锂电池全面安全知识培训

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在欧盟市场“CE”标志属强制性认证标志,不论是欧盟内 部企业生产的产品,还是其他国家生产的产品,要想在欧盟市场 上自由流通,就必须加贴“CE”标志,以表明产品符合欧盟《技 术协调与标准化新方法》指令的基本要求。这是欧盟法律对产品 提出的一种强制性要求。
CE两字,是从法语“Communate Europpene” 缩写而 成,是欧洲共同体的意思。欧洲共同体后来演变成了欧洲联盟 (简称欧盟)。
锂电池全面安全知识培训
1:常见电池分类 2:锂电池的基础知识 3:锂电池的应用场合 4:电芯品牌的鉴别 5:电池保护板浅谈 6:电池的相关认证 7:关于电池的安全问题 8:电池的价格组成与核算 9:公司锂电池的发展方向
常见电池分类
一次电池(不可充电电池) 金属锂电池:锂锰电池、锂亚电池、锂铁电池 干电池:锌锰干电池、碱性锌锰电池 贮备电池:银锌电池
硬件保护充电控制








IC


+
-
充电
硬件保护充电控制









IC

+
-
充电
硬件保护充电控制









IC

+
-
充电
硬件保护充电控制









IC

+
-
充电
硬件保护充电控制







IC

3.8-4.1V 电 量
+
-
充电
此时充电控制MOS打开
硬件保护放电控制
锂离子电池主要结构成分
●正极材料(钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰酸锂、 镍钴酸锂等及其混合物)
●负极材料(人造石墨、改性天然石墨等) ●隔膜材料(聚乙烯薄膜、聚丙烯薄膜或两者的复合膜) ●电解液(EC、PC、DEC、DMC、EMC等溶剂和六氟 磷酸锂配成的溶液) ● 正负极端子(正负极耳) ● 外壳(钢壳、铝壳、铝塑膜)
柱式电芯
三洋电芯
红色透明外包软PVC材质唯有三洋独有,所有电芯均统 一包装,容量级别和类型区别在正极绝缘帽颜色
松下电芯
松下独有的点阵标示,所有电芯均统一包装,容量级别和类型 区别在PVC颜色
索尼电芯
索尼标 示
批号,区域 号
UL认证标 志
LG电芯
LG标示
生成批号,区域, 客户代码
三星电芯
配对代 号
●铝壳锂离子电池 铝壳锂离子电池由于质量较轻且安全性稍优于钢壳锂离 子电池,目前已成为手机电池的主力军。由于铝壳开模成本 较高,因此型号比较少,且订单起订量要求较高,主要型号 集中于一些常见手机电池型号。 ●软包装锂离子电池 软包装锂离子电池由于其质量轻,开模成本较低,安全 性高等优点,逐步在扩大其市场份额。主要应用于数码产品, 目前也逐渐往手机、笔记本电脑、电动工具等市场发展。可 以预见在未来几年内软包装锂离子电池的市场份额还将继续 稳步扩大,应用范围更加广泛,因外包为铝塑膜,抗压力很 弱,限于目前国内封装厂的技术和环境限制,发生鼓胀的比 例还是较为偏高。
项目
钴酸锂(LiCoO2)
振实密度(g/cm3) 比表面积(m2/g)
克容量(mAh/g) 电压平台(V) 循环性能 过渡金属 原料成本 环保 安全性能 适用领域
2.8~3.0 0.4~0.6 135~140
3.7 ≥500次
贫乏 很高 含钴 差 中小电池
锂镍钴锰三元 (LiNiCoMnO2)
锰酸锂(LiMn2O4)
●钢壳锂离子电池 1:早期角形锂离子电池大多为钢壳,多用于手机电池,后由于钢壳 重量比能量低,且安全性差,逐步被铝壳和软包装锂离子电池所替代。 目前仍有一些小厂采用钢壳制作B品手机电池和一些低附加值的MP3,MP4 电池。 2:但在柱式锂电池当中,有另外一种景象,绝大部分厂商都以钢材 作为电池外壳材质,因为钢质材料的物理稳定性,抗压力远远高于铝壳 材质,在各个厂家的设计结构优化后,安全装置已经放置在电池芯内部, 钢壳柱式电池的安全性已经达到了一个新的高度,君不见目前绝大部分 的笔记型电脑电池的电芯均以钢壳作为载体的。
主流保护IC提供商
●硬件保护系列 日系主流:精工、理光、美之美、三菱 台系主流:新德、富晶 ●软件保护系列 美系:德州仪器、美信 日系:索尼、三菱 台系:O2、ATMEL
硬件保护和软件保护的对比
●硬件保护 电路的保护参数是预先在IC内部设定好的,外部无法更改 保护参数,优点是性能稳定价格低廉,缺点是参数只能一 对一对号入座。 ●软件保护 智能保护芯片的保护参数可以通过上位机电脑对线路板进 行设定编程,以达到最终想要的保护参数,优点是通用性 强,应用范围广,缺点是价格昂贵,软件操作稍复杂。
主题以目前主流硬件保护IC厂家 精工(SEIKO)作为参考范例
主流单节保护原理图
S-8261系列电路
主流两节保护原理图
S-8242系列电路
S-8232系列电路
ห้องสมุดไป่ตู้
主流三节保护原理图
S-8254A系列三节接线电路
主流四节保护原理图
S-8254A系列四节电路
采用BQ26500单节智能电池硬件保护原理图
二次电池(可充电电池) 可充电电池:铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锌空气电池、液态锂离子电池、 聚合物锂离子电池
其它电池(只能发电,不能储电) 燃料电池:氢氧燃料电池、直接甲醇燃料电池 太阳能电池:单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池、非晶硅太阳能电池、光 敏化学太阳能电池
锂电池与其他二次电池的对比
磷酸铁锂(LiFePO4)
2.0~2.3 0.2~0.4 140~180
2.2~2.4 0.4~0.8 90~100
1.0~1.4 12~20 130~140
3.5 ≥500次
贫乏
3.8 ≥300次
丰富
3.2 ≥2000次 非常丰富

