锂离子电池介绍

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锂离子电池简介

锂离子电池简介2017-021.锂离子电池原理充电的时候，在外加电场的影响下，正极材料LiCoO2中的锂元素脱离出来，变成带正电荷的锂离子（Li+），在电场力的作用下，从正极移动到负极，与负极的碳原子发生化学反应，生成LiC6，于是从正极跑出来的锂离子就很“稳定”的嵌入到负极的石墨层状结构当中。

从正极跑出来转移到负极的锂离子越多，电池可以存储的能量就越多。

放电的时候刚好相反，内部电场转向，锂离子（Li+）从负极脱离出来，顺着电场的方向，又跑回到正极，重新变成钴酸锂分子（LiCoO2）。

从负极跑出来转移到正极的锂离子越多，这个电池可以释放的能量就越多。

在每一次充放电循环过程中，锂离子（Li+）充当了电能的搬运载体，周而复始的从正极→负极→正极来回的移动，与正、负极材料发生化学反应，将化学能和电能相互转换，实现了电荷的转移，这就是“锂离子电池”的基本原理。

由于电解质、隔离膜等都是电子的绝缘体，所以这个循环过程中，并没有电子在正负极之间的来回移动，它们只参与电极的化学反应。

2.锂离子电池构成锂离子电池内部需要包含几种基本材料：正极活性物质、负极活性物质、隔离膜、电解质。

正负极需要活性物质，是为了更容易参与化学反应，从而实现能量转换。

正负极材料不但要活泼，还需要具有非常稳定的结构，才能实现有序的、可控的化学反应。

一般选用锂的金属氧化物，如钴酸锂、钛酸锂、磷酸铁锂、锰酸锂、镍钴锰三元等材料。

负极通常选择石墨或其他碳材料做活性物质。

电解质是锂离子传导的介质，要求锂离子电导率要高，电子电导率要小（绝缘），化学稳定性要好，热稳定性要好，电位窗口要宽。

人们找到了由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、和必要的添加剂等原料，在一定条件下、按一定比例配制而成的电解质。

有机溶剂有PC（碳酸丙烯酯），EC（碳酸乙烯酯），DMC（碳酸二甲酯），DEC （碳酸二乙酯），EMC（碳酸甲乙酯）等材料。

电解质锂盐有LiPF6，LiBF4等材料。

锂离子电池

钴酸锂类型材料为正极的锂离子电池不适合用作大电流放电，过大电流放电时会降低放电时间（内部会产生较高的温度而损耗能量），并可能发生危险；但磷酸铁锂正极材料锂电池，可以以20C甚至更大（C是电池的容量，如C=800mAh，1C充电率即充电电流为800mA）的大电流进行充放电，特别适合电动车使用。因此电池生产工厂给出最大放电电流，在使用中应小于最大放电电流。锂离子电池对温度有一定要求，工厂给出了充电温度范围、放电温度范围及保存温度范围，过压充电会造成锂离子电池永久性损坏。锂离子电池充电电流应根据电池生产厂的建议，并要求有限流电路以免发生过流（过热）。一般常用的充电倍率为0.25C～1C。在大电流充电时往往要检测电池温度，以防止过热损坏电池或产生爆炸。
锂离子电池容易与下面两种电池混淆（1）锂电池：以金属锂为负极。（2）锂离子电池：使用非水液态有机电解质。（3）锂离子聚合物电池：用聚合物来凝胶化液态有机溶剂，或者直接用全固态电解质。锂离子电池一般以石墨类碳材料为负极。
发展过程
1970年，埃克森的ingham采用硫化钛作为正极材料，金属锂作为负极材料，制成首个锂电池。锂电池的正极材料是二氧化锰或氯化亚砜，负极是锂。电池组装完成后电池即有电压，不需充电。锂离子电池（Li-ion Batteries）是锂电池发展而来。举例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。这种电池也可以充电，但循环性能不好，在充放电循环过程中容易形成锂结晶，造成电池内部短路，所以一般情况下这种电池是禁止充电的。
工作原理
作用机理
锂离子电池以碳素材料为负极，以含锂的化合物作正极，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。锂离子电池是指以锂离子嵌入化合物为正极材料电池的总称。锂离子电池的充放电过程，就是锂离子的嵌入和脱嵌过程。在锂离子的嵌入和脱嵌过程中，同时伴随着与锂离子等当量电子的嵌入和脱嵌（习惯上正极用嵌入或脱嵌表示，而负极用插入或脱插表示）。在充放电过程中，锂离子在正、负极之间往返嵌入/脱嵌和插入/脱插，被形象地称为“摇椅电池”。

