磷酸铁锂电池应用及工艺介绍

LiFePO4电池应用及其工艺原理介绍2014年10月1锂电池电池的种类及其应用领域生产工艺三二生产的关键工序控制点目录四规格参数及行业标准以及检验磷酸铁锂电池的主要原材构成五一六主要厂家以及上下游厂家九七十八常见的问题点价格主要组成及市场趋势主要生产设备供应商的评估重点11磷酸铁锂电池的工作原理及相关认证2一锂电池电池的种类及其应用领域锂电池分类化学式应用领域磷酸铁锂LiFePO4（1）储能设备:基于太阳能、风能、地热、海洋能发电系统之储能设备；电网调峰；不断电系统UPS；配合太阳能电池使用作为储能设备（比亚迪已经在生产此类电池）家庭照明等；（2）电动工具类高功率电动工具（无线）；电锤、电钻、除草机等（3）轻型电动车辆电动机车,电动自行车,休闲车,高尔夫球车,电动推高机,清洁车；混合动力汽车（HEV）（4）小型设备；医疗设备启动；电源军事领域等钴酸锂LiCoO2钴酸锂电池结构稳定、容量比高、综合性能突出、但是其安全性差、成本非常高，主要用于中小型号电芯，广泛应用于笔记本电脑、手机、MP3/4等小型电子设备中，标称电压3.7V。锰酸锂LiMn2O4电极材料具有价格低、电位高、环境友好、安全性能高等优点，是最有希望取代钴酸锂LiCoO2成为新一代锂离子电池的正极材料主要用于制造手机和笔记本电脑及其它便携式电子设备的锂离子电池作正极材料。镍酸锂LiNiO2钴酸锂，锰酸锂，镍酸锂是三元材料的主要成份。三元材料Li（NiCoMn）O2目前三元材料的电芯代替了之前广泛使用的钴酸锂电芯（成本和安全性），在笔记本电池领域广泛发使用。聚合物Li-polymer具有能量密度高、更小型化、超薄化、轻量化，以及高安全性和低成本等多种明显优势，是一种新型电池。在形状上，锂聚合物电池具有超薄化特征，可以配合各种产品的需要，制作成任何形状与容量的电池。该类电池可以达到的最小厚度可达。0.5mm。主要应用于手机，笔记本电池。二磷酸铁锂电池的主要原材构成主要成份供应商价格年用量产地磷酸铁锂烟台卓能13-14万/吨10-15吨山东石墨华鑫9万/吨6吨河南电解液赛维13万/吨6吨珠海磷酸铁锂粉升华科技/120吨湖南石墨斯诺/60吨深圳隔膜恩捷/110万平方上海电解液天赐/80吨广州二（１）磷酸铁锂电池结构成分及图片锂离子电池主要结构成分●正极材料(钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、镍钴酸锂等及其混合物)●负极材料(人造石墨、改性天然石墨等)●隔膜材料(聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜或两者的复合膜)●电解液(EC、PC、DEC、DMC、EMC等溶剂和六氟磷酸锂配成的溶液)●正负极端子(正负极耳)●外壳(钢壳、铝壳、铝塑膜)二（２）锂电池主要外型三磷酸铁锂电池的工作原理及相关认证•LiFePO4电池的工作原理是：•电池充电时，正极材料中的锂离子脱出来，经过电解液，穿过隔膜进入到负极材料中；电池放电时，锂离子又从负极中脱出来，经过电解液，穿过隔膜回到正极材料中。（注：锂离子电池就是因锂离子在充放电时来回迁移而命名的，所以锂离子电池又称“摇椅电池”）•LiFePO4电池的相关认证：•货物航空运输条件鉴定书（ByAir,BySea）•MSDS认证(MSDS(MaterialSafetyDataSheet)直译为材料安全数据一览表即化学品安全说明书。是化学品生产商和进口商用来阐明化学品的理化特性（如PH值，闪点，易燃度，反应活性等）以及对使用者的健康（如致癌，致畸等）可能产生的危害的一份文件。)•ROHS认证•UL电性能测试三（１）磷酸铁锂电池的内部结构磷酸铁锂电池是用磷酸铁锂（LiFePO4，简称LFP）材料作电池正极的锂离子电池，其内部结构如图一所示：左边是橄榄石结构的LiFePO4作为电池的正极，由铝箔与电池正极连接，中间是聚合物的隔膜，它把正极与负极隔开，但锂离子Li+可以通过而电子e-不能通过，右边是由碳（石墨）组成的电池负极，由铜箔与电池的负极连接。电池的上下端之间是电池的电解质，电池由金属外壳、铝塑复合膜或塑料壳密闭封装。•LiFePO4电池的优势：•一、超长寿命，长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右，最高也就500次，国产有的磷酸铁锂动力电池，循环寿命达到2000次以上，标准充电（5小时率）使用，可达到2000次。