锂离子电池基础知识
培训教程锂离子电池基础知识
04
工作原理图解
工作原理图解可以清晰地展示锂 离子电池的充电和放电过程。
通过图解，可以直观地看到电子 和锂离子的传递过程以及锂原子
的嵌入过程。
工作原理图解对于理解锂离子电 池的工作原理非常重要，可以帮 助人们更好地了解和掌握这一技
术。
03
锂离子电池的构造
正极材料
正极材料是锂离子电池中最为关键的材料之一，它决定了电池的能量密度、充放电 性能和使用寿命。
容量与能量密度
容量
表示电池可以存储的电量，通常 以mAh（毫安时）或Ah（安时） 为单位。容量越大，电池的续航 能力越强。
能量密度
表示电池的能量与体积的比值， 单位为Wh/L（瓦时每升）或 Wh/kg（瓦时每千克）。能量密 度越高，电池的体积和重量越小 。
循环寿命
• 循环寿命：表示电池可以充放电的次数。循环寿命越长， 电池的使用寿命越长。
对环境的影响与可持续发展
资源消耗
锂离子电池的制造过程需要大量原材料，如锂、钴等稀有金属，应 采取有效措施降低资源消耗，并寻求可再生和环保的替代品。
回收利用
建立完善的回收体系，对废旧锂离子电池进行回收和再利用，以减 少对环境的负面影响。
绿色生产
推动绿色生产技术，降低生产过程中的能耗和排放，实现锂离子电池 产业的可持续发展。
培训教程锂离子电池基础知 识
contents
目录
• 锂离子电池简介 • 锂离子电池的工作原理 • 锂离子电池的构造 • 锂离子电池的性能指标 • 锂离子电池的充电与保养 • 锂离子电池的发展趋势与未来展望
01
锂离子电池简介
定义与特性
总结词
锂离子电池是一种高能量密度、可充电的电池，具有高效、环保、安全等特性。
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3.锂离子电池的主要构成
❖ 正极 ❖ 负极 ❖ 电解液 ❖ 隔膜 ❖ 外壳与电极引线。
4.锂离子电池的分类
❖ 按电池电解质分：液态锂离子电池 、聚合物锂离子电池 ❖ 按电池外壳分 ：铝壳电池、钢壳电池、软包电池 ❖ 按电池形状分 ：圆柱形电池（ 例18650、26650 ） 、方形
120
300 0 ～ 60 有 ＜ 10 有毒 固定
1.2 50 ～ 80
100 ～ 120
500 0 ～ 60 有 ＜ 30 有毒 固定
3.6 100 ～ 140
200 ～ 280
＞ 500 - 20 ～ 60 无 ＜5 轻毒 固定
3.6 ～ 3.7 160 ～ 190
260 ～ 370
＞ 500 -20 ～ 60 无 ＜5 无毒 任意形状
锂离子电池的充放电制式
❖ 充电制式：恒流充电 恒压充电 ❖ 放电制式：恒流放电 恒阻放电
锂离子电池的充放电曲线图
锂离子电池的优缺点
❖ 优点： ❖ 开路电压高，单体电池电压在3.6～3.8V ❖ 比能量高 ❖ 循环寿命长，自放电小 ❖ 无记忆性，可随时充放电，对环境污染小 ❖ 缺点： ❖ 过充放电保护问题 ❖ 电池成本高 ❖ 大电流放电性能不好， ❖ 电解液是有机溶剂的锂盐溶液，一旦漏液会引起起火，爆炸
聚合物电池重量较同等容量规格的钢壳锂电轻40%，较铝壳电池轻20%。 4.容量大
聚合物电池较同等尺寸规格的钢壳电池容量高10～15%，较铝壳电池高5～10%，成为彩屏手机及彩 信手机的首选，现在市面上新出的彩屏和彩信手机也大多采用聚合物电芯。 5.内阻小
聚合物电芯的内阻较一般液态电芯小，目前国产聚合物电芯的内阻甚至可以做到35mΩ以下，极大的 减低了电池的自耗电，延长手机的待机时间，完全可以达到与国际接轨的水平。这种支持大放电电流的 聚合物锂电更是遥控模型的理想选择，成为最有希望替代镍氢电池的产品。 6.形状可定制
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。
锂离子电池基础知识
1.3命名方法 命名方法 锂离子电池的型号命名，一般由英文字母和阿拉伯数字组成。 锂离子电池的型号命名，一般由英文字母和阿拉伯数字组成。 个字母表示电池采用的负极体系： ①第1个字母表示电池采用的负极体系：字母Ⅰ表示采用具有嵌入特性负 个字母表示电池采用的负极体系 字母Ⅰ 极锂离子电池体系，字母L表示金属锂负极体系或锂合金负极体系 表示金属锂负极体系或锂合金负极体系。 极锂离子电池体系，字母 表示金属锂负极体系或锂合金负极体系。 个字母表示电极活性物质中占有最大质量比例的正极体系。 ②第2个字母表示电极活性物质中占有最大质量比例的正极体系。字母 个字母表示电极活性物质中占有最大质量比例的正极体系 字母C 表示钴基正极，字母N表示镍基正极 字母M表示锰基正极 字母V表示钒 表示镍基正极， 表示锰基正极， 表示钴基正极，字母 表示镍基正极，字母 表示锰基正极，字母 表示钒 基正极。 基正极。 个字母表示电池形状， 表示圆柱形电池， ③ 第3个字母表示电池形状，字母 表示圆柱形电池，字母 表示方形电 个字母表示电池形状 字母R表示圆柱形电池 字母P表示方形电 池。 圆柱形锂离子电池在三个字母后用两位阿拉伯数字表示电池的直径， ④ 圆柱形锂离子电池在三个字母后用两位阿拉伯数字表示电池的直径， 单位： 取整数。三个字母和两位阿拉伯数后用3位阿拉伯数字表示电池 单位：mm 取整数。三个字母和两位阿拉伯数后用 位阿拉伯数字表示电池 高度，单位mm×10取整数。 高度， 单位 ×10取整数。 