环性能(80DOD%)≥500次≥500次≥500次≥2000次安全性能差好良好优秀成本高较高低低适用领域小电池手机电池或动力电池手机电池或动力电池动力电池不同材料的锂离子电池性能比较中航锂电（洛阳）有限公司项目铅酸电池镍镉电池镍氢电池磷酸亚铁锂电池额定电压（V）21.21.23.2质量比能量（wh/kg）30～4060～7070～80100～120循环性能≥300次≥500次≥500次≥2000次环境保护污染严重污染环保环保成本低高高较高磷酸铁锂动力电池与其他动力电池对比中航锂电（洛阳）有限公司五、中航锂离子动力电池的主要组成部分1、正极材料：磷酸亚铁锂（LiFePO4）2、正极集流体：铝箔（Al）3、负极材料：石墨（C）4、负极集流体：铜箔（Cu）5、隔膜：PPPEPP或双层PP6、电解液：含有LiPF6电解质的有机溶剂7、正极柱：铝材8、负极柱：铜材9、壳体：塑料壳中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电锂离子电池主要生产工艺流程合浆涂布烘卷切片辊压折叠封装烘烤封口烘烤注液化成抽真空分容中航锂电（洛阳）有限公司中航锂电主要产品技术指标项目名称SE40AHASE60AHASE100AHA额定容量（Ah）4060100额定电压（V）3.23.23.2内阻（mΩ）≤1≤1≤0.9充电截止电压（V）3.63.63.6放电截止电压（V）2.52.52.5标准充放电电流（0.3C）121830最大瞬间放电电流（t≤10s）400600800循环寿命（0.3C充放）200020002000充电温度范围0～45℃0～45℃0～45℃放电温度范围-20～55℃-20～55℃-20～55℃储存温度范围-20～45℃-20～45℃-20～45℃重量（kg）约1.4约2.5约3.2壳体材料塑料壳塑料壳塑料壳中航锂电（洛阳）有限公司六、动力电池的基本性能评价1、电池的容量：要求0.3C放电容量大于电池的标称容量；2、电池的倍率性能：要求放电容量/标称容量×100%在0.3C≥100%；0.5C≥98%；1C≥95%；3、电池的高低温性能：要求0.3C放电容量/标称容量×100%A)55℃时≥95%B)0℃时≥90%C)-10℃时≥80%D)-20℃时≥70%4、电池的自放电率：要求满充电后，常温储存30天自放电率≤3%5、电池的循环性能：电池标准充放，80%DOD放电深度循环次数≥2000次中航锂电（洛阳）有限公司动力电池基本测试曲线充放电特性曲线倍率测试放电曲线电池的放电倍率越高，放电电压平台和放电容量越低。0204060801001201401601802002.02.22.42.62.83.03.23.43.63.84.0电压(V)容量(Ah)0.1C0.3C0.5C1C2C中航锂电（洛阳）有限公司动力电池基本测试曲线不同温度放电曲线循环性能测试曲线0204060801001202.02.22.42.62.83.03.23.43.63.8电压(V)容量百分率(%)-20oC-10oC25oC45oC55oC-20℃放电容量接近额定容量的80%，表现出较好的低温性能；电池1C充放电循环1600次，容量保持率89.2%。020040060080010001200140016000102030405060708090100容量保持率（%）循环次数中航锂电（洛阳）有限公司锂离子电池的安全窗口安全运行温度范围为：0～40℃安全运行电压范围为：2.0～4.2V七、锂离子电池的滥用与安全性测试中航锂电（洛阳）有限公司安全性测试测试项目电池状态测试条件判断标准150℃热冲击满充态烘箱温度从常温5±2℃/min速度升温到150℃，保持30min不起火、不爆炸钉刺满充态用φ3mm～φ8mm的耐高温钢针、以10-40mm/s的速度，从垂直于蓄电池极板的方向贯穿（钢针停留在蓄电池中）。多次重复针刺。不起火、不爆炸短路满充态用电阻小于5毫姆的导线将电池的正负极连接，短路10min不起火、不爆炸挤压满充态挤压至电池原始尺寸的85%，保持5min后再挤压至电池原始尺寸的50%。不起火、不爆炸跌落满充态蓄电池从1.5m高度处自由跌落到厚度为20mm的硬木地板上，每个面2次。同一电池跌落12次。不起火、不爆炸、不漏液过放满充态使用标准放电方式对电池放到正常截止条件，再继续以1C放电0.5h不起火、不爆炸1C/5V过充满充态1C恒流充至5V，再恒压5V充至或者充电时间超过90min不起火、不爆炸中航锂电（洛阳）有限公司挤压针刺过充电池安全性测试图片针刺短路过充挤压中航锂电（洛阳）有限公司SE70Ah电池过充曲线中航锂电SE70Ah电池在1C/5V过充测试中，电池最高上升温度85.2℃，不起火、不爆炸，安全性能优异。中航锂电（洛阳）有限公司SE70Ah电池过放曲线中航锂电SE70Ah电池在1C过放0.5h测试中，电池最高上升温度29.9℃，不起火、不爆炸，安全性能优异。中航锂电（洛阳）有限公司锂离子电池的内部短路•当电池过放电至1～2V时，作为负极集流体的铜箔将开始溶解，在正极上析出，小于1V时，正极表面出出现铜枝晶，也会使电池内部短路。中航锂电（洛阳）有限公司过放电导致电池内部短路铜在正极上大量沉积负极集流体铜箔溶解正极表面出现铜枝晶刺穿隔膜中航锂电（洛阳）有限公司SE70Ah电池150℃热冲击曲线中航锂电SE70Ah电池（满充态）在150℃热冲击测试中，不起火、不爆炸，安全性能优异。中航锂电（洛阳）有限公司SE70Ah电池针刺曲线中航锂电SE70Ah电池（满充态）在针刺测试中，电池最高上升温度95.7℃，不起火、不爆炸，安全性能优异。中航锂电（洛阳）有限公司