磷酸铁锂电池的应用及工艺的介绍

序 评估重点 １ 生产时间的管控（拌料，烘烤，老化）； ２ 周转时间的管控（分切，卷绕，注液）； ３ 水份的管控（配料，除拌料和封口中间的工序的生产环境的及周转时间） ４ 粉尘的管控（生产的各环节）对后续电性能的 ５ 自动化程度 ６ 可靠性测试项目 ７ 异常分析能力 ８
考核依据
对应的管控记录
对应的管控记录
钴酸锂电池结构稳定、容量比高、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，广泛应用于笔记本电脑、手机、MP3/4等小型电子设备中，标称电压 3.7V。
锰酸锂
LiMn2O4
电极材料具有价格低、电位高、环境友好、安全性能高等优点，是最有希望取代钴酸锂 LiCoO2成为新一代锂离子电池的正极材料
11 供应商的评估重点
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一 锂电池电池的种类及其应用领域
锂电池分类 化学式 磷酸铁锂 LiFePO4
钴酸锂
LiCoO2
应用领域
（1） 储能设备 :基于太阳能、风能、地热、海洋能发电系统之储能设备 ；电网调峰；不 断电系统UPS ；配合太阳能电池使用作为储能设备（比亚迪已经在生产此类电池）家庭照 明等； （2） 电动工具类 高功率电动工具（无线） ；电锤、电钻、除草机等（3） 轻型 电动车辆 电动机车, 电动自行车, 休闲车, 高尔夫球车, 电动推高机, 清洁车 ；混合动力汽车 （HEV） （4） 小型设备； 医疗设备启动；电源军事领域等
• 二、 使用安全，磷酸铁锂完全解决了钴酸锂和锰酸锂的安全隐患问题，钴酸锂和锰酸锂在 强烈的碰撞下会产生爆炸对消费者的生命安全构成威胁，而磷酸铁锂以经过严格的安全测 试即使在最恶劣的交通事故中也不会产生爆炸。
• 三、 可大电流2C快速充放电，在专用充电器下，1.5C充电40分钟内即可使电池充满，起 动电流可达2C,而铅酸电池现在无此性能。
主要原因分析
对策
效果
粉尘，水份 水份，温度
吸尘，周转时间烘烤时 间。
周转时间，烘烤时间， 恒温测试
降低 降低
粉尘
制程环境管控，吸尘
降低
１.护线套破损或端子插 头松动正负极接触；正 极端子毛刺刺破吸塑模 短路
极片放置超过有效时长 ，水份吸收过多；内压 大，8-12Kgf断点，
改善端子结构杜绝毛刺 ，改善接插件结构；
电解液与电芯充分融合切均匀，确保 电池的电性能的稳定性 低电压出现是，大电流冲击补救 筛选不稳定的电性能 外部短路
七 主要厂家以及上下游厂家
原材料 烟台卓能 华鑫 赛维 升华科技
制造厂商 山木 沃特玛 豪鹏 比亚迪
应用产品商
八 常见的问题点
问题点 电压低 容量低 内部短路 外部短路
高温漏液（60度）
三（２）磷酸铁锂电池的优势和不足
• LiFePO4电池的优势：
• 一、 超长寿命，长寿命铅酸电池的循环寿命在300次左右，最高也就500次，国产有的磷 酸铁锂动力电池，循环寿命达到2000次以上，标准充电（5小时率）使用，可达到2000次。 同质量的铅酸电池是新半年、旧半年、维护维护又半年，最多也就1—1.5年时间，而磷酸 铁锂电池在同样条件下使用，将达到7－8年。综合考虑，性能价格比将为铅酸电池的4倍 以上。
LiFePO4 电池应用及其工艺原理介绍
2014年10月
目录
一 锂电池电池的种类及其应用领域
二 磷酸铁锂电池的主要原材构成
三 磷酸铁锂电池的工作原理及相关认证
四 规格参数及行业标准以及检验
五 生产工艺
六 生产的关键工序控制点
七 主要厂家以及上下游厂家
八 常见的问题点
九 价格主要组成及市场趋势
十 主要生产设备
1-2 30
铅酸 2.0 持续下降
碰撞或破裂后， 可能喷射出酸液
1-2 30
可瞬间30C
大电流放电，具 大电流放电，具
有危险性
有危险性
可瞬间15C
不可大电流放电
-20+75 可以 99
-20+55 有潜在危险
95
-20+55 有潜在危险
95
-20+55 可以 85
-20+55 可以 50-60
符合RoHs
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知识回顾 Knowledge Review
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二（２）锂电池主要外型
三 磷酸铁锂电池的工作原理及相关认证
• LiFePO4电池的工作原理是： • 电池充电时，正极材料中的锂离子脱出来，经过电解液，穿过隔膜进入
到负极材料中；电池放电时，锂离子又从负极中脱出来，经过电解液， 穿过隔膜回到正极材料中。（注：锂离子电池就是因锂离子在充放电时 来回迁移而命名的，所以锂离子电池又称“摇椅电池”）
华鑫
9万/吨
6吨
河南
电解液
赛维
13万/吨
6吨
珠海
磷酸铁锂粉 升华科技 /
120吨
湖南
石墨
斯诺
/
60吨
深圳
隔膜
恩捷
/
110万平方 上海
电解液
天赐
/
80吨
广州
二（１）磷酸铁锂电池结构成分及图片
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)
对应的管控记录
对应的管控记录 生产周期，日产量， 良品率 测试报告，测试项目 依据 异常分析报告