当上述两个尺寸中至少有一个尺 取整数 寸大于或等于100mm时 100mm 寸大于或等于100mm时，在表示直径的数字和高度的数字之间添加分隔符号 “/”，同时该尺寸数字的位数相应增加。 ，同时该尺寸数字的位数相应增加。 ICR18650 ICR20 20/ 例：ICR18650 ICR20/1050 方形锂离子电池在三个字母后用两位阿拉伯数字表示电池的厚度， ⑤ 方形锂离子电池在三个字母后用两位阿拉伯数字表示电池的厚度，单 取整数。 位：mm 取整数。在三个字母和两位阿拉伯数字后再用两位阿拉伯数字表示 电池的宽度，单位: 取整数。 电池的宽度，单位:mm 取整数。 最后又用两位阿拉伯数字表示电池的高度，单位: 取整数。 最后又用两位阿拉伯数字表示电池的高度，单位:mm 取整数。 当电池的上述三个尺寸中至少有一个尺寸大于或等于100mm时 在表示厚度、 100mm 当电池的上述三个尺寸中至少有一个尺寸大于或等于100mm时，在表示厚度、 宽度和高度的数字之间添加分隔符号“ ， 宽度和高度的数字之间添加分隔符号“/”，同时该尺寸数字的位数相应增 加。 当电池的上述三个尺寸中至少有一个尺寸小于1mm时 mm×10取整数表示 当电池的上述三个尺寸中至少有一个尺寸小于1mm时，用mm×10取整数表示 苏州星恒电源有限公司 该尺寸，并在整数前添加字母t 该尺寸，并在整数前添加字母t。 ICP083448 ICP08 34/ 08/ ICPt73448 例：ICP083448 ICP08/34/150 ICPt73448
锂电池百科知识
锂电池百科知识
锂电池是一种充电电池，使用锂离子在正负两极之间移动来存储和释放电能。
它是目前最常见的可充电电池之一，广泛应用于电动汽车、手机、笔记本电脑、无人机和其他便携式电子设备中。
以下是有关锂电池的一些基本知识：
1. 成分：锂电池由正极、负极、电解质和隔膜组成。
正极通常使用氧化钴、磷酸铁锂等材料，负极通常使用石墨或锂钛酸锂等材料。
2. 工作原理：锂电池的工作原理是在充电时，锂离子通过电解液中的电解质移动从正极向负极，负极材料将锂离子插入其晶格中进行储存。
在放电时，锂离子从负极移动到正极，通过外部电路释放电能。
3. 优点：锂电池具有高能量密度、长循环寿命、轻便和无记忆效应的优点。
它们还具有较低的自放电速度和较少的环境污染。
4. 缺点：锂电池的缺点包括较高的成本、安全性问题（例如过充、过放、过热可能导致爆炸或火灾）以及对稀有资源的依赖（锂）。
5. 类型：常见的锂电池类型包括锂离子电池（Li-ion）、锂聚
合物电池（Li-polymer）和锂铁磷酸电池（LiFePO4）。
Li-ion
电池是最常见的一种，具有良好的能量密度和循环寿命。
Li-
polymer电池具有更高的安全性和柔性设计能力。
LiFePO4电池具有更高的安全性和较长的循环寿命，但能量密度较低。
6. 充电和保养：为了延长锂电池的寿命，需要遵循正确的充电和使用方法，如避免过充和过放、避免长时间存储在高温环境中、使用合适的充电器等。
总之，锂电池是一种常见的充电电池，具有广泛的应用前景，并且随着技术的不断进步，它的能量密度和循环寿命还将继续改善。
锂离子电池基本知识
锂离子电池基本知识锂离子电池基本知识1、什么是Li-ion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锂金属，负极是碳。
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、Li-ion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、Li-ion电池有哪些优点？哪些缺点？Li-ion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争力.4）安全性能好,无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域：Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素：部分工艺（如烧结式）的Ni-Cd 电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但Li-ion根本不存在这方面的问题。
锂离子电池基础知识
一、锂离子电池基本原理
机理简介：
当对电池进行充电时，正极的含锂化合物有锂 离子脱出，锂离子经过电解液运动到负极。负极的 炭材料呈层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂 离子嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充 电容量越高。 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。 在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从 正极→负极→正极的运动状态。这就像一把摇椅， 摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就在摇椅两端 来回运动。所以锂离子电池又叫摇椅式电池。