《锂离子电池介绍》课件

02
锂离子电池的组成
正极材料
01
02
03
04
作用
正极材料是锂离子电池的重要组成部分，主要负责存储和释
放能量。
常见种类
包括三元材料、钴酸锂、磷酸铁锂等。
特点
具有较高的能量密度、循环寿命长、自放电率低等特点。
应用
广泛应用于电动汽车、混合动力汽车、手机、笔记本电脑等
领域。
负极材料
作用
负极材料是锂离子电池的另一个重要组成部分，主要负责存储锂离子
VS
详细描述
电池组装通常在洁净的环境中进行，以确保产品质量。组装过程包括将正负极片叠放在一起，中间夹上隔膜，然后注入电解液。最后，通过封装形成完整的电池。电池的封装形式有多种，如圆柱形、扁平型和棱柱形等。
电池测试
总结词
电池测试是确保电池性能和质量的重要环节，包括电性能测试、安全性能测试和循环寿命测试等。
电极制备
总结词
电极制备是将正负极材料涂布在金属箔上，形成集流体和活性物质的结构。
详细描述
电极制备过程中，首先将正负极材料与粘结剂混合，制成浆料。然后，将浆料涂布在金属箔上，经过干燥和碾压，形成电极片。电极片的质量直接影响电池的电化学性能和生产成本。
电池组装
总结词
电池组装是将正负极片、隔膜和电解液等组件组装在一起，形成完整的电池结构。
回收与环保问题
总结词
锂离子电池回收和环保问题亟待解决
详细描述
锂离子电池中含有有毒有害物质，如钴、镍等重金属和有机溶剂等。这些物质对环境和人体健康造成潜在威胁。同时，锂离子电池回收技术尚不成熟，回收率较低，也给环保
带来压力。

锂离子电池介绍

、涂布以及后续的注液、化成、分容工艺基本一致，主要区别在于极片的分切和电芯组装工艺； • 例如圆柱状的18650电芯和小型软包装电芯就采用的绕卷工艺，而用于动力电池的大容量软包装锂离子电池则采用叠片工艺。
3 锂离子电池产业链
中国锂离子电池产量：
3 锂离子电池产业链
2016年动力电池市场份额：
3 锂离子电池产业链
• 五、航天军工电源 • 1.大型舰船类动力电源（航线、战船、大型邮轮、货轮等) • 2.航空飞行器所用动力电源(大型民航客机、商务飞机、直升机、战斗机等飞行器具所用动力电源) • 3.航天载具动力电源系统(航天飞机、卫星、火箭、导弹等) • 4.军用装甲车，民用大型挖掘器械所用动力电源(坦克、装甲车、军用大型装甲车辆、民用大型挖掘器械、大型吊车等)
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报告人：肖益帆
2 锂离子电池性能指标
充电效率和放电效率：充电效率是指电池在充电过程中所消耗的电能转化成电池所能储存的化学能程度的量度。主要受电
池工艺、配方及电池的工作环境温度影响，一般环境温度越高，则充电效率越低。放电效率是指在一定的放电条件下放电至终点电压所放出的实际电量与电池的额定容量之比，主要
受放电倍率，环境温度，内阻等因素影响，一般情况下，放电倍率越高，则放电效率越低。温度越低，放电效率越低。自放电率：
分散剂（如NMP）、极耳、铝塑膜等。 • 电池成本分布如右图：
主要企业有：中信国安、宁波容百锂电（金和锂电）、杉杉股份、江苏国泰、贝特瑞、当升科技、天齐锂业、湖南中科星城石墨、湖南中锂、新乡中科、星原材质、惠强、新宙邦、天赐、国泰华荣、北化所、香河昆仑、湖北中一等。
3 锂离子电池产业链
2014-2018年中国锂电正极材料产量及预测(单位：万吨)

