锂离子电池性能验证介绍 ppt课件
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锂离子电池性能验证
目录
第一章、锂离子电池性能指标 第二章、锂离子电池测试标准
第三章、Li-ion电池的安全认证
第四章、失效模式
第一章、锂离子电池性能指标
1.1、电性能
❖ 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，单位为
(安培×小时)，简称安时(Ah)或毫安时(mAh)。 标称容量、实际容量、比容量(mAh/g, mAh/L)。
机械性
热循环 针刺实验 重物冲击 热冲击 过充电 短路
环境适应性
恒定湿热性能 振动 碰撞 自由跌落
第四章、失效模式
❖ 几种失效模式：
来自百度文库
容量低、循环寿命差、低电压、
内阻过大、过充、内部短路、外部 短路
❖ 锂电池失效分析的难点：
(1)内部材料体系较多，拆电池后 难以保持不反应，鉴别原因存在难 度；
潜在失效模式及后果分析
内部短路
产生原因 ： a. 料尘 b. 装壳时装破 c. 毛刺 d. 卷绕不齐 e. 没包好 f. 隔膜有洞
爆炸
产生原因： a. 分容柜有故障（造成过充） b. 隔膜闭合效应差 c. 内部短路
GB要求的安全性能测试项目
❖ GB（国标标准)所规定进行的安全性能测试项目：
❖ 电性能方面包括： ❖ 短路测试。不爆炸，不着火，外部温度不超过150℃ ❖ 过充测试。不爆炸，不着火。 ❖ 机械性能方面包括： ❖ 重物冲击测试。不爆炸，不着火。允许变形。 ❖ 振动测试。无明显损伤、漏液、冒烟、或爆炸，电池电压
不低于N*3.6V ❖ 碰撞测试。无明显损伤、漏液、冒烟、或爆炸，电池电压
不低于N*3.6V ❖ 环境适应性能包括： ❖ 热冲击测试。不爆炸，不着火。 ❖ 恒定湿热性能。不爆炸，不着火；不漏气或漏液。
知名企业供应商测试评估标准
❖ MOTOROLA（摩 托罗拉）公司 在开发供应商 时需要进行的 测试项目有：
循环寿命——检测柜
1C充放电循环次数＞300～500次(80%容量保持)
高低温放电性能——检测柜+高低温箱
55℃环境下1C放电，容量>85%@25℃； -20℃环境下0.2C放电，容量>70%@25℃。 注：电池的高低温性能跟电芯的材料，配方及结构有很大的关系，可 通过对电芯内部的传导率的调整来满足一些特殊环境温度使用的要求。
❖ 机械性能方面包括： ❖ 挤压测试。不爆炸，不着火。 ❖ 重物冲击测试。不爆炸，不着火。 ❖ 高频振荡测试。不爆炸，不着火；不漏气或漏液。 ❖ 振动测试。不爆炸，不着火；不漏气或漏液。
❖ 环境适应性能包括： ❖ 热冲击测试。不爆炸，不着火。 ❖ 温度循环测试。不爆炸，不着火。不漏气或漏液 ❖ 低压测试。不爆炸，不着火。不漏气或漏液
放电曲线图 放电平台对数码产品使用效果影响很大，当数码产
品要求最低工作电压为3.6V时，低于平台电压的部分容 量就不能发挥作用。
倍率放电比较曲线 放电倍率越大，放电平台电压越低，放电能量会越小。
❖ 电压——万用表
开路电压: 电池在开路状态下的端电压； 工作电压: 电池接通负载后在放电过程中显示的电压，又称放电 电压。
1.3、安全性能
注：除焚烧外，其它测试均要求电池不起火，不爆炸。
第二章、锂离子电池测试标准
第三章、Li-ion电池相关安全认证
❖ 国际国内关于锂离子电池的安全认证机构及其标准：
❖ GB（国家标准）
❖ UL（Underwriter Laboratory)美国安全认证机构
❖ CE（COMMUNATE EUROPIEA欧共体的缩写）。表示该商品符合安全、卫 生、环保和消费者保护等一系列欧洲指令的要求。证实该产品已通过 了相应的合格评定程序或制造商的合格声明，是该产品被允许进入欧 盟市场销售的“通行证”
搅拌不均匀
涂布颗粒、划痕 电芯性能低
6 6
关 键
搅拌时间过短
关 键
搅拌器底部沉淀
2
控制湿度、搅 拌过程中密封
检测湿度
3
严格控制过程 时间
检测不同部 位的粘度