自放电率又称荷电保持能力，是指电池在开路状 态下，电池所储存的电量在一定条件下的保持能力。 主要受电池的制造工艺、材料、储存条件等因素的影 响。是衡量电池性能的重要参数。
二、锂离子电池主要性能指标
• 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 要低。
二、锂离子电池主要性能指标
• 电压
开路电压是指电池在非工作状态下即电路中无电流流过时，
电池正负极之间的电势差。一般情况下，锂离子电池充满电后开 路电压为4.1—4.2V左右，放电后开路电压为3.0V左右。通过对 电池的开路电压的检测，可以判断电池的荷电状态。
工作电压又称端电压，是指电池在工作状态下即电路中有
电流流过时电池正负极之间的电势差。在电池放电工作状态下， 当电流流过电池内部时，不需克服电池的内阻所造成阻力，故工 作电压总是低于开路电压，充电时则与之相反。锂离子电池的放 电工作电压在3.6V左右。
二、锂离子电池主要性能指标
锂离子电池基础知识课件优秀课件
循环寿命
▪ 电池在完全充电后完全放电，循环进行，直 到容量衰减为初始容量的75%，此时循环次 数即为该电池之循环寿命
▪ 循环寿命与电池充放电条件有关 ▪ 锂离子电池室温下1C充放电循环寿命可达
方（角）形锂离子电池结构图
绝缘件 安全阀
垫圈 正极极耳
正极帽
盖板
隔膜
圆柱形锂离子电池结构图
密封 圈
绝缘圈
正极极耳 限流开关 隔膜
绝缘垫
软包装锂离子电池结构图
绝缘圈
锂离子电池结构——正极
正极极耳：铝带（约0.1mm厚）
正极基体：铝箔（约0.015mm厚)
作用：提供锂源
正极物质：钴酸锂+导电剂+PVDF
充电
LiCoO2 + C6 =放==电= Li1-xCoO2 + LixC6 放电时发生上述反应的 逆反应。
锂离子电池结构
▪ 正极 活性物质（LiCoO2\LiMnO2\LiNixCo1-xO2) 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
▪ 隔膜（PP+PE） ▪ 电解液（LiPF6 + DMC/ EC/ EMC) ▪ 外壳五金件（铝壳、盖板、极耳、绝缘片）
300-500次（行业标准），最高可达8001000次。
循环寿命
自放电
▪ 电池完全充电后，放置一个月。然后用1C放 电至3.0V，其容量记为C2；电池初始容量记 为C0；1-C2/C0即为该电池之月自放电率
▪ 行业标准锂离子电池月自放电率小于12%， 电池自放电与电池的放置性能有关，其大小 和电池内阻结构和材料性能有关
锂离子电池基础知识培训
锂离子电池基础知识培训什么是锂离子电池？锂离子电池是一种充电电池，广泛应用于移动设备、电动工具、电动车辆等领域。
它由一个或多个锂离子嵌入/脱嵌于正极和负极之间的物质构成，通过离子在电解质中的运动来实现充放电过程。
锂离子电池的构成锂离子电池由正极、负极、电解质和隔膜组成。
正极正极是锂离子电池中的一个关键部分，通常由锂化合物（如钴酸锂、磷酸铁锂）构成。
正极材料的选择直接影响了电池的性能和安全性。
负极负极一般采用石墨材料，在充电过程中起到储存锂离子的作用。
锂离子在充放电过程中通过负极与正极进行嵌入/脱嵌反应。
电解质电解质是锂离子电池中的重要组成部分，通常使用有机溶液（如碳酸盐溶液）或固体聚合物（如聚合物电解质）作为电池的电解质。
电解质的选择关系到电池的性能、寿命和安全性。
隔膜隔膜是位于正极与负极之间的层状物质，起到物理隔离正负极并允许离子通过的作用。
隔膜需要具备良好的离子传导性能和较高的机械强度，同时要防止正负极之间的直接接触。
锂离子电池的工作原理锂离子电池的工作原理可以分为充电和放电两个过程。
充电过程在充电过程中，外部电源通过电解质中的导电通路向正极输送电子，使得正极中的锂离子氧化成锂离子。
化学反应方程式如下：正极：LiCoO2 ⇌ Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-负极：聚合物x(C6) + xLi+ + xe- ⇌ LiCx + x(C6)整个充电过程中，锂离子从正极脱嵌，穿过电解质，并嵌入到负极的石墨结构中。
放电过程在放电过程中，正极中的锂离子与负极的石墨结构发生嵌入反应，释放出电子，并回流到外部电路。
化学反应方程式如下：正极：Li1-xCoO2 + xLi+ + xe- ⇌ LiCoO2负极：LiCx + x(C6) ⇌ 聚合物x(C6) + xLi+ + xe-整个放电过程中，锂离子从负极脱嵌，穿过电解质，并嵌入到正极的锂化合物中。
锂离子电池的优点锂离子电池相比于其他类型的电池，具有以下优点：1.高能量密度：锂离子电池的能量密度相对较高，能够提供很高的电能储存。
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电解液
电解液在锂离子电池中起到传输 锂离子的作用，对电池的充放电
性能和安全性具有关键作用。
电解液需要具备较高的离子电导 率、稳定性以及适当的闪点。
电解液的组成和性质对电池的能 量密度、充放电倍率和使用寿命
具有重要影响。
隔膜
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 的传输。
锂离子电池的应用领域
移动设备
手机、平板电脑、数码相机等。
储能领域
用于家庭储能、数据中心、可再生能源并网 等，提高能源利用效率和稳定性。
电动汽车与混合动力汽车
作为主要的动力源，提高车辆的续航里程和 性能。
