【正文】 電池基礎(chǔ)知識 電池基礎(chǔ)知識 電池基礎(chǔ)知識 主要內(nèi)容 ? 鋰電池的歷史 ? 鋰離子電池的原理 ? 鋰離子電池的組成部分介紹 ? 鋰離子電池的常規(guī)性能 ? 電芯不良項目及成因 ? 電芯生產(chǎn)各工序控制要點 ? 國內(nèi)主要電芯生產(chǎn)廠家 ? 鋰離子電池的標(biāo)準(zhǔn) ? 電池安全 電池為什么會爆炸？ ? 鋰離子電芯安全實驗 ? 鋰離子電池保護板原理概述 ? 電池 PACK結(jié)構(gòu)設(shè)計時注意事項 ? 售后電池常見電池故障分析 電池基礎(chǔ)知識 鋰電池的歷史 ? 1981年發(fā)表了第一個鋰離子電池方面的專利。 ? 八十年代末， SONY公司利用此發(fā)現(xiàn)制成了 LIB。 ? 實驗室制成的第一只 18650型鋰離子電池容量僅為 600mAh。 ? 1992年， SONY公司開始大規(guī)模生產(chǎn)民用鋰離子電池。 ? 1998年方型鋰離子電池大量投放市場，占據(jù)了市場較大份額。 ? 1999年國內(nèi)鋰離子電池開始大批量生產(chǎn) ? 2022年國產(chǎn)鋰離子電池占據(jù)了國內(nèi)主導(dǎo)市場 電池基礎(chǔ)知識 鋰離子電池原理 ? 鋰離子電池是指 Li+嵌入化合物為正極的二次電池。 電子和 Li+都是同時行動的，方向相同但路徑不同，放電時，電子從負(fù)極經(jīng)過電子導(dǎo)體跑到正極，鋰離子 Li+從負(fù)極 “ 跳進 ” 電解液里， “ 爬過 ” 隔膜上彎彎曲曲的小洞， “ 游泳 ” 到達(dá)正極，與早就跑過來的電子結(jié)合在一起。 ? 只要負(fù)極上的電子不能從負(fù)極跑到正極，電池就不會放電。 電池基礎(chǔ)知識 反應(yīng)原理 ? 正極采用鋰化合物 LixCoO2,（還有 LixNiO2,或 LiMn2O4等目前沒有商品化 ） ,負(fù)極采用鋰碳層間化合物 LixC6。電解質(zhì)為溶解有 LiPF6,LiAsF6等的有機溶液。在充放電過程中， Li在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌，被形象地稱為 “ 搖椅式電池 ” （ Rocking Chair Batteries,縮寫為RCB） ? 0X X的增大會提高容量及放電電位， 電池基礎(chǔ)知識 鋰離子電池的組成部分 ? 電池的主要組成部分為： （如右圖） 正極片、負(fù)極片、電解液、 隔膜紙、蓋帽、外殼、絕緣層。 電池可分為卷繞式、切片式 疊片式三種： 電池基礎(chǔ)知識 鋰離子聚合物電池 ? 鋰離子聚合物電池屬第二代可充鋰離子電池。 ? 這類電池和正負(fù)極材料與液態(tài)鋰離子相同。電池的工作原理也與液態(tài)鋰離子相同 ? 不同的是鋰離子聚合物電池的電解質(zhì)是將液態(tài)有機電解液吸附在一種聚合物基質(zhì)上，被稱作膠體電解質(zhì)。 ? 研究者把聚合物電解質(zhì)應(yīng)用于鋰離子蓄電池 時，顯示出了一些優(yōu)越的性能： ? 抑制了枝晶的生長。 ? 耐充放電過程體積的變化。 ? 降低了與電極反應(yīng)的活性。一般認(rèn)為溶劑對于鋰甚至碳電極是不穩(wěn)定的，電極表面鈍化現(xiàn)象嚴(yán)重，聚合物電解質(zhì)，由于它固體狀態(tài)特性，降低了與電極反應(yīng)活性。 ? 安全性提高，聚合物電解質(zhì)電池比液態(tài)電解質(zhì)電池耐沖擊，振動，變形。 ? 聚合物電解質(zhì)可以加工成多樣的形狀。 電池基礎(chǔ)知識 鋰聚合物電池結(jié)構(gòu) 由于電池中不存在游離電解質(zhì)，電池結(jié)構(gòu)大大簡化 電池基礎(chǔ)知識 軟包裝與“硬包裝”相比的好處 ? Hardpacking (Al or Fecan) ? Canwall thickness: 200~500um ? Higher cost (for can, cap amp。 safety vent) ? Less electrolyte leakage possibility if cancap laser sealing quality is good ? Possibility of explosion if safety vent design is not appropriate ? Softpacking (Laminated Alfoil) ? Foil thickness: 100~150um ? Lower cost, lighter weight amp。 