什么是锂离子电池

什么是锂离子电池锂离子电池(Li-ion)是锂电池发展而来。

所以在介绍Li-ion 之前，先介绍锂电池。

举例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。

锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯，负极是锂。

电池组装完成后电池即有电压,不需充电.这种电池也可能充电,但循环性能不好,在充放电循环过程中,容易形成锂枝晶,造成电池内部短路,所以一般情况下这种电池是禁止充电的。

后来，日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。

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Li-ion 的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。

Li-ion 就像一把摇椅，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来回奔跑。

所以Li-ion 又叫摇椅式电池。

2.锂离子电池电池有哪几部分组成？（1）电池上下盖（2）正极——活性物质为氧化锂钴（3）隔膜——一种特殊的复合膜（4）负极——活性物质为碳（5）有机电解液（6）电池壳（分为钢壳和铝壳两种）3.锂离子电池电池有哪些优点？哪些缺点？锂离子电池具有以下优点：1）单体电池的工作电压高达3.6-3.8V：2）比能量大，目前能达到的实际比能量为100-115Wh/kg 和240-253Wh/L（2 倍于Nl-Cd，1.5 倍于Ni-MH）,未来随着技术发展,比能量可高达150Wh/kg 和400 Wh/L3）循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000 次.对于小电流放电的电器,电池的使用期限将倍增电器的竞。

锂离子电池的基本知识

锂离子电池的基本知识一般而言,电池有三部分构成:1.锂离子电芯2.保护电路(pcm)3.外壳即胶壳锂离子电芯是一种新型的电池能源，它不含金属锂，在充放电过程中，只有锂离子在正负极间往来运动，电极和电解质不参与反应。

锂离子电芯的能量容量密度可以达到300wh，重量容量密度可以达到125wh。

一、电芯原理锂离子电芯的反应机理是随着充放电的进行，锂离子在正负极之间嵌入脱出，往返穿梭电芯内部而没有金属锂的存在，因此锂离子电芯更加安全稳定。

其反应示意图及基本反应式如下所示：二、电芯的构造锂电池的负极材料是锂金属，正极材料是碳材。

习惯上称为锂电池。

锂离子电池的正极材料是氧化钴锂，负极材料是碳材。

为了区别于传统意义上的锂电池，称之为锂离子电池。

锂离子电池的主要构成:（1）电池盖（2）正极----活性物质为氧化钴锂(钴酸锂)（3）隔膜----一种特殊的複合膜（4）负极----活性物质为碳（5）有机电解液（6）电池壳电芯的正极是licoo2加导电剂和粘合剂，涂在铝箔上形成正极板，负极是层状石墨加导电剂及粘合剂涂在铜箔基带上，目前比较先进的负极层状石墨颗粒已採用奈米碳。

根据上述的反应机理，正极採用licoo2、linio2、limn2o2，其中licoo2本是一种层结构很稳定的晶型，但当从licoo2拿走xli后，其结构可能发生变化，但是否发生变化取决于x的大小。