低廉
低廉
含镍、钴
无毒
无毒
较好
良好
优秀
小电池/小型动力电池 动力电池、低成本电池 动力电池/超大容量电源
华粤宝、创明、豪鹏、德朗能、毅力
●国外主要铝壳锂离子电池供应商 SANYO 、LG、SAMSUNG 、PANASONIC ●国外主要锂聚合物电池供应商 SONY、SAMSUNG ●国内主要铝壳锂离子电池供应商 比亚迪、力神、光宇、比克、邦凯 ●国内主要锂聚合物电池供应商
ATL 、力神、优科 ●国内主要软包锂离子电池供应商 优科、精进能源、力神、光宇、 TCL 、邦凯、美拜
保护板背 面
普通四节保护板
大电流普通四节保护板
大电流带虚拟电量显示及充放电独立 的四节保护板
带I2C通讯协议和电量平衡的智能 大电流七节软件控制保护板
锂电池的相关认证
●CE认证 ●UL认证 ●3C认证 ●RoHS指令
锂电池的相关认证
CE认证
“CE”标志是一种安全认证标志,被视为制造商打开并 进入欧洲市场的护照。凡是贴有“CE”标志的产品就可在欧盟各 成员国内销售,无须符合每个成员国的要求,从而实现了商品在 欧盟成员国范围内的自由流通。








