ART1、动力锂电池基础知识(内部培训)

1动力锂电池知识培训(内部资料)美思锂电技术部2011-10-92一、锂离子电池的发展简史•锂离子电池的研究始于20世纪80年代年代国家发明者发展状况1990年日本Nagoura等人正极用LiCoO2、负极用石油焦1990年日本Moli和Sony两大公司推出以碳为负极的锂离子电池1991年日本索尼公司开发了一种以聚糖醇热解碳为负极1993年美国贝尔电讯公司报道用PVDF工艺制造成聚合物锂离子电池3二、锂离子电池的工作原理•锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池，锂离子电池的正极材料是氧化钴锂，负极是碳。•锂离子电池工作原理即充放电原理：当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在锂电池的4•充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。锂电池就象一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅两端来回奔跑，人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的，独特机理的锂离子电池形象地称为“摇椅式电池”，俗称“锂电”。二、锂离子电池的工作原理5锂离子电池工作原理图•6锂离子电池的放电曲线01503004506007509001050120013502.83.03.23.43.63.84.04.2DischargeRateCharacteristics1C8C15C12CCharge:1.0CmA,CC/CV,4.2V,1/20CmAcut-off,at23±3℃Discharge:1C/8C/12C/15C,CC,3.0Vcut-off,at23±3℃Voltage(V)Capacity(mAh)Legend1.35Ah@1.35A1.35Ah@10.8A1.35Ah@16.2A1.35Ah@20.2A7三、锂离子电芯的组成结构•锂离子电池一般由以下几部分组成：•1.电芯，电池能够充放电的主体部分；•2.保护电路，电池的保护线路；•3.PTC，热温度系数保险丝；•4.外壳，电池的容器；•5.标签；•6.连接器；•7.镍带；•8.高温绝缘胶纸；•9.导线；•10.热缩管；•11.PVC套；•12.NTC；•13.识别电阻等等。8三、锂离子电芯的组成结构•1.锂离子电芯的正极•锂离子电芯主要由：正极、负极、隔膜纸、电解液、外壳等部分组成。•正极制造之前应有工程部提供物料清单，生产部门根据物料清单、作业指导书等文件准备好所需生产物料•2.锂离子电芯的外壳•常用的锂离子电芯外壳有钢壳、铝壳、铝塑膜等。钢壳电芯价格便宜，容易点焊加工，缺点是重量重,容量低；铝壳电芯具有良好的韧性，质量轻，比能量比功率大；铝塑膜主要用于聚合物电芯，质量最轻。9三、锂离子电芯结构图•10四、锂离子电池性能指标•2.1电池的内阻•2.2电池的开路电压和工作电压•2.3电池的容量与比容量•2.4电池的能量与比能量•2.5电池的功率与比功率•2.6电池的充放电倍率,时率•2.7电池自放电率•2.8电池放电平台•2.9电池的循环寿命11相关名词解释•电池的内阻：指电流通过电池时所受到的阻力。•电池的开路电压：指外线路中没有电流通过时，电池两极之间的电位差。•电池的工作电压：指有电流流过外线路时，电池两极之间的电位差。•电池的容量：在一定的放电条件下可以从电池获得的电量。•电池的比容量：为了对不同电池进行比较，引入了单位体积或单位重量的电池所给出的容量这一概念，称之为体积比容量重量比容量。•电池的能量：电池在一定放电条件下对外做功所输出的电能，在数值上等于电池实际容量与平均工作电压的乘积。（W=C*V平）•电池的比能量：指单位体积或单位重量的电池所给出的能量，也称能量密度。•电池的功率：指电池在一定放电制度下，单位时间内电池输出的能量。•电池的比功率：指单位质量或单位体积电池输出的功率。表示电池承受工作电流的大小。•循环寿命：可充电池经历一次充放电，称为一个周期。