通过研究发现当x>时li1-xcoo2的结构表现为极其不稳定，会发生晶型瘫塌，其外部表现为电芯的压倒终结。

所以电芯在使用过程中应通过限制充电电压来控制li1-xcoo2中的x值，一般充电电压不大于那幺x小于，这时li1-xcoo2的晶型仍是稳定的。

负极c6其本身有自己的特点，当第一次化成后，正极licoo2中的li被充到负极c6中，当放电时li回到正极licoo2中，但化成之后必须有一部分li留在负极c6中，心以保证下次充放电li的正常嵌入，否则电芯的压倒很短，为了保证有一部分li留在负极c6中，一般通过限制放电下限电压来实现。

锂离子电池介绍

如果发现锂离子电池膨胀，应立即停止使用该电池，因为这可能是电池内部短路或过充的迹象，可能导致爆炸或火灾等安全问题。
电池的保养与维护
定期检查
定期检查锂离子电池的外观、连接和性能，以确保电池正常工作并避免潜在的安全问题。
清洁
使用干燥的布或纸巾清洁锂离子电池的表面，以去除灰尘和污垢，保持电池外观整洁并确保散热良好。
电池检测与包装
对电池进行性能检测，确保其符合规格要求，并进行包装。
生产设备与设施
材料混合设备
用于混合正负极材料和电解液的设备。
涂布设备
用于将正负极材料涂布在金属箔上的设备。
干燥设备
用于去除电极材料中的水分和气体的设备。
检测与包装设备
用于对电池进行性能检测和包装的设备。
注液与密封设备
用于将电解液注入电芯中并进行密封的设备。
充电和存储
在充电和存储过程中，应遵循制造商的指示，确保锂离子电池得到适当的充电和存储，以保持其性能和延长其寿命。
06
锂离子电池的发展趋势与未来展望
技术创新与突破
固态电解质
固态电解质是下一代锂离子电池的关键技术，具有更高的能量密度和安全性，能够解决现有锂离子电池的安全问题和寿命问题。
锂硫电池
材料准备
根据电池规格和性能要求，选择合适的正负极材料、电解液和隔膜。
涂布与碾压
将正负极材料涂布在金属箔上，并进行碾压，以调整其厚度和密度。
干燥与除气
去除涂布后的电极材料中的水分和气体，以确保电池性能稳定。
卷绕与组装
将正负极、隔膜和集流体等材料卷绕在一起，组成电池的电芯。
注液与密封
将电解液注入电芯中，并进行密封，以形成完整的电池结构。

锂离子电池知识介绍

放电时则相反，锂离子从负极脱嵌，通过电解质和隔膜，嵌入到正极中。
二、锂离子电池工作原理
锂离子电池工作原理图
四、锂离子电池各组成部分工作原理说明
• 正极材料：
当电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反之。一般采用嵌锂过渡金属氧化物做正极，如LiCoO2、LiNiO2、 LiMn2O4、LiFePO4 等，正极的作用就是提供锂源和存储锂离子。
• 负极材料：
做为负极的材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物，如各种碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纤维、中间相小球碳素等和金属氧化物，包括SnO、SnO2、锡复合氧化物SnBxPyOz等，负极的作用就是存储从正极嵌入的锂离子。
四、锂离子电池各组成部分工作原理说明
• 电解液：
电解液的电解质为无机盐LiPF6，溶剂主要是一些有机物液体， PC（碳酸丙烯酯），EC（碳酸乙烯酯），DMC（碳酸二甲酯），DEC （碳酸二乙酯），EMC（碳酸甲乙酯）等。
随着技术及产品研究的深入，锂离子电池的应用范围将会进一步扩大，将会遍及到我们生活中的各个领域。
锂电实验室刘云峰
• 外壳：
电池组装完成后，放置到电池外壳中。外壳类型有铝壳、钢壳、铝塑膜等。外壳的作用就是能够安全、密封的存放电芯及电解液。
三、锂离子电池各组成部分工作原理说明
• 锂离子电池充电原理图
锂离子电池组装完成后，首先要对电池进行充电激活，锂离子电池的充电过程分三个阶段：预充电阶段；恒流充电阶段；恒压充电阶段。预充电阶段是在电池电压低于3V时，电池不能承受大电流的充电，这时有必要以小电流对电池进行浮充；恒流充电阶段，当电池电压达到3V时，电池可以承受大电流的充电，这时应以恒定的大电流充电，以使锂离子快速均匀转移；恒压充电阶段，当电池电压达到4.2V时，达到了电池承受电压的极限，对电池进行进行恒压充电。

