锂电池50个问题

莆定义篇：1、2、羄什么是锂离子电池？莀答：锂离子电池实际上是一种锂离子浓差电池，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，负极处于富锂态，正极处于贫锂态，同时电子的补偿电荷从外电路供给到碳负极，保证负极的电荷平衡。放电时则相反，Li+从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极，正极处于富锂态。蚈在正常充放电的情况下，锂离子在层状结构的碳材料和层状结构氧化物的层间嵌入和脱出，一般只引起层面间距变化，不破坏晶体结构，在充放电过程中，负极材料的化学结构基本不变。因此，从充放电反应的可逆性看，锂离子电池反应是一种理想的可逆反应。所以二次锂离子电池被形象地称为“摇椅式电池”。肈3、4、蚃锂离子电池的分类？螄答：根据电解质分，聚合物和液态锂电池；根据形状分，方形、圆柱、软包；根据正极材料分，钴酸锂电池、磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、镍酸锂电池和三元材料电池。聿5、6、蒆锂离子电池由那些部分构成？螆答：锂离子电池的主要组成部分包括外壳、正极、负极、电解液和隔膜等。袄电池的正极由约90%的正极活性物质（嵌锂过渡金属氧化物，如LiCoO2等）、约7%～8%的乙炔黑导电剂和约3%～4%的有机粘合剂均匀混合后，涂布于厚约20μm的铝箔集流体上；电池的负极活性物质由约90%的负极活性物质炭素材料、4%～5%的乙炔黑导电剂、6%～7%的粘合剂均匀混合后，涂布于厚约20μm的铜箔集流体上。正负极的厚度约0.18～0.2mm,中间用约10μm的聚乙烯膜或聚丙烯膜隔开，并充以1mol/L的LiPF6的有机碳酸脂电解液。蒀芈4、锂离子电池的优势有哪些？蒅答：（1）电压高：所标志的开路电压通常为3.6V，而镍氢和镍镉电池的开路电压为1.2V；羃（2）容量大：能量高、储存能量密度大，是锂电池的核心价值所在，以同样输出功率而言，锂离子电池的重量不但比镍氢电池轻一半，体积也小20%；袁（3）自放电率低：锂锂离子电池的漏电量极少，即使随意放置1~2周后再拿出来用时，一样能发挥电力、照常工作；锂离子电池的自放电率低，小于5%/月，远低于镍镉电池的20%和镍氢电池的30%；蚆（4）锂离子电池没有“记忆效应”，锂离子电池可以在未完全放电的条件下充电而不会降低其容量。芄5、6、羃正极材料的主要指标有哪些？羈答：理论/实际比容量（mAh/g）、充放电寿命（次）、压实/振实密度（g/cm3）、工作温度(℃)与稳定性、粒度D50、表面积、首次放电容量。莈7、8、肃什么压实密度？（适用于正负极材料）肃答：在锂离子电池设计过程中，压实密度=面密度/(极片碾压后的厚度—集流体厚度)，单位：g/cm3。要提高压实，就减少低密度物质的含量，比如碳。荿9、10、袆什么是振实密度？（适用于正负极材料）肆答：在规定条件下容器中的粉末经振实后所测得的单位容积的质量，单位：g/cm3。振实密度越大，同样体积下电池里装的物质越多，比能量就越大。膃螀8、什么是粒度D50？薇答：是指50%的颗粒的分布直径，其中50是指50%。袅芃9、什么是比表面积膁答：比表面积是指单位质量物料所具有的总面积。肅薃10、目前正极材料主要批量生产有哪些，他们的优劣势是什么？莃答：主要的正极材料有钴酸锂、三元、锰酸锂和磷酸铁锂；其他还有富锂锰基、镍酸锂等；他们的性能比较如下：莇四种正极材料性能综合比较螇莂钴酸锂蒃三元材料螈锰酸锂膅磷酸铁锂蒅理论比容量(mAh/g)薃274腿278袇148膄170薂实际比容量(mAh/g)薀140-160莅150－160羃100-120蚂130-150羁充放电寿命(次)肇300羆800螂500肈2000蝿质量密度（g/cm3）螅5.0袂4.4~4.6葿4.2芆3.6薄工作温度(℃)与稳定性羂-20至55度(之外衰退严重)袀-20至55度，热稳定较好羈-20至50度，超过50度快速衰减节-20至75度（最高可达300度，-20度无法工作）肂原材料资源芀贫乏蒆较贫乏莅丰富膂丰富蒇原材料成本膈高肄中膂低袈低薆安全性袃较差、保护电路设计复杂芁一般艿好芈好袆环保性莁差蚀一般螆好蚅好蒁工作电压/V肁3.7蒈3.6蒄3.8薁3.2膈电池综合性能羅好膃较好蚁一般蕿较好蚇芅11、负极材料的种类？