其他领域
无人机、智能穿戴设备、航模等。
02
CATALOGUE
锂离子电池的组成结构
正极材料
正极材料是锂离子电池的重要组成部分，它决定了电池的能量密度、充 放电性能和使用寿命。常用的正极材料包括钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂等 。
使用注意事项
在使用锂离子电池时，需要遵循一些注意事项，以确保电 池的安全和有效使用。
首先，应避免将锂离子电池暴露在高温环境中，以防止电 池过热和性能下降。其次，应避免过度充电和过度放电， 以防止电池损坏和性能下降。此外，应遵循制造商的使用 说明，以确保电池的安全和有效使用。
维护与保养
为了保持锂离子电池的性能和延长其使用寿命，需要进行适当的维护和保养。
结合，释放能量。
放电特性曲线
放电特性曲线显示了电池放电过 程中电压、电流随时间的变化关 系，是评估电池性能的重要依据
。
充放电过程中的反应机理
反应类型
锂离子电池的充放电反应主要包括嵌入反应和脱出反应，即锂离子在正负极之间的迁移。
锂离子电池基础知识
电池基础知识培训资料一、锂离子电池工作原理与性能简介：1、电池的定义：电池是一种能量转化与储存的装置,它通过反应将化学能或物理能转化为电能,电池即是一种化学电源,它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极,两电极浸泡在能提供媒体传导作用的电解质中,当连接在某一外部载体上时,通过转换其内部的化学能来提供能源.2、锂离子电池的工作原理：即充放电原理.Li-ion的正极材料是氧化钴锂,负极是碳.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.所以,Li-ion又叫摇椅式电池.通俗来说电池在放电过程中,负极发生氧化反应,向外提供电子；在正极上进行还原反应,从外电路接收电子,电子从负极流到正极,而电流方向正好与电子流动方向相反,故电流经外电路从正极流向负极.电解质是离子导体,离子在电池内部的正负极之间定向移动而导电,阳离子流向正极,阴离子流向负极.整个电池形成了一个由外电路的电子体系和电解质的离子体系构成的完整放电体系,从而产生电能.正极反应：LiCoO2==== Li1-xCoO2+ xLi+ + xe负极反应：6C + xLi+ + xe- === Lix C6电池总反应：LiCoO2 + 6C ==== Li1-xCoO2 + LixC63、电池的连接：根据电池的电压与容量的需求,可以把电池做串联、并联及混连连接.a、串联：电压升高,容量基本不变；b、并联：电压基本不变,容量升高；c、混联：电压与容量都会升高；4、化学电池的种类：锂离子电池按电池外形来分类,可分为圆柱形、方形、钮扣形和片状形等.电池型号标识方法如下：1、圆柱形电池标识由3个字母加5个数字加1个字母加2或3个数字组成.2、方形电池标识由3个字母加6个数字加1或2个字母加2或3个数字组成组成.3、第一个字母I表示有内置锂离子电池.4、第二个字母表示电池的正极材料基于钴的电极.5、第三个字母表示电池的形状,R表示圆柱形电池,P表示方形电池、S表示软包装电池.6、圆柱形电池5个数字分别表示电池直径与高度,方形电池6个数字分别表示电池的厚、宽、高；单位mm.7、圆柱形电池第四个字母表示电池的级别,有A级、C级；最后2或3个数字表示电池的容量缩写.8、方形电池第四个字母表示电池壳体的材料,A表示铝壳,S表示钢壳,第五个字母R表示壳体边缘的形状.例如：圆柱形电池ICR18650A180例如：方形电池ICP533436AR65二、锂离子电池的主要构成：1、电池的构成：电池一般由电芯、Fuse或PTC、保护板或电路板、五金片、外壳以及一些辅料组成.一般锂离子电芯由正极片、负极片、隔膜纸、电解液、盖板盖帽、绝缘片、壳体铝塑膜、钢壳、铝壳等部件组成.正极片：活性物质为氧化锂钴,锂离子化合物LiCoO2/LiNiO2/LiMn2O4、导电剂Super-P、溶剂NMP、粘接剂PVDF和铝箔组成.负极片：活性物质为碳,碳粉CMP2、粘接剂SBR、添加剂CMC和铜箔组成.隔膜纸：PP、PE、PP/PE/PP；主要作用是绝缘并传导离子,除此之外,在安全上若电池内中短路温度升高时,隔膜纸亦具有Shut Down功能,造成内部电阻升高,避免Thermal Runway.电解液：有机电解液2、保护板：保护板通常包括控制IC、MOS开关及辅助配件NTC、ID存储器等.其中控制IC,在一切正常的情况下控制MOS开关导通,使电芯与外电路沟通,而当电芯电压或回路电流超过规定值时,它立刻控制MOS开关关断,保护电芯的安全.保护板的功能：1、过充保护：当电芯电压升到一定值时以下,保护板会切断充电回路；2、过放保护：当电芯电压低到一定值时以下,保护板会切断放电回路；3、短路保护：当电池正、负极两端短路时,可迅速切断回路,保护电芯；4、过流保护：当电池输出电流超过某一个值时2A左右,保护电路会切断输出回路；5、其它辅助功能：保护板上一般还有NTC、识别电阻以及解码芯片等,主要作用是保护电池能与主机及原装充电器正常充电与使用；三、电池基础术语1、电压概念：即电位差,是产生电流的力开路电压：是指电池在非工作状态下即电路无电流流过时,电池正负极之间的电势差.一般情况下,Li-ion充满电后开路电压为左右,放电后开压为左右,通过电池的开路电压,可以判断电池的荷电状态.