锂电池知识培训(1)

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1、2021/9/191锂离子电池基础知识介绍22021/9/19目录第一章锂离子电池反应机理及结构第二章聚合物电池生产过程第三章圆柱电池生产过程第四章锂离子电池的一些基本电性能第五章锂离子电池安全性能及关键控制点第六章PACK介绍第七章锂离子电池相关标准第八章磷酸铁锂介绍32021/9/19什么叫锂离子电池？锂离子电池是指Li+嵌入化合物为正、负极的二次电池。正极采用锂化合物LiXCoO2、LiXNiO2、LiXMnO2或LiXFePO4等负极采用锂-碳层间化合物LiXC6等。电解质为溶解有锂盐LiPF6、LiAsF6等有机溶液。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱

2、嵌，被形象的称为“摇椅电池”。充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态。放电时则相反。42021/9/19锂离子电池电化学反应机理正极反应：LiCoO2====Li1-xCoO2+xLi++xe-负极反应：6C+xLi++xe-===LixC6电池总反应：LiCoO2+C6====Li1-xCoO2+LixC6放电时发生上述反应的逆反应。充电放电充电放电充电放电52021/9/19在电池化成初次充电过程中：电池电压大约在0~2.5V左右，电解质在负极表面还原，形成固态电解质界面（SEI膜：烷基碳酸锂、氧化锂、碳酸锂、氟化锂等），作用是使溶剂化锂离子脱去表

3、面溶剂分子得到电子嵌入石墨层内。此时正极开始脱出锂离子,容量占总体容量的10%左右。对电池而言表现为产生气体：主要成分为溶剂还原产物如乙烯、丙烯和CO2等。由于电池初期的产气现象，电池内部压力增大同时使电液在极组中分布不均匀，出现析锂和电池鼓胀现象。目前解决方案就是开口排气，使化成初期产生的气体排出电池之外，采用真空的方法可能效果更好，使气体排出的同时，使电液进一步在极组内部扩散。电压在2.5~4.2V时,电池的活性物质开始发生电化学反应,负极活性物质开始嵌入锂离子,正极继续脱出锂离子。锂离子电池电化学反应机理62021/9/19锂离子电池负极在第一次充电时的反应过程锂离子电

4、池电化学反应机理72021/9/19锂离子电池结构正极活性物质（LiCoO2LiMnO2LiNixCo1-xO2LiXFePO4)导电剂、溶剂、粘合剂、基体负极活性物质（石墨、MCMB)粘合剂、溶剂、基体、导电剂隔膜（PP+PE）电解液（LiPF6+DMC/EC/EMC)外壳五金件（钢壳、铝塑膜、铝壳、盖板、极耳、绝缘片等）82021/9/19圆柱形锂离子电池结构图密封圈限流开关隔膜绝缘垫绝缘圈正极极耳92021/9/19软包装锂离子电池结构图102021/9/19方形锂离子电池结构图112021/9/19锂离子电池结构——正极正极基体：铝箔（约0.015mm厚)正极物

5、质：钴酸锂+导电剂+PVDF正极极耳：铝带（约0.1mm厚）作用：提供锂源122021/9/19锂离子电池结构——负极负极基体：铜箔（约0.010mm厚)负极物质：石墨+CMC+SBR/石墨+PVDF负极极耳：镍带（约0.07mm厚）作用：接受容纳锂离子132021/9/19锂离子电池结构——隔膜材质：单层PE（聚乙烯）或者三层复合PP（聚丙烯）+PE+PP厚度：单层一般为0.016～0.020mm三层一般为0.020～0.025mm作用：将正负极完全隔开，防止正负极直接短路142021/9/19锂离子电池结构——电解液性质：无色透明液体，具有较强吸湿性。应用：主要用于可充电

6、锂离子电池的电解液，只能在干燥环境下使用操作（如环境水分小于20ppm的手套箱内）。规格：溶剂组成DMC:EMC:EC=1:1:1（重量比）LiPF6浓度1mol/l质量指标：密度（25℃）g/cm31.23±0.03水分（卡尔费休法）≤20ppm游离酸（以HF计）≤50ppm电导率（25℃）10.4±0.5ms／cm152021/9/19聚合物锂电的命名一般根据它的厚度、宽度、长度的尺寸得出的。如402025：那就表示它的厚度是4.0mm;宽度是20mm,长度是25mm。宽20mm长25mm厚4.0mm聚合物电池简介162021/9/19电池极片制作电池隔膜准备极组卷绕电池

7、自放电挑选电池壳制作电池侧顶边封电池注液电池化成电池后处理电池后处理电池后加工分选出货检验电池转PACK或直接出货聚合物电池的生产过程示意图172021/9/19﹢﹦极片、隔膜极组电池壳待注液电池待充电电池待出货电池聚合物电池的生产过程182021/9/19正极片负极片隔膜+-卷绕极组聚合物电池生产过程卷绕192021/9/19聚合物电池壳材料结构示意图ONALCPP113μm电池壳铝塑封装袋ON:尼龙层25μmAL:铝层40μmCPP:CPP层35μm聚合物冲壳设备聚合物电池生产过程冲壳202021/