2
严格控制过程 时间
检测不同部 位的粘度
合均匀
固含量达不到 要求
电芯一致性差
5
主 要
搅拌不充分
5 记录过程加料
5 75 4 60 2 30 4 80 3 36 2 36 3 36
❖ 放电平台 锂离子电池完全充电后，放电至3.6V时的容量记为C1，放电至
3.0V时的容量记为C0，C1/C0称为该电池之放电平台。 行业标准放电平台为70%以上，平台放电时间>42min。
❖ 放电倍率 电池容量除以1小时的电流称为1C，大倍率放电时容量一般会比
小倍率放电低。
❖ 注：容量、平台、倍率性能可采用电池测试柜进行检测。
工序名称：正极匀浆 产品型号:18650B
编制： 关键日期：
（PFMEA） 审批： 制订日期:
主要参加人员：
频
过程功能/ 要求
潜在失效模式
潜在的失效后果
S E V
严 重 度
级 别
潜在的失效原因/ 机理
度 O C
C
现行过程控制
预防
探测
D E F
可 探R 测P 度N
风 险 顺 序 数
正极来料确 用错料 认要求:来 料合格并 使用不合格原
料
浆料报废 浆料报废
5
重 制定的物料清单上 要 物料编号写错
3
来料确认
5
重 储存条件不合适 要 超过保质期
3 检查来料 3 检查来料
来料标识
来料标识 来料标识
粘度达不到要
涂布不良
5
主 实际值与理论值存 要 在一定的偏差
4
及时测量及时 调整
粘度测试
求 正极制浆/
颗粒
6
主 要
空气湿度大
要求：浆料 粘度固含量 满足工艺要 求,浆料混
低电压
产生原因： a. 副反应（电解液分解；正极有杂质；有水） b. 未化成好（SEI膜未形成完全） c. 客户的线路板漏电（指客户加工后送回的电芯） d. 客户未按要求点焊（客户加工后的电芯） e. 毛刺 f. 微短路 g. 负极产生枝晶
内阻高
产生原因： a. 负极片与极耳虚焊 b. 正极片与极耳虚焊 c. 正极耳与盖帽虚焊 d. 负极耳与钢壳虚焊 e.正极未加导电剂 f. 电解液锂盐含量低 g. 电池曾经发生短路 h. 隔膜纸孔隙率小
❖ 内阻——电池内阻仪
电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻； 电池的内阻不是常数，在放电过程中会不断变化，随电压降低而 增大，但不是线性关系，主要原因是电池内部的活性材料的组成结构、 电解液浓度和温度都在不断地改变。
电芯内阻由下列三部分组成: 1、内部材料的欧姆电阻；2、离子扩散电阻；3、界面电阻
1.2、可靠性性能
❖ 企业内部的认证标准，一旦通过各个企业的内部标准，表明具有向该 企业供货的能力，并基本达成供货意向。如：MOTOROLA、DESAY(德 赛）。
UL安全认证的测试项目
❖ UL（Underwriter Laboratory)在认证过程中所要进行的项目及其测试目标 值有：
❖ 电性能方面包括： ❖ 短路测试。不爆炸，不着火，外部温度不超过150℃ ❖ 过充测试。不爆炸，不着火。 ❖ 过放测试。不爆炸，不着火。
3 75
建议的措施
FMEA编号：PFMEA-02/A 修订日期:
措施结果
责任及目标完
成日期
SODR
采取的措施 E C E P
VCFN
2)电池爆炸后只剩下燃烧的残渣， 证据不易倒追。
电池爆炸的实质：短路或过充
失效分析的基本方法：
全面测试性能——拆解电池—— 材料分析
容量低
产生原因： a. 附料量偏少 b. 极片两面附料量相差较大 c. 极片断裂 d. 电解液少 e. 电解液电导率低 f. 正极与负极配片未配好 g. 隔膜孔隙率小 h. 胶粘剂老化→附料脱落 i.卷芯超厚（未烘干或电解液未渗透） j. 分容时未充满电 k. 正负极材料比容量小
❖ DESAY(德赛） 公司在供应商 认证评估时要 求进行的测试
项目有：
电性能
电压 内阻 容量 不同温度下的放电容量 储存容量保持率 85℃下储存48hrs下
机械性
机械撞击测试 振荡测试 跌落测试
环境适应性 热冲击测试 湿度测试
电性能