工作电压：又称端电压,是指电池在工作状态下即电路中有电流过时电池正负极之间电势差.在电池放电工作状态下,当电流流过电池内部时,不需克服电池的内阻所造成阻力,故工作电压总是低于开路电池,充电时则与之相反.Li-ion的放电工作电压在左右.平均电压：电池放电时,从开始到放电终止时的电压平均值.终止电压：规定放电终止时电池的负载电压,其值为n锂离子单体电池的串联只数用“n”表示.2、容量：指电池内的活性物质参加电化学反应所能放出的电能称为电池的容量.单位为mAh或Ah.1Ah=1000mAh容量大小是由正负极中活性物质的数量多少来决定的一是活性物质的重量,二是活性物质的利用率.设计容量：根据电池内所含活性物质的量,从电化学理论计算电池的容量称为设计容量.额定容量：指电池经设计后,经电池制程过程的影响,电池所能达到容量称为额定容量.实际容量：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.3、内阻：是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力.有欧姆内阻与极化内阻两部分组成.电池内阻大,会导致电池放电工作电压降低,放电时间缩短.内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响.是衡量电池性能的一个重要参数.注：一般以充电态内阻为标准.测量电池的内阻需用专用内阻仪测量,而不能用万用表欧姆档测量.单位为毫欧mΩ静态电阻：即放电时电池内阻动态电阻：即充电时电池内阻4、放电平台：放电平台是恒压充到电压为并且电电流小于时停充电,然后搁置10分钟,在任何们率的放电电流下下放电至时的放电时间.是衡量电池好坏的重要标准.5、充放电倍率时率：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,它在数据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600mAh为1C1倍率,300mAh则为,6A600mAh为10C.以此类推.时率又称小时率,时指电池以一定的电流放完其额定容量所需要的小时数.如电池的额定容量为600mAh,以600mAh的电流放完其额定容量需1小时,故称600mAh 的电流为1小时率,以此类推.6、自放电率：又称荷电保持能力,是指电池在开路状态下,电池所储存的电量在一定条件下的保持能力.主要受电池制造工艺、材料、储存条件等因素影响.是衡量电池性能的重要参数.注：电池100%充电开路搁置后,一定程度的自放电正常现象.在GB标准规定LI-ion后在20±2℃条件下开条件下开路搁置28天.可允许电池有容量损失.7、内压：指电池的内部气压,是密封电池在充放电过程中产生的气体所致,主要受电池材料、制造工艺、电池结构等因素影响.其产生原因主要是由于电池内部水分及有机溶液分解产生的气体于电池内聚集所致.高倍率的连续过充,会导致电池温度升高、内压增大,严重时对电池的性能及外观产生破坏性影响,如漏液、鼓底,电池内阻增大,放电时间及循环寿命变短等. Li-ion任何形式的过以都会导致电池性能受到严重破坏,甚至爆炸.帮Li-ion 在充电过程中需采用恒流恒压充电方式,避免对电池产生过充.8、压降：电池按定性充电至80%以上,测量其电池空载电压.5W/2W电池作为负载连接电池正负极端开关作为电池的断路,通路的装置进行串联.打开开关后5秒电压下降不大于0.4V,为合格主要为测试电池负载性能.9、电池的负载能力: 当电池的正负极两端连接在用电器上时,带动用电器工作时的输出功率,即为电池的负载能力.10、充电效率：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蓄顾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,则充电效率要低.11、放电效率：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额定容量之比,主要受放电倍率,环境温度,内阻等到因素影响,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.12、一次电池和充电电池有什么区别电池内部的电化学性决定了该类型的电池是否可充,根据它们的电化学成分和电极的结构知,真正的可充电电池的内部结构之间所发生反应是可逆的.理论上,这种可逆性是不会受循环次数的影响,既然充放电会在电极体积和结构上引起可逆的变化,那么可充电电池的内部设计必须支持这种变化,既然,一次电池仅做一放电,它内结构简单得多且不需要支持这种变化,因此,不可以将一次电池拿来充电,这种做法很危险也很不经济,如果需要反复使用,应有尽有选择真正的循环次数在1000次左右的充电电池,这种电池也可称为一次电池或蓄电池.13、一次电池和二次电池还有其他的区别吗另一明显的区别就是它们能量和负载能力,以及自放电率,二次电池能量远比一次电池高,然而他们的负载能力相对要小.14、可充电便携式电池的优缺点是什么充电电池寿命较长,可循环1000次以上,虽然价格比干电池贵,但如果经常使用的话,是比较划算的.充电电池的容量比同规格的碱锰电池或锌碳电池低,比如,他们放电较快.另一缺点是由于他们几近恒定的放电电压,很难预测放电何时结束.