IC


+
-
放电
硬件保护放电控制









IC

+
-
放电
硬件保护放电控制









IC

+
-
放电
硬件保护放电控制









IC

+
-
放电
STOP 硬件保护放电控制







IC

电 压
2.3-2.5V
+
-
放电
此时放电控制MOS打开
主流硬件保护电路原理图
锂电池的相关认证
UL认证
UL是英文保险商试验所(Underwriter Laboratories Inc.)的 简写。UL安全试验所是美国最有权威的,也是界上从事安全试验 和鉴定的较大的民间机构。它是一个独立的、非营利的、为公共 安全做试验的专业机构。它采用科学的测试方法来研究确定各种 材料、装置、产品、设备、建筑等对生命、财产有无危害和危害 的程度;确定、编写、发行相应的标准和有助于减少及防止造成 生命财产受到损失的资料,同时开展实情调研业务。总之,它主 要从事产品的安全认证和经营安全证明业务,其最终目的是为市 场得到具有相当安全水准的商品,为人身健康和财产安全得到保 证作出贡献。就产品安全认证作为消除国际贸易技术壁垒的有效 手段而言,UL为促进国际贸易的发展也发挥着积极的作用。
项目 能量密度(Wh/kg)
循环寿命 快速充电时间(h)
耐过充能力 自放电(/月) 单体电压(V) 负载电流(峰值) 负载电流(最佳值) 工作温度(℃)
维护要求 典型价格(相对值)
环境影响 记忆效应 耐滥用性 运输问题
镍镉电池 45~80 1500 1 中等 20% 1.25 20C 1C -40~60 30~60天 50
目前广受关注的一种新兴锂离子电池材料,其突出特点是安全性非常好,
不会爆炸,循环性能非常优秀可达到2000周,这些特点使其非常适合电动 汽车、电动工具等领域。其标称电压只有3.2-3.3V,因此其保护线路部分也 与常用锂离子电池有所区别,但他的缺点也比较明显,能量密度远低于钴 酸锂和三元材料。
锂离子电池正极材料的特性
锂电池的相关认证
3C认证
就是中国强制性产品认证制度,英文名称China Compulsory Certification, 英文缩写CCC。 3C认证的全称为”强制性产品认证制度”,它是各国政 府为保护消费者人身安全和国家安全、加强产品质量管理、依照法律法规 实施的一种产品合格评定制度。 我国政府为兑现入世承诺,于2001年12 月3日对外发布了强制性产品认证制度,从2002年5月1日起,国家认监委 开始受理第一批列入强制性产品目录的19大类132种产品的认证申请。 它 是我国政府按照世贸组织有关协议和国际通行规则,为保护广大消费者人 身和动植物生命安全,保护环境、保护国家安全,依照法律法规实施的一 种产品合格评定制度。主要特点是:国家公布统一目录,确定统一适用的 国家标准、技术规则和实施程序,制定统一的标志标识,规定统一的收费 标准。凡列入强制性产品认证目录内的产品,必须经国家指定的认证机构 认证合格,取得相关证书并加施认证标志后,方能出厂、进口、销售和在 经营服务场所使用。
锂离子电池 110~160 500 2~4 低 10% 3.6 2C 1C或更低 -20~60 不需 100 环境友好 无 低 受限制
聚合物锂离子电池 ~160 500 2~4 低 10% 3.6 2C
1C或更低 -20~60 不需
100 环境友好
无 中等 受限制
锂离子电池的基础知识
锂离子电池外壳的分类
含有毒金属 有 高
无限制
镍氢电池 60~120 300~500
2~4 低 30% 1.25 5C 0.5C或更低 -20~60 60~90天 60 轻微毒性 轻微 高 无限制
铅酸电池 30~50 200~300 8~16 高 5% 2 5C 0.2C -40~60 3~6月 25
环境污染 无 低
受限制
●锂镍钴锰三元正极材料
一种在容量与安全性方面比较均衡的材料,循环性能好于正常钴酸锂,
前期由于技术原因其标称电压只有3.5-3.6V,在使用范围方面有所限制, 但到目前,随着配方的不断改进和结构完善,电池的标称电压已达到3.7V, 在容量上已经达到或超过钴酸锂水平,全球5大电芯品牌SANYO, PANASONIC,SONY,LG,SAMSUNG已推出三元材料的电芯,相当部分的 笔记型电池线都用三元材料的电芯替换了之前的钴酸锂电芯,SANYO, SAMSUNG柱式电池方面更是全面停产钴酸锂电芯转向三元电芯的制造,目 前国内外小型的高倍率动力电池大部分使用三元正极材料。 ●磷酸铁锂正极材料
锂离子电池的工作原理




锂电池的应用场合
消费类电子
消费类电子
消费类电子
消费类电子
消费类电子
高端消费类电子
工业工具类电子
新型电子产品
仪器仪表产品
仪器仪表产品
仪器仪表产品
医用设备仪器产品
行政办公产品
电芯品牌的鉴别
●国外主要圆柱锂离子电池供应商 SANYO、SONY、PANASONIC、LG、SAMSUNG 等 ●国内主要一线圆柱锂离子电池供应商 力神、比克、 ATL等 ●国内主要二线圆柱锂离子电池供应商
采用BQ20Z75多节智能SMBUS通讯协议软件电池原理图
保护板实物图
18650专用3.7V单节板
普通两节7.4V保护板 带温度开关的两节7.4V保护板
带电量管理两节7.4V智能硬件保护板
普通三节11.1V保护板
大电流三节11.1V保护板
带SMBUS通讯协议的三节大电流硬件保护板
保护板正 面
容量标示 2200mah
批号
三星 SDI标

比克电芯
比克标示
配组代 号
创明电芯
德赛聚能电芯
德赛的开 头英文字

电池满载电 量
批号,生产 日期信息条

锂电池保护板浅谈
锂电池(可充型)之所以需要保护,是 由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材 料决定了它不能被过充、过放、过流、短路 及超高温充放电,因此锂电池锂电组件总会 跟着一块精致的保护板出现。
锂离子电池正极材料的分类
●钴酸锂正极材料 目前用量最大最普遍的锂离子电池正极材料,其结构稳定、 比容量高、综合性能突出、但是其安全性差、成本非常高, 主要用于中小型号电芯,标称电压3.7V。 ●锰酸锂正极材料 一种成本低、安全性好的正极材料,但是其材料本身并不 太稳定,容易分解产生气体,因此多用于和其它材料混合 使用,以降低电芯成本,但其循环寿命衰减较快,容易发 生鼓胀,寿命相对短,主要用于大中型号电芯,动力电池 方面,其标称电压为3.8V。
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