外观及尺寸 点焊拉力 标准、快速放电容量 荷电保持能力 循环寿命 内阻 高温性能（55℃? ） 低温性能（-20℃±2）
目录
第一章、锂离子电池性能指标 第二章、锂离子电池测试标准
第三章、Li-ion电池的安全认证
第四章、失效模式
第一章、锂离子电池性能指标
1.1、电性能
❖ 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，单位为
(安培×小时)，简称安时(Ah)或毫安时(mAh)。 标称容量、实际容量、比容量(mAh/g, mAh/L)。
机械性
热循环 针刺实验 重物冲击 热冲击 过充电 短路
环境适应性
恒定湿热性能 振动 碰撞 自由跌落
第四章、失效模式
❖ 几种失效模式：
来自百度文库
容量低、循环寿命差、低电压、
内阻过大、过充、内部短路、外部 短路
❖ 锂电池失效分析的难点：
(1)内部材料体系较多，拆电池后 难以保持不反应，鉴别原因存在难 度；
潜在失效模式及后果分析
内部短路
产生原因 ： a. 料尘 b. 装壳时装破 c. 毛刺 d. 卷绕不齐 e. 没包好 f. 隔膜有洞
爆炸
产生原因： a. 分容柜有故障（造成过充） b. 隔膜闭合效应差 c. 内部短路
GB要求的安全性能测试项目
❖ GB（国标标准)所规定进行的安全性能测试项目：
❖ 电性能方面包括： ❖ 短路测试。不爆炸，不着火，外部温度不超过150℃ ❖ 过充测试。不爆炸，不着火。 ❖ 机械性能方面包括： ❖ 重物冲击测试。不爆炸，不着火。允许变形。 ❖ 振动测试。无明显损伤、漏液、冒烟、或爆炸，电池电压
不低于N*3.6V ❖ 碰撞测试。无明显损伤、漏液、冒烟、或爆炸，电池电压
不低于N*3.6V ❖ 环境适应性能包括： ❖ 热冲击测试。不爆炸，不着火。 ❖ 恒定湿热性能。不爆炸，不着火；不漏气或漏液。
知名企业供应商测试评估标准
❖ MOTOROLA（摩 托罗拉）公司 在开发供应商 时需要进行的 测试项目有：
循环寿命——检测柜
1C充放电循环次数＞300～500次(80%容量保持)
高低温放电性能——检测柜+高低温箱
55℃环境下1C放电，容量>85%@25℃； -20℃环境下0.2C放电，容量>70%@25℃。 注：电池的高低温性能跟电芯的材料，配方及结构有很大的关系，可 通过对电芯内部的传导率的调整来满足一些特殊环境温度使用的要求。
❖ 机械性能方面包括： ❖ 挤压测试。不爆炸，不着火。 ❖ 重物冲击测试。不爆炸，不着火。 ❖ 高频振荡测试。不爆炸，不着火；不漏气或漏液。 ❖ 振动测试。不爆炸，不着火；不漏气或漏液。
❖ 环境适应性能包括： ❖ 热冲击测试。不爆炸，不着火。 ❖ 温度循环测试。不爆炸，不着火。不漏气或漏液 ❖ 低压测试。不爆炸，不着火。不漏气或漏液
放电曲线图 放电平台对数码产品使用效果影响很大，当数码产
品要求最低工作电压为3.6V时，低于平台电压的部分容 量就不能发挥作用。
倍率放电比较曲线 放电倍率越大，放电平台电压越低，放电能量会越小。
❖ 电压——万用表
开路电压: 电池在开路状态下的端电压； 工作电压: 电池接通负载后在放电过程中显示的电压，又称放电 电压。
1.3、安全性能
注：除焚烧外，其它测试均要求电池不起火，不爆炸。
第二章、锂离子电池测试标准
第三章、Li-ion电池相关安全认证
❖ 国际国内关于锂离子电池的安全认证机构及其标准：
❖ GB（国家标准）
❖ UL（Underwriter Laboratory)美国安全认证机构
❖ CE（COMMUNATE EUROPIEA欧共体的缩写）。表示该商品符合安全、卫 生、环保和消费者保护等一系列欧洲指令的要求。证实该产品已通过 了相应的合格评定程序或制造商的合格声明，是该产品被允许进入欧 盟市场销售的“通行证”
搅拌不均匀
涂布颗粒、划痕 电芯性能低
6 6
关 键
搅拌时间过短
关 键
搅拌器底部沉淀
2
控制湿度、搅 拌过程中密封
检测湿度
3
严格控制过程 时间
检测不同部 位的粘度
2
严格控制过程 时间
检测不同部 位的粘度
合均匀
固含量达不到 要求