《锂离子电池介绍》课件

性能有重要影响。
发展趋势
寻找高比容量、高稳定性、低成本的负极材料
是当前的研究重点。
电解液
作用
电解液在锂离子电池中起到传输锂离子的作用，是电池内部
电荷转移的媒介。
种类
主要包括有机电解液和无机电解液。
性能特点
电解液的离子电导率、电化学稳定性、闪点等对电池的安全性能和使用寿命有重要影响。
发展趋势
安全问题
锂离子电池在过充、过放、高温等条件下可能发生燃烧或爆炸，对使用者和环境造成威胁。
解决方法
采用高安全性的材料，如阻燃电解质和高温稳定的正负极材料。同时，加强电池管理系统，防止电池过充和过放，并实时监测电池温度和电压，确保电池在安全范围内工作。
锂离子电池的回收与再利用问题
回收与再利用问题
随着锂离子电池的大规模应用，废旧电池的处理和资源回收成为了一个重要的问题。
锂离子电池的种类
圆柱形锂离子电池
常见于电子产品，如手机、笔记本电脑等。
方形锂离子电池
扣式锂离子电池
常用于小型电子设备，如手表、计算器等。
适用于电动汽车、储能系统等领域。
锂离子电池的应用领域
01
02
03
电子产品
由于其高能量密度和较长的使用寿命，锂离子电池广泛应用于手机、笔记本电脑等电子产品。
开发新型电解液体系以提高电池性能和安全性是当前的研究
重点。
隔膜
作用
隔膜在锂离子电池中起到隔离正负极，防止短路的作用，同时允许锂离子的通过。
性能特点
隔膜的孔径、孔隙率、透气性等对电池的充放电性能和使用寿命有重要影响。
种类
主要包括聚烯烃隔膜和聚酯隔膜等。
发展趋势

锂离子电池的详细介绍

锂离子电池的详细介绍
目录
CONTENTS
• 锂离子电池概述 • 锂离子电池的构成 • 锂离子电池的性能特点 • 锂离子电池的生产流程 • 锂离子电池的回收与处理 • 锂离子电池的发展趋势与挑战
01 锂离子电池概述
定义与工作原理
定义
锂离子电池是一种二次电池，通过锂离子在正负极之间的迁移实现电能的储存与释放。
处理方法
火法处理
火法处理是一种高温熔炼方法，可以将锂离子电池中的有价金属提取出来。该方法适用于处理量大、金属含量较高的废旧电池。
湿法处理
湿法处理是一种化学溶解方法，通过酸、碱等化学试剂将锂离子电池中的有价金属浸出，再通过沉淀、萃取等手段回收金属。该方法适用于处理量较小、金属含量较低的废旧电池。
要求。
负极材料
负极材料
是锂离子电池中用于存储锂离子的部分，常用的负极材料包括石墨、钛酸锂等。
负极材料的特性
决定了电池的充放电性能、能量密度和使用寿命。负极材料需要具备高容量、良好的电导率和稳定性。
负极材料的选用
根据不同的应用场景选择合适的负极材料，以满足不同的性能要求。
电解液
电解液
是锂离子电池中传输锂离子的介质，对电池的充放电性能和使用寿命有重要影响。
聚合物锂离子电池
具有较高的能量密度和较轻的重量，常见于移动设备、无人机等。
锂离子电池的应用领域
消费电子产品
手机、平板电脑、数码相机等。
电动汽车
电动汽车的主要动力来源，提供长续航里程。
能源储存
用于可再生能源系统的储能，如太阳能和风能。
航空航天
用于小型无人机和航空模型的电源。
02 锂离子电池的构成