在一定的放电制度下，电池容量降至规定值之前，电池所经受的循环次数，称使用周期。12四、锂离子电池性能指标1、内阻是指电池中离子、电子在导体中运动的阻力。包括欧姆电阻和极化电阻。欧姆电阻包括电极材料、电解液、隔膜电阻以及各零部件接触电阻。极化电阻是指电化学反应极化引起的电阻，包括电化学极化和浓差极化。欧姆电阻也称物理电阻，极化电阻也称化学电阻。内阻测试仪13四、锂离子电池性能指标讨论:欧姆电阻的构成1)活性物质与铜箔/铝箔的接触2)极耳焊接3)铆钉制作时的各零部件的接触电阻4)电解液的电阻5)隔膜的电阻6)电池外界各物理焊接的电阻7)各导体的本身电阻14四、锂离子电池性能指标2、电池电压2.1开路电压指外界没有电流流过时正、负极两端的电位差。2.2工作电压指有电流通过外电路时,正、负极两端的电位差，也称放电电压。15四、锂离子电池性能指标（以软包电池为例）60℃-20℃25℃-10℃充电电压曲线图不同温度放电电压曲线16四、锂离子电池性能指标讨论：开路电压与工作电压1）从定义上区别：A：外电路是否开通；B：开路电压是一定的值，工作电压是变化的？；2）从实际效果区别：工作电压＜开路电压？17四、锂离子电池性能指标3、电池容量（C）与比容量容量指电池在一定放电条件下从电池中获得的电量，电池放电的容量有额定容量和实际容量之分，电池的额定容量是指电池在环境温度为20℃±5℃条件下，以5h率放电至终止电压时所应提供的电量，用C5表示，常用的为恒流放电。C=I*t。国标的标称容量采用0.2C放电外界获得的电量。行业称呼的容量往往指1C放电。电池的实际容量是指电池在一定的放电条件下所放出的实际电量，主要受放电倍率和温度的影响（故严格来讲，电池容量应指明充放电条件）。容量常见单位有：mAh、Ah(1Ah=1000mAh)。18四、锂离子电池性能指标（以软包电池为例）充电曲线图放电曲线图19四、锂离子电池性能指标讨论：影响电池容量的因素影响电池容量的因素主要有两个方面：一是活性物质的重量；二是活性物质的利用率。活性物质的利用率包括A、活性物质的活性：残余电化学反应的能力，与其晶形结构、制造方法和含杂质多少有关；B、电极和电池的结构：成型方法、极板孔径、厚度、真实表面积大小；C、电解液的组成；D、制造工艺；E、放电制度（T放、I放、V终）20四、锂离子电池性能指标3.1锂离子电池比容量是指单位质量或单位体积所给出的电量，分别称为质量比容量Cm或体积比容量Cv。计算公式：Cm=C/m（Ah/kg）Cv=C/v（Ah/m3）小结：电池工作时通过正、负极的电量是相等的.为防止电池短路，负极的理论电量大于正极电量。21四、锂离子电池性能指标4、锂离子电池能量与比能量锂离子电池的能量：电池在一定放电条件下对外做功所输出的电能，在数值上等于电池实际容量与平均工作电压的乘积。（W=C*V平）锂离子电池的比能量：指单位体积或单位重量的电池所给出的能量，也称能量密度。22四、锂离子电池性能指标5、锂离子电池功率与比功率锂离子电池的功率：指电池在一定放电制度下，单位时间内电池输出的能量。锂离子电池的比功率：指单位质量或单位体积电池输出的功率。表示电池承受工作电流的大小。23四、锂离子电池性能指标6、锂离子电池（充放电）倍率，时率n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，它在数值上等于电池额定容量的倍数，通常以字母C表示。如电池的标称额定容量为10000mAh，则10A为1C（1倍率），5A则为0.5C，50A为5C，以此类推。n时率又称小时率，是指电池以一定的电流放完其额定容量所需的小时数。如电池的额定容量为600mAh，以600mA的电流放完其额定容量需1小时，故称600mA的电流为1小时率，以此类推。24四、锂离子电池性能指标（以软包电池为例）25四、锂离子电池性能指标内容接下一个PPT讨论:倍率充放电应该是那些领域中的要求?1)动力电池，比如电动汽车2）航模、车模电池3）电动工具电池262012美思锂电隆重推出超高性价比磷酸铁锂正极材料M2拥有自主知识产权，获国家多项专利，价格不到9W/吨27希望大家学有所用！让我们一起携手为中国新能源产业发展挥洒青春燃烧激情谱写行业新篇章！