影响程度
电性能失效和NG漏 出 间接影响低电压和 漏液 直接影响低电压和 漏液 微短路
交期，品质
安全，性能
持续改善的能力
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业 务 摘 要
T: +86 755 2811 4386 x 523 F: +86 755 5555 5555 A: 深圳市龙岗区坪地街道中心社区新发工业区1-4号
/ / / 根据具体电池 100度/10H
时间/温度
45度/７天
电压/内阻 电压/内阻 拉力/平整度
根据具体容量 30天/60度/７天 /
真空 温度/湿度 温度/湿度 温度/湿度 真空
温度
温度/湿度 常温/高温 常温
保持均匀，防止冻化 影响容量大小，面密度与容量成正比 虚焊，导致低电压 控制注液量
水份
是一种新型电池。在形状上，锂聚合物电池具有超薄化特征，可以配合各种产品的需要，
制作成任何形状与容量的电池。该类电池可以达到的最小厚度可达。0.5mm。 主要应用
于手机，笔记本电池。
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二 磷酸铁锂电池的主要原材构成
主要成份 供应商
价格
年用量
产地
磷酸铁锂 烟台卓能 13-14万/吨 10-15吨
山东
石墨
测自放电 测电压内阻 外观检查
裁PVC 外观检查
贴面贴 包PVC
焊接 包外套
喷码
测电压内阻 选外观 装盒 装箱 出库
六 生产的关键工序控制点
关键工序 关键参数
数值
环境要求 控制原因
拌料 涂布 点底 称重 烘烤
高温老化
化成 测自放电 焊接
时间/速度/顺序 面密度/厚度 焊接拉力 重量/精度 时间/温度
符合RoHs
符合RoHs
符合RoHs
i 符合RoHs
四 规格参数及行业标准以及检验
五 磷酸铁锂的生产工艺流程
材料实验
判定 配料 拌料 涂布 烘烤 对辊 分切 检查 卷绕 测短路
吸粉 点极耳 入壳 点底 测短路 放垫片 滚槽 打胶 装密封圈 称重 烘烤
注液 抽真空 称重 点盖帽 封口 清洗 打油 高温老化 冷却搁置 化成 分容
隔膜纸, 20 %
正极材料, 40%
电解液, 15 %
负极材料, 20%
九（１）市场占有比例变化趋势
十擎天主要生产设备
设备名称 用途
相关参数
涂布机 涂布
辊压机 压实整形
卷绕机 制作电芯
封口机 密封
化成柜 激活
分容柜 容量分档
品牌 浩能 深远大 邢台 华力通 赢合 中环 新威 蓝奇 擎天
新威
十一 电池供应商的评估重点
• ROHS认证 • UL电性能测试
三（１）磷酸铁锂电池的内部结构
磷酸铁锂电池是用磷酸铁锂（LiFePO4，简称 LFP）材料作电池正极的锂离子电池， 其内部结 构如图一所示： 左边是橄榄石结构的LiFePO4作为电池的正极， 由铝箔与电池正极连接，中间是聚合物的隔膜， 它把正极与负极隔开， 但锂离子Li+可以通过而电子e-不能通过，右边是 由碳（石墨）组成的电池负极，由铜箔与电池的 负极连接。 电池的上下端之间是电池的电解质，电池由金属 外壳、铝塑复合膜或塑料壳密闭封装。
周转时间，烘烤时间， 水份管控（烘烤后 500PPM以下）
尚未出现外部短路情况 ，可杜绝
降低
九 价格主要组成模式
成分 磷酸铁锂粉 石墨 电解液 隔膜纸 负极铜薄 极耳 钢壳 盖帽 密封圈
材料 正极材料 负极材料 电解液 隔膜纸 其他
价格比率 40% 20% 15% 20% 5%
价格比率
其他, 5%
主要用于制造手机和笔记本电脑及其它便携式电子设备的锂离子电池作正极材料。
镍酸锂
LiNiO2
钴酸锂，锰酸锂，镍酸锂是三元材料的主要成份。
三元材料 聚合物
Li（NiCoMn） 目前三元材料的电芯代替了之前广泛使用的钴酸锂电芯（成本和安全性），在笔记本电池
O2
领域广泛发使用。
Li-polymer
具有能量密度高、更小型化、超薄化、轻量化，以及高安全性和低成本等多种明显优势，
• LiFePO4电池的相关认证：
• 货物航空运输条件鉴定书（By Air ,By Sea） • MSDS认证(MSDS (Material Safety Data Sheet)直译为材料安全数据一览表即化学品安全说明书。是化学品生产商和
进口商用来阐明化学品的理化特性（如PH值，闪点，易燃度，反应活性等）以及对使用者的健康（如致癌，致畸等）可能 产生的危害的一份文件。)
最大电流放电特性
工作温度 震动承受力 可用电容量（%）
环保
磷酸铁锂
3.3 维持平稳
碰撞或破裂后只 会冒烟，不燃烧
，不爆炸
5-10 1-1.5
钴酸锂 3.6
持续下降
碰撞或破裂后有 可能燃烧或爆炸
3 5-10
锰酸锂 3.7
持续下降
碰撞或破裂后有 可能燃烧或爆炸
1-2 5-10
镍氢 1.2 持续下降
碰撞或破裂后不 燃烧，不爆炸
• 四、 耐高温，磷酸铁锂电热峰值可达350℃—500℃而锰酸锂和钴酸锂只在200℃左右。 • 五、 大容量。 • 六、 无记忆效应。 • 七、 绿色环保。 • LiFePO4电池的缺点：导电性能不好 低温性能不好。
三（３）磷酸铁锂电池用于电动车的优势
电池 平均工作电压（V）
使用中电压化
安全性
使用寿命（年） 自放wk.baidu.com率（%）