flexibility ? More liquid electrolyte leakage possibility ? No explosion possibility 主要就是減少了成本和增加了安全性 電池基礎(chǔ)知識 鋰離子電池的軟包裝材料 ? 聚合物鋰離子蓄電池軟包裝材料是由鋁箔 、 多種塑料及多種粘合劑 （ 包括粘結(jié)樹脂 ） 所組成的復(fù)合軟包裝材料 。 它的設(shè)計 、 制造及應(yīng)用技術(shù) （ 簡稱軟包裝技術(shù) ） 是鋰離子蓄電池行業(yè)要解決的三大技術(shù)難題之一 。 ? 具有流動性 、 滲透性 、 腐蝕性 、 溶解性的電解液是電池 軟包裝材料設(shè)計主要考慮的問題 。 ? 設(shè)計要求 ? 外保護層：主要是對中間層起良好的保護作用 非冷沖壓成型軟包裝材料 :只要求外層耐高溫 [熱封溫度 160+/15度 ]耐摩擦性。耐刺穿性和耐折性好，對中間鋁層起保護作用即可，通常 首選 PET作為外層。 冷沖壓成型軟包裝材料：還要求全知的伸長率，較高的抗沖擊強度撕裂強度和斷裂強度。 NY是最適合冷沖壓成型的外層材料。 ? 中間層鋁箔層 根據(jù)目前國際上軟質(zhì)鋁箔加工工藝和技術(shù)條件，我們認(rèn)為， 26um以上的鋁箔無針孔，對氧氣或其它流體（固體不存在問題）可以起到絕對的阻隔作用，即透過率認(rèn)為是零。 ? 冷沖壓要保證沖壓后的厚度各點都大于 26um,厚度大于 30um的鋁箔對于提高阻隔性能沒有實際意義，且會增加質(zhì)量，厚度和成本 電池基礎(chǔ)知識 ? 內(nèi)層多功能層 : 內(nèi)層多功能層是對鋰離子蓄電池中電解液的特殊性能而設(shè)計的特殊多功能層，這些功能主要有 ? 耐電解液浸泡及使用時電化學(xué)反應(yīng)過程中，內(nèi)層表現(xiàn)出良好的化學(xué)穩(wěn)定性（如不被溶漲、溶解或發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而遭到破壞） ? 良好的耐穿刺性能 ? 內(nèi)膜具有耐高溫 （ 175度 ） 熱封不短路的性能 ? 內(nèi)層中間須能夠固定 ， 能夠吸收制作過程中電芯內(nèi)的水分 、 空氣中的水分 、 內(nèi)層材料中含有的水分 ， 以及反應(yīng)時產(chǎn)生的氫氟酸 ， 使氫氟酸不能滲透到中間不復(fù)存在鋁箔上產(chǎn)生腐蝕 ? 在保證封口強度 。 耐穿刺性能及電絕緣性能的前提下 ， 內(nèi)層越薄 ，對外界和內(nèi)界的阻隔性越好 ， 封口越寬越好 。 電池基礎(chǔ)知識 電池的組成部分 電極片 ? 電極是電池中最重要的部分，電極的好壞直接影響電池的性能。 ? 它是由活性物質(zhì)和導(dǎo)電骨架所組成?；钚晕镔|(zhì)是指正、負(fù)極中參加成流反應(yīng)的物質(zhì)，是化學(xué)電源產(chǎn)生電能的源泉，是決定化學(xué)電源基本特性的重要部分。對活性物質(zhì)的要求是： 1） 組成電池的電動勢高； 2） 電化學(xué)活性高，即自發(fā)進行反應(yīng)的能力強； 3） 重量比容量和體積比容量大； 4） 在電解液中的化學(xué)穩(wěn)定性高； 5） 具有高的電子導(dǎo)電性； 6） 資源豐富，價格便宜。 電池基礎(chǔ)知識 ? 正極構(gòu)造 LiCoO2(鈷酸鋰 )+導(dǎo)電劑 (乙炔黑 )+粘合劑 (PVDF)+集流體（鋁箔） 正極 ? － － 鋰離子電池正極用材料 －－ 鋰離子電池的正極材料必須有能接納鋰離子的位置和擴散路徑。鋰離子蓄電池的容量最終是由正極材料決定的。 LiCoO2具有電壓高，放電平穩(wěn)，生產(chǎn)工藝簡單等優(yōu)點而率先占領(lǐng)了市場。其理論容量為 274mAh/g,實際容量為 140mAh/g,因此，現(xiàn)在仍有一些研究工作者在從事努力提高氧化鈷鋰的容量及其循環(huán)性能的工作。 ? 負(fù)極構(gòu)造 石墨 +導(dǎo)電劑 (乙炔黑 )+增稠劑 (CMC)+粘結(jié)劑 (SBR)+ 集流體（銅箔） 負(fù)極 ? －－ 鋰離子電池用負(fù)極材料 －－