当放电结束时,电池电压会突然降低.假如在照相机上使用,突然电池放完了电,就不得不终止.但另一方面可充电电池能提供的容量比太部分一次电池高.但Li-ion电池却可被广泛地用照相器材中,因为它容量高,能量密度大,以及随放电深度的增加而逐渐降低的放电电压.15、充电电池是怎样实现它的能量转换每种电池都具有电化学转换的能力,即将储存的化学能直接转换成电能,就二次电子也叫蓄电池而言另一术语也称可充电使携式电池,在放电过程中,是将化学能转换成电能；而在充电过程中,又将电能重新转换成化学能.这样的过程根据电化学系统不同,一般可充放电500次以上,而我司产品li-ion可重复充放电1000次以上.Li-ion是一种新型的可充电便携式电池.它的额定电压为,它的放电电压会随放电的深度逐渐衰退,不象其他充电电池一样,在放电未,电压突然降低.16、Li-ion电池有哪些优点哪些缺点Li-ion具有以下优点：1单体电池的工作电压高达：2比能量大,目前能达到的实际比能量为100-115Wh/kg和240-253Wh/L2倍于Nl-Cd,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争力.4安全性能好,无公害,无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池,因金属锂易形成枝晶发生短路,缩减了其应用领域：Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素：部分工艺如烧结式的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”,严重束缚电池的使用,但Li-ion根本不存在这方面的问题.5自放电小室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右,大大低于Ni-Cd的25-30%,Ni、MH的30-35%.Li-ion也存在着一定的缺点,如：1电池成本较高.主要表现在LiCoO2的价格高Co的资源较小,电解质体系提纯困难.2不能大电流放电.由于有机电解质体系等原因,电池内阻相对其他类电池大.故要求较小的放电电流密度,一般放电电流在以下,只适合于中小电流的电器使用.3需要保护线路控制.A、过充保护：电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命；同时过充电使电解液分解,内部压力过高而导致漏液等问题；故必须在的恒压下充电；B、过放保护：过放会导致活性物质的恢复困难,故也需要有保护线路控制.17、锂离子安全特性是如何实现的为了确保Li-ion安全可靠的使用,专家们进行了非常严格、周密的电池安全性能设计,以达到电池安全考核指标.1隔膜135℃自动关断保护采用国际先进的Celgars2300PE-PP-PE三层复合膜.在电池升温达到120℃的情况下,PE复合膜两侧的膜孔闭合,电池内阻增大,电池内部升温减缓,电池升温达到135℃时,PP膜孔闭合,电池内部断路,电池不再升温,确保电池安全可靠.2向电解液中加入添加剂在电池过充,电池电压高于的条件下,电解液添加剂与电解液中其他物质聚合,电池内阻大幅度增加,电池内部形成大面积断路,电池不再升温.3电池盖复合结构电池盖采用刻痕防爆球结构,电池升温时,电池内部活化过程中所产生的部分气体膨胀,电池内压加大,压力达到一定程度刻痕破裂、放气.4各种环境滥用测试进行各项滥用实验,如外部短路、过充、针刺、冲击、焚烧等,考察电池安全性能.同时对电池进行温度冲击实验和振动、跌落、冲击等力学性能实验,考察电池在实际使用环境焉的性能情况.18、为什么恒压充电电流为逐渐减少因为恒流过程终止时,电池内部的电化学极化然保持再整个恒流中相同的水平,恒压过程,再恒定电场作用下,内部Li+的浓差极化在逐渐消除,离子的迁移数和速度表现为电流逐渐减少.19、为什么电池要储存一段时间后才能包装出货电池的储存性能是衡量电池综合性能稳定程度的一个重要参数.电池经过一定时间储存后,允许电池的容量及内阻有一定程度的变化.经过了一段时间的储存,可以让内部各成分的电化学性能稳定下来,可以了解该电池的自放电性能的大小,以便保证电池的品质.20、为什么要化成电池制造后,通过一定的充放电方式将其内部正负极物质激活,改善电池的充放电性能及自放电、储存等综合性能的过程称为化成,电池粉有经过化成后才能体现真实性能.21.什么是分容电池在制造过程中,因工艺原因使得电池的实际容量不可能完全一致,通过一定的充放电制度检测,并将电池按容量分类的过程称为分容.22、锂离子电池的工作温度范围充电 -10—45℃放电 -30—55℃23、何为电池的倍率放电指放电时,放电电流A与额定容量Ah的倍率关系表示.24、何为电池的小时率放电按一定输出电流放完额定容量所需的小时数数,称为放电时率.25、影响锂离子电池循环性能的两个最重要的因素是什么活性物质的性质和杂质的种类、含量.26、如何在生产过程中控制电池内部的水份1、作好防潮、防湿处理.2、缩短操作时间,减少极片在空气中暴露时间.3、合理正确地进行烘烤作业.4、尽量在干燥环境下进行作业.27、锂离子电池的活性正极材料是什么锂盐；如钴酸锂,锰酸锂,镍酸锂等.28、锂离子电池的活性负极材料是什么石墨粉29、电极材料为何要加入导电剂在电池工作时,电池的活性物质无论充放电都不会溶解在电解液中,为加强活性物质与网栅、集流片的接解导电性,而加放导电剂.30、锂离子电池的电解液的组成是什么常用的为六氟磷酸锂,四氟磷酸锂LiPF6、LiClO4等.31、锂离子电池安全性能的考核指标,一只合格的锂离子电池在安全性能上应该满足以下条件:1短路：不起火,不爆炸2过充电：不起火,不爆炸3热箱试验：不起火,不爆炸150℃恒温10min4针剌：不爆炸用Ф3mm钉穿透电池5平板冲击：不起火,不爆炸10kg重物自1M高处砸向电池6焚烧：不爆炸煤气火焰烧烤电池四、18650型锂电池简介：即指电池的直径为18mm,长度为65mm,圆柱体型的电池.