电芯一致性差
5
主 要
搅拌不充分
5 记录过程加料
5 75 4 60 2 30 4 80 3 36 2 36 3 36
❖ 放电平台 锂离子电池完全充电后，放电至3.6V时的容量记为C1，放电至
3.0V时的容量记为C0，C1/C0称为该电池之放电平台。 行业标准放电平台为70%以上，平台放电时间>42min。
❖ 放电倍率 电池容量除以1小时的电流称为1C，大倍率放电时容量一般会比
小倍率放电低。
❖ 注：容量、平台、倍率性能可采用电池测试柜进行检测。
工序名称：正极匀浆 产品型号:18650B
编制： 关键日期：
（PFMEA） 审批： 制订日期:
主要参加人员：
频
过程功能/ 要求
潜在失效模式
潜在的失效后果
S E V
严 重 度
级 别
潜在的失效原因/ 机理
度 O C
C
现行过程控制
预防
探测
D E F
可 探R 测P 度N
风 险 顺 序 数
正极来料确 用错料 认要求:来 料合格并 使用不合格原
料
浆料报废 浆料报废
5
重 制定的物料清单上 要 物料编号写错
3
来料确认
5
重 储存条件不合适 要 超过保质期
3 检查来料 3 检查来料
来料标识
来料标识 来料标识
粘度达不到要
涂布不良
5
主 实际值与理论值存 要 在一定的偏差
4
及时测量及时 调整
粘度测试
求 正极制浆/
颗粒
6
主 要
空气湿度大
要求：浆料 粘度固含量 满足工艺要 求,浆料混
低电压
产生原因： a. 副反应（电解液分解；正极有杂质；有水） b. 未化成好（SEI膜未形成完全） c. 客户的线路板漏电（指客户加工后送回的电芯） d. 客户未按要求点焊（客户加工后的电芯） e. 毛刺 f. 微短路 g. 负极产生枝晶
内阻高
产生原因： a. 负极片与极耳虚焊 b. 正极片与极耳虚焊 c. 正极耳与盖帽虚焊 d. 负极耳与钢壳虚焊 e.正极未加导电剂 f. 电解液锂盐含量低 g. 电池曾经发生短路 h. 隔膜纸孔隙率小
❖ 内阻——电池内阻仪
电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻； 电池的内阻不是常数，在放电过程中会不断变化，随电压降低而 增大，但不是线性关系，主要原因是电池内部的活性材料的组成结构、 电解液浓度和温度都在不断地改变。
电芯内阻由下列三部分组成: 1、内部材料的欧姆电阻；2、离子扩散电阻；3、界面电阻
1.2、可靠性性能
❖ 企业内部的认证标准，一旦通过各个企业的内部标准，表明具有向该 企业供货的能力，并基本达成供货意向。如：MOTOROLA、DESAY(德 赛）。
UL安全认证的测试项目
❖ UL（Underwriter Laboratory)在认证过程中所要进行的项目及其测试目标 值有：
❖ 电性能方面包括： ❖ 短路测试。不爆炸，不着火，外部温度不超过150℃ ❖ 过充测试。不爆炸，不着火。 ❖ 过放测试。不爆炸，不着火。
3 75
建议的措施
FMEA编号：PFMEA-02/A 修订日期:
措施结果
责任及目标完
成日期
SODR
采取的措施 E C E P
VCFN
2)电池爆炸后只剩下燃烧的残渣， 证据不易倒追。
电池爆炸的实质：短路或过充
失效分析的基本方法：
全面测试性能——拆解电池—— 材料分析
容量低
产生原因： a. 附料量偏少 b. 极片两面附料量相差较大 c. 极片断裂 d. 电解液少 e. 电解液电导率低 f. 正极与负极配片未配好 g. 隔膜孔隙率小 h. 胶粘剂老化→附料脱落 i.卷芯超厚（未烘干或电解液未渗透） j. 分容时未充满电 k. 正负极材料比容量小
❖ DESAY(德赛） 公司在供应商 认证评估时要 求进行的测试
项目有：
电性能
电压 内阻 容量 不同温度下的放电容量 储存容量保持率 85℃下储存48hrs下
机械性
机械撞击测试 振荡测试 跌落测试
环境适应性 热冲击测试 湿度测试
电性能
外观及尺寸 点焊拉力 标准、快速放电容量 荷电保持能力 循环寿命 内阻 高温性能（55℃? ） 低温性能（-20℃±2）