螁答：主要种类：石墨化中间相碳微球（MCMB）、人造石墨、改性天然石墨三种。其他的还包括硅基材料、锡基材料等。罿肅12、负极材料的制作及性能指标？羄答：锂离子电池的负极是由负极活性物质碳材料或非碳材料、粘合剂和添加剂混合制成糊状胶合剂均匀涂抹在铜箔两侧，经干燥、滚压而成。粒度D50、水分、固定碳、比表面积、首次放电容量。螁莀13、电解液的主要组成？袇答：常用的锂离子电池电解液，一般是有有机溶剂和电解质（锂盐）组成。螃锂离子电池对溶剂的要求有安全性、氧化稳定性、与负极的相容性、导电性等，总体要求溶剂具有较高的介电常数、较低的粘度等特征。袁锂离子电池一般采用极性非质子溶剂，现阶段广泛应用的为碳酸酯系列（包括环状碳酸酯如EC和PC和链状碳酸酯如DMC、EMC）。通常电解液溶剂为混合溶剂，碳酸乙烯酯（EC）凭借优良的成膜作用，成为绝大多数电解液的主成分，目前锂电池使用的主要溶剂为EC为基础的二元或者三元混合溶剂，如EC+DMC,EC+DEC,EC+DMC+EMC等。螁电解质是锂电电解液必不可少的组成部分，目前电解质有高氯酸锂（LiClO4）、六氟磷酸锂（LiPF6）、四氟硼酸锂（LIBF4）等，其中六氟磷酸锂具有良好的导电性和电化学稳定性，是目前主流的电解质。芅但六氟磷酸锂也存在两个缺陷：第一、热稳定性不佳；第二、对水分和氢氟酸（HF）敏感，容易发生分解反应。虽然人们在努力寻找新的电解质，以期达到导电性、热稳定以及抗水性的较好结合，但目前为止仍未找到完全替代六氟磷酸锂的电解质。袆羀14、电解液的分类？袈答：根据应用领域不一样，电解液可以分为普通型、高温型、低温型、倍率型电解液和动力型等等；根据电解质不同分为液体和固体两种类型。行业比较通用的是根据电解质来分，我国目前使用的绝大部分是液体电解液。羇薅15、电解液的评价指标？肀答：水分含量（PPM）、酸度含量（PPM）、密度（g/ml）、电导率（ms/cm）、浓度（mol/L）。艿虿16、隔膜的主要作用？莄答：隔膜的主要作用是隔离正负极，从而避免出现短路现象，同时，隔膜也是离子快速交换的通道，以便电池内形成循环回路。隔膜必须是良好的绝缘体，并且能使离子通过固有的离子通道，或者浸渍电解液从而疏通离子。隔膜应该降低任何影响电池电化学能量效率的过程发生的概率。膀螀17、隔膜的主要分类？膇答：多微孔薄膜、无纺布、离子交换膜、支撑液膜。膃离子交换薄膜通常是由孔径小于20Å的聚合物材料制成的。离子在这种薄膜中的传输性质因离子种类和聚合物的分子结构不同而异。这种相互作用是由于隔膜中离子交换组的出现，这样就允许隔膜通过荷质比来区别渗透和离子交换。芀支撑液膜由坚实的固体基膜和液相组成，通过毛细管作用力来维持其微孔结构。膁衿18、隔膜的各项基本性能？膆答：隔膜的各项基本性能，如厚度、透气性、孔隙率、熔点和离子电阻率。莀几种商业微孔隔膜的主要性能.芇隔膜/性能Celgard2730Celgard2400Celgard2320Celgard2325AsahiHiporeTonenSetela莆结构单层单层多层多层单层单层羄组成PEPPPP/PE/PPPP/PE/PPPEPE莀厚度（um）202520252525蚈透气性（s）222420232126肈离子电阻率2.232.551.361.852.662.56蚃孔隙率（%）434042424041螄熔点（℃）135165135/165135/165138137聿蒆螆产业链篇：袄19、锂电池的产业链全景图是什么？蒀答：锂电池产业由材料、电芯、PACK以及相关装备等组成。芈蒅羃20、2012年四大关键材料的前5名企业分别是？