锂是一种金属元素,为什么我们要把他叫锂电池呢因为它的正极是以“钴酸锂”为正极材料的电池,当然现在市场上有很多的电池,有磷酸铁锂,锰酸锂等为正极材料的电池.单节标称电压一般为：充电电压一般为：最小放电终止电压一般为：最大充电终止电压：直径：18±高度：65±容量：根据客户需求五、锂离子电池制造流程：1 配料:用专门的溶液和粘接剂分别与粉末状的正负极活性物质混合,经高速搅拌均匀后,制成浆状的正负极物质.2 涂布:将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔的表面,烘干,分别制成正负极极片.3 装配:按正极片——隔膜——负极片——隔膜自上而下的顺序放好,经卷绕---入壳---滚槽---点焊---焊盖帽,制成电池极芯,在经烘烤后注入电解液、封口等工艺过程,即完成电池装配过程.制成成品电池.4化成 :用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试,对每一只电池都进行检测.筛选出合格的成品电池,待出厂.六、：目前锂电池的主要应用在一些工业设备,医疗仪器,军警设备,以及移动电源手持终端上.正极中金属的成本很高.目前,正极材料LiNiO2由于具有制造方便、开路电压髙、比能量髙、寿命长、能快速放电等优点,已在锂离子电池中得到广泛应用.但钻资源少,价格昂贵,因而应用受到限制.锂离子电池是未来电动汽车的能源之一.因为锂离子电池的比能量为铅酸电池的三倍以上.电动汽车起动时,需要短时间几秒的大电流放电.铅酸电池可大电流放电大功率放电,但比能量相当小.近年风靡全球的特斯拉,想必都有所耳闻,它就是锂电池应用于汽车的典范,特斯拉主动力是用电而不是用传统的石油,又是要改变世界的赶脚..它也不愧是新时代的弄潮儿。
锂离子电池基础知识培训
目录 Contents
• 锂离子电池简介 • 锂离子电池的组成与结构 • 锂离子电池的充放电特性 • 锂离子电池的性能指标与测试 • 锂离子电池的维护与保养 • 锂离子电池的发展趋势与展望
01
锂离子电池简介
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充放电。
常用的正极材料包括钴酸锂、镍 酸锂、锰酸锂等，它们具有较高 的能量密度和良好的电化学性能
。
正极材料的性能直接影响锂离子 电池的能量密度、充放电性能和
使用寿命。
负极材料
负极材料是锂离子电池中存储锂离子 的主体，通常采用石墨、钛酸锂等材 料。
负极材料的比容量、电导率、稳定性 以及与电解液的相容性等特性需综合 考虑。
能量密度
电池的容量与其体积或重量的比值， 表示单位体积或重量所能储存的能量 ，单位为Wh/kg（瓦时每千克）或 Wh/L（瓦时每升）。
循环寿命与自放电率
循环寿命
电池在特定充放电条பைடு நூலகம்下能够维持性能的时间，通常以充放电循环次数来表示。
自放电率
电池在不使用情况下，电量自行减少的比例，通常以每月损失的电量百分比表示 。
05
锂离子电池的维护与保养
使用注意事项
避免过度充电和过度放电
01
锂离子电池有严格的充电和放电范围，过度充电和放电都会影
响电池性能和寿命。
保持适宜的存储环境
02
锂离子电池应存放在干燥、阴凉、通风良好的地方，避免高温
、高湿、阳光直射等环境。
定期检查电池状况
03
定期检查电池外观、电量、电压等参数，确保电池正常工作。
隔膜通常采用聚烯烃材料制成 ，要求具有较高的化学稳定性 、热稳定性和机械强度。
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循环寿命
电池在完全充电后完全放电，循环进行，直 到容量衰减为初始容量的75%，此时循环次 数即为该电池之循环寿命 循环寿命与电池充放电条件有关 锂离子电池室温下1C充放电循环寿命可达 300-500次（行业标准），最高可达8001000次。
循环寿命
自放电
电池完全充电后，放置一个月。然后用1C放 电至3.0V，其容量记为C2；电池初始容量记 为C0；1-C2/C0即为该电池之月自放电率 行业标准锂离子电池月自放电率小于12%， 电池自放电与电池的放置性能有关，其大小 和电池内阻结构和材料性能有关
方形锂离子电池部分设计原则
根据性能要求选择正负极材料、隔膜、电解 液等 负极包住正极 正负极的N/P比大于1 隔膜要将正负极完全隔开 敏感部位的保护 极组与电池壳之间有一定的间隙
新产品投产流程
立 项 立 项
Y es NO
停 止
初 样 设 计 初样鉴定
NO
初 样 鉴 定 Y es 设计定型试制
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：
质量指标：