13-一文全面了解锂电池

3
1.2 电池的分类
电池
可充电电池
一次性电池
镍镉电池锂离子电池镍氢电池铅酸电池
锂电池碳性电池和碱性电池
液态锂离子电池聚合物锂离子电池锂铁电池锂锰电池锂亚电池
4
1.3 锂离子电池的定义
锂离子电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。正极采用含锂化合物LiXCoO2、LiXNiO2 、LiXMnO2 、LiFePO4和三元复合材料LiCoxNiyMnzO2。负极采用层间化合物石墨C。
3.7V系列的锂离子电池的循环次数在500次以上。 3.2V系列的锂离子电池的循环次数在1000次以上。
五锂离子电池的应用
5.1 便携式电子产品
MP3/MP4/MP5 产品简介：便携式音乐播放器、视频播放器等笔记本产品简介：手提电脑、掌上电脑、一体式平板电脑等
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手机产品简介：手机等便携式设备数码相机产品简介：便携式数码相机、单反相机、卡式数码相机等产品
6 个数字，前2 个数字表示厚度，中间2 个表示宽度，后面2 个表示高度 (长度)，单位为mm。
ICP 053353 就是厚度为5mm，宽度为33mm，高度(长度)为53mm 的方形电池。
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4.3 锂离子电池和其它二次电池性能比较
电池类型工作电压质量比能量体积比能量充电方法充电终点控制工作温度循环次数/80% 自放电/月/室温
5 个数字，前2 个数字表示直径，后3 个数字表示高度，单位都为mm。
如：ICR 18650 就是直径为18mm，高度为65mm 的通用的18650 圆柱形电池。
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4.2 方形锂离子电池的命名
方形电池，3 个字母后跟6 个数字， 3 个字母，前两个字母的意义和圆柱形一样，后一个字母为P 表示为方形。

锂离子电池概述

锂离子电池概述1.介绍锂离子电池作为最新一代的“21世纪绿色二次电池”，与常用的铅酸蓄电池，镉镍电池，氢镍电池等二次电池相比，具有开路电压高，能量密度大，使用寿命长，无记忆效应，无污染及自放电小等优点。

自1990年诞生以来，短短几年内就获得了迅猛的发展，全球锂离子电池销售总额已超过了镉镍电池、氢镍电池的总和。

目前，锂离子电池已广泛应用于移动电话，笔记本电脑，摄相机，家用电器等。

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。

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电池被称为“摇椅式（Rocking Chair）电池”。

1980年，M. Armand等人首先提出用嵌锂化合物来代替二次锂电池中的金属锂负极，并提出“摇椅式电池”（rocking chair battery）的概念。

嵌锂化合物代替二次锂电池中的金属锂负极，电池的安全性大为改善，并且具有良好的循环寿命，同时电池的充放电效率也得到提高。

1990年日本Sony公司研制出以石油焦为负极、LiCoO2为正极的锂离子二次电池。

锂电池分为液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLB)2类。

其中，液态锂离子电池是指Li+嵌入化合物为正、负极的二次电池。

电池正极采用锂化合物LiCoO2或LiMn2O4，负极采用锂-碳层间化合物。

锂电池是迄今所有商业化使用的二次化学电源中性能最为优秀的电池，相比与其它电池，锂电池具有很多优点。

(1)比能量高，无论是体积比能量，还是重量比能量，锂电池均比铅酸蓄电池高出三倍以上。

由此决定了锂电池体积更小、重量更轻，其市场消费感觉很好。

(2) 循环寿命长，锂电池用于电动助力车的循环寿命一般在800次以上，采用磷酸铁锂正极材料的锂电池可以达到2000次左右，超出铅酸蓄电池1.5倍至5倍以上。

这大大降低了锂电池的使用成本，提高了消费者的使用便利程度。

(3) 具有较宽的充电功率范围，这是锂电池具有的独特优势。