同质量的铅酸电池是新半年、旧半年、维护维护又半年，最多也就1—1.5年时间，而磷酸铁锂电池在同样条件下使用，将达到7－8年。综合考虑，性能价格比将为铅酸电池的4倍以上。•二、使用安全，磷酸铁锂完全解决了钴酸锂和锰酸锂的安全隐患问题，钴酸锂和锰酸锂在强烈的碰撞下会产生爆炸对消费者的生命安全构成威胁，而磷酸铁锂以经过严格的安全测试即使在最恶劣的交通事故中也不会产生爆炸。•三、可大电流2C快速充放电，在专用充电器下，1.5C充电40分钟内即可使电池充满，起动电流可达2C,而铅酸电池现在无此性能。•四、耐高温，磷酸铁锂电热峰值可达350℃—500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。•五、大容量。•六、无记忆效应。•七、绿色环保。•LiFePO4电池的缺点：导电性能不好低温性能不好。三（２）磷酸铁锂电池的优势和不足电池磷酸铁锂钴酸锂锰酸锂镍氢铅酸平均工作电压（V）3.33.63.71.22.0使用中电压化维持平稳持续下降持续下降持续下降持续下降安全性碰撞或破裂后只会冒烟，不燃烧，不爆炸碰撞或破裂后有可能燃烧或爆炸碰撞或破裂后有可能燃烧或爆炸碰撞或破裂后不燃烧，不爆炸碰撞或破裂后，可能喷射出酸液使用寿命（年）5-1031-21-21-2自放电率（%）1-1.55-105-103030最大电流放电特性可瞬间30C大电流放电，具有危险性大电流放电，具有危险性可瞬间15C不可大电流放电工作温度-20+75-20+55-20+55-20+55-20+55震动承受力可以有潜在危险有潜在危险可以可以可用电容量（%）9995958550-60环保符合RoHs符合RoHs符合RoHs符合RoHsi符合RoHs三（３）磷酸铁锂电池用于电动车的优势四规格参数及行业标准以及检验五磷酸铁锂的生产工艺流程配料吸粉对辊注液卷绕点极耳分切烘烤涂布拌料烘烤称重装密封圈打胶滚槽放垫片点底入壳抽真空清洗点盖帽冷却搁置高温老化称重封口打油分容化成外观检查测电压内阻裁PVC测短路贴面贴外观检查材料实验判定测短路测自放电焊接包PVC检查包外套喷码选外观测电压内阻装盒装箱出库六生产的关键工序控制点关键工序关键参数数值环境要求控制原因拌料时间/速度/顺序/真空保持均匀，防止冻化涂布面密度/厚度/温度/湿度影响容量大小，面密度与容量成正比点底焊接拉力/温度/湿度虚焊，导致低电压称重重量/精度根据具体电池温度/湿度控制注液量烘烤时间/温度100度/10H真空水份高温老化时间/温度45度/７天温度电解液与电芯充分融合切均匀，确保电池的电性能的稳定性化成电压/内阻根据具体容量温度/湿度低电压出现是，大电流冲击补救测自放电电压/内阻30天/60度/７天常温/高温筛选不稳定的电性能焊接拉力/平整度/常温外部短路七主要厂家以及上下游厂家原材料制造厂商应用产品商烟台卓能山木华鑫沃特玛赛维豪鹏升华科技比亚迪八常见的问题点问题点主要原因分析对策效果电压低粉尘，水份吸尘，周转时间烘烤时间。降低容量低水份，温度周转时间，烘烤时间，恒温测试降低内部短路粉尘制程环境管控，吸尘降低外部短路１.护线套破损或端子插头松动正负极接触；正极端子毛刺刺破吸塑模短路改善端子结构杜绝毛刺，改善接插件结构；尚未出现外部短路情况，可杜绝高温漏液（60度）极片放置超过有效时长，水份吸收过多；内压大，8-12Kgf断点，周转时间，烘烤时间，水份管控（烘烤后500PPM以下）降低九价格主要组成模式成分材料价格比率磷酸铁锂粉正极材料40%石墨负极材料20%电解液电解液15%隔膜纸隔膜纸20%负极铜薄其他5%极耳钢壳盖帽密封圈价格比率正极材料,40%负极材料,20%电解液,15%隔膜纸,20%其他,5%九（１）市场占有比例变化趋势擎天十主要生产设备设备名称用途相关参数品牌涂布机涂布浩能深远大辊压机压实整形邢台卷绕机制作电芯华力通赢合封口机密封中环化成柜激活新威分容柜容量分档蓝奇擎天新威18十一电池供应商的评估重点序评估重点考核依据影响程度１生产时间的管控（拌料，烘烤，老化）；对应的管控记录电性能失效和NG漏出２周转时间的管控（分切，卷绕，注液）；对应的管控记录间接影响低电压和漏液３水份的管控（配料，除拌料和封口中间的工序的生产环境的及周转时间）对应的管控记录直接影响低电压和漏液４粉尘的管控（生产的各环节）对后续电性能的对应的管控记录微短路５自动化程度生产周期，日产量，良品率交期，品质６可靠性测试项目测试报告，测试项目依据安全，性能７异常分析能力异常分析报告持续改善的能力８业务摘要T:[phone]x523F:[phone]A:深圳市龙岗区坪地街道中心社区新发工业区1-4号19