溶剂组成 DMC:EMC:EC =1:1:1 （重量比） LiPF6浓度 1mol/l 1.23±0.03 ≤20ppm ≤50ppm 10.4±0.5 ms／
容量
电池在一定放电条件下所能给出的电量称为电池的容量，以 符号C表示。常用的单位为安培小时，简称安时（Ah）或毫 安时（mAh）。 电池的容量可以分为理论容量、额定容量、实际容量。 理论容量是把活性物质的质量按法拉第定律计算而得的最高 理论值。为了比较不同系列的电池，常用比容量的概念，即 单位体积或单位质量电池所能给出的理论电量，单位为 Ah/kg（mAh/g)或Ah/L(mAh/cm3)。 实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量。它等于放 电电流与放电时间的乘积，单位为 Ah，其值小于理论容量。 额定容量也叫保证容量，是按国家或有关部门颁布的标准， 保证电池在一定的放电条件下应该放出的最低限度的容量。
充电
锂离子电池结构
正极 活性物质（LiCoO2\LiMnO2\LiNixCo1-xO2) 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 隔膜（PP+PE） 电解液（LiPF6 + DMC/ EC/ EMC) 外壳五金件（铝壳、盖板、极耳、绝缘片）
密度（25℃）g/cm3 水分（卡尔费休法） 游离酸（以HF计） 电导率（25℃） cm
液态锂离子电池生产工艺流程
配料
匀浆
涂膜
碾压
裁片
化成
注液
激光焊
装配
卷绕
检测包装
液态锂离子电池性能
常规性能： 容量 电压 内阻 可靠性性能： 循环寿命 自放电 贮存性能 高低温性能 跌落 震动 安全性能 过充 短路 针刺 挤压 逆充 热箱 冲击
新产品评审委 员会裁决停止
设计定型
NO
Y es 设计定型评审 Y es
NO
新产品评审委 员会裁决停止
试生产准备 Y es
试生产准备
NO
生产定型审批 Y es 生产定型试制 Y es 新产品评审委 员会裁决停止
NO
生产定型评审 Y es
试生产阶段
NO
生产开始许可书批准 Y es 正 式 生 产
停 止
锂离子电池生产过程需严格 控制的因素
锂离子电池电化学反应机理
正极反应：LiCoO2==== 放电 + + xeLi1-xCoO2 + xLi
负极反应： 充电 + + xe- === Li C 6C + xLi x 6 放电 电池总反应： 充电 LiCoO2 + C6 ==== 放电 Li1-xCoO2 + LixC6 放电时发生上述反应的 逆反应。
内阻
电流通过电池内部时受到阻力，使电池的电压降低，此阻力 称为电池的内阻。 电池的内阻不是常数，在放电过程中随时间不断变化，因为 活性物质的组成、电解液浓度和温度都在不断地改变。 电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又包括电化学 极化与浓差极化。内阻的存在，使电池放电时的端电压低于 电池电动势和开路电压，充电时端电压高于电动势和开路电 压。 欧姆电阻遵守欧姆定律；极化电阻随电流密度增加而增大， 但不是线性关系，常随电流密度的对数增大而线性增大。
锂离子电池基础知识
力神电池
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 或LiXMnO2 负极采用锂-碳层间化合物LiXC6。 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 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。
方（角）形锂离子电池结构图
正极帽 盖板 绝缘件
安全阀 隔膜 垫圈
正极极耳
圆柱形锂离子电池结构图
正极极耳 密封 圈 隔膜
绝缘圈
限流开关
绝缘垫
软包装锂离子电池结构图
绝缘圈
锂离子电池结构——正极
正极极耳：铝带（约0.1mm厚）
正极基体：铝箔（约0.015mm厚)
正极物质：钴酸锂+导电剂+PVDF
作用：提供锂源
水分 粉尘及异物 毛刺
总结
锂离子电池是个比较复杂的电化学体系，涉 及到电化学、材料、机械、物理等学科 锂离子电池生产流程较长，每个质量控制点 都非常重要
锂离子电池结构——负极
负极极耳：镍带（约0.07mm厚）
负极基体：铜箔（约0.010mm厚)
负极物质：石墨+CMC+SBR/石墨+PVDF
作用： 接受容纳锂离子
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
过充
热箱
挤压
短路
逆充
影响电池安全的因素
正极材料：结构、粒径，比表面积，纯度等 负极材料：结构、粒径，比表面积，纯度等 电解液：电解液的成分，配比，添加剂的种 类和添加量等 隔膜：材质，厚度，收缩率，熔点等 结构及工艺等
影响电池循环寿命的因素
正极材料：结构，粒径，比表面积，纯度 负极材料：结构，粒径，比表面积，纯度 正负极比例 电解液：电解液的成分，配比，添加剂的种 类和添加量，电解液量
电压
开路电压 电池在开路状态下的端电压称为开路电压。电 池的开路电压等于电池的正极的还原电极电势与负 极电极电势之差。 工作电压 工作电压指电池接通负载后在放电过程中显示 的电压，又称放电电压。在电池放电初始的工作电 压称为初始电压。 电池在接通负载后，由于欧姆电阻和极化过电 位的存在，电池的工作电压低于开路电压。