袁种类蚆企业产量排名（由左到右依次排名）芄正极材料羃天津巴莫、湖南瑞翔、当升科技、湖南杉杉户田、北大先行羈负极材料莈贝特瑞、上海杉杉、深圳斯诺、青岛大华、江西正拓肃电解液肃国泰华荣、新宙邦、东莞杉杉、天津金牛、广州天赐荿隔膜袆格瑞恩、星源、金辉、南通天丰、东航肆膃螀21、锂电池制造设备包括什么及相关企业？薇答：锂电池制造设备包括搅拌，涂布，辊压，裁片，分条，焊接极耳，卷绕，封装，烘烤，注液，化成，成型，分容检测等产品。袅涉及企业红运、科锐、浩能、嘉拓、赢合、杭州、广州擎天等。芃价值比较大的生产设备是涂布、辊压。膁肅22、电芯包括什么及典型企业？薃答：锂电芯按形状分为圆柱、软包、方形电池；按电解质分为凝胶、固体和液态锂电池；按正极材料分为钴酸锂电池、磷酸铁锂电池等。莃国内普遍用形状来区分企业。圆柱企业包括：比克、力神、比亚迪、华粤宝、创明、中能、弘强、卓能、得朗能、中道；软包企业包括：ATL、力神、珠海光宇、美拜电子、松鼎、金色能源；方形电池：比亚迪、比克、天贸、邦凯、华明、慧通天下等。莇螇23、PACK产业包括什么及典型企业？莂答：PACK包括前加工（镍带点焊、贴绝缘纸、正负极加锡、导线焊接）、组装（PCB加锡、扣PCB板、压焊、底壳贴胶、端子焊接等）、包装（喷码、抹机）。蒃国内PACK厂：飞毛腿、德赛电池、欣旺达、品胜、深圳睿德、亚力通，超力通。螈台湾：新普（2012年25.1个亿）、顺达科技（2012年收入58.8个亿），膅蒅市场篇：薃24、2012年锂电池市场总体市场规模？腿答：2012年锂电池产量为35.5亿自然只（折合成18650的规格统计）同比增长19.5%；市场规模为640亿元，同比增长14.3%，其中三星、索尼、松下、ATL、A123、威能等外资企业的销售收入230亿元，占比达36%；港资、台资、内资企业的销售收入仅为410亿元（含新普、顺达科技等在内地的PACK）。袇膄25、2012年锂电池区域分布情况？薂答：2011年广东省占全国锂电池总产量的47.11%，而2012年仅为34.91%；ATL产能转移增加福建省产量份额7.1%；江西省由于福斯特、优特利等一批大中型锂电池企业产能的转移，增加0.5%，广西省承接了佛山精进能源的产能转移增加0.8%。薀莅羃26、2012年锂电池的下游应用情况是怎样？蚂答：手机230亿元、笔记本185亿元，数码电池75亿元，平板电脑32亿元，电动工具20亿元，电动汽车20亿元、电动自行车13亿元，其他65亿元。羁肇羆27、2012年电池材料的市场规模分别为？螂答：正极材料56亿元、负极材料19亿元、电解液16.5亿元、隔膜10.80亿元，其他电池材料23亿元。肈蝿28、2012年国内锂电池规划投资情况？螅答：袂葿芆29、2012年国内锂电池实际投资情况？薄答：羂袀技术篇：羈30、什么是掺杂和表面改性？节答：掺杂是指将一种或多种金属、非金属元素掺入正极材料之中，通过掺杂元素所特有的诸如离子半径，电催化效应等性质，以及其相互间的协同作用，使正极材料的晶体结构更为稳定，电性能得到改善。掺杂大致分为2种类型：促进Li+扩散型掺杂和结构稳定型掺杂。肂表面改性（包覆）是指通过化学方法在正极材料晶体表面覆盖一层薄膜，如“Li2O一2B2O3膜、siO2膜、MgO膜或LiCoO2膜等，这些薄膜不但Li+具有良好的传导性能，而且与电解液不发生反应，从而避免了正极材料与电解液之间相互作用而导致的不良氧化一还原反应所引起的诸如容量损失、结构改变等不利现象的出现，在一定程度上增强了正极材料的化学稳定性。芀掺杂和表面改性在正负极材料生产过程中使用较多。蒆莅31、极片定长分段和双面叠合涂布技术？膂答：锂离子电池极片是分段涂布，生产不同型号锂离子电池，所需要的每段极片长度也是不同的。如果采用连续涂布，再进行定长分切生产极片，在组装电池时需要在每段极片一端刮除浆料涂层，露出金属箔片。用连续涂布定长分切的工艺路线，效率低，不能满足最终进行规模生产的需要。蒇因此我们考虑采用定长分段涂布方法，在涂布时按电池规格需要的涂布及空白长度进行分段涂布。采用单纯的机械装置很难实现不同电池规格所需