某市锂离子电池中试与研发服务教材
《锂离子电池》课件
安全性能与环境影响
安全性能
锂离子电池的安全性能是其应用领域的重要考量因素。由于锂离子电池内部存在 可燃物质，不当使用或过充过放可能导致电池起火或爆炸。因此，提高锂离子电 池的安全性能是技术发展的重要方向。
环境影响
锂离子电池在使用和处理过程中可能对环境产生一定影响。主要包括废旧电池处 理问题、电解液泄漏和重金属元素释放等。因此，发展环保型的锂离子电池技术 也是当前的重要研究方向。
能量密度与功率密度
能量密度
锂离子电池的能量密度是指单位体积或质量所存储的电能，是衡量电池储能能 力的重要指标。提高能量密度是锂离子电池技术发展的重要方向。
功率密度
锂离子电池的功率密度是指单位体积或质量所输出的电能，是衡量电池快速充 放电能力的重要指标。提高功率密度有助于提升电动汽车等设备的加速性能和 响应速度。
为锂离子电池产业提供更广阔的发展空间。
06
锂离子电池的挑战与解决 方案
锂离子电池的安全问题与解决方案
总结词
锂离子电池的安全问题是当前面临的重要挑 战，包括过热、过充、短路等情况下的安全 隐患。
详细描述
为了解决锂离子电池的安全问题，需要采取 一系列措施，如改进电池设计、提高电池管 理系统智能化水平、加强生产工艺控制等。 此外，研发新型安全材料也是重要的研究方
工作原理
锂离子电池通过锂离子在正负极之间的迁移实现电能的储存和释放。充电时，锂离子从正极脱出，通过电解液和 隔膜迁移到负极并嵌入；放电时，锂离子从负极脱出，通过电解液和隔膜迁移到正极并嵌入，同时电子通过外电 路传递形成电流。
锂离子电池的种类
01
02
03
根据正极材料
钴酸锂、磷酸铁锂、三元 材料等。
根据用途
锂离子电池反应教案
锂离子电池是目前应用最为广泛的电池之一。
它具有高能量密度、容量大、循环寿命长等优点，因此被广泛应用于电动工具、电动汽车、智能手机等设备中。
而锂离子电池的核心部分就是锂离子电池反应，在电池充放电过程中，锂离子会在正极和负极之间进行来回移动，使电池实现能量储存和释放。
那么，如何理解锂离子电池反应呢？下面我们通过一个教案，来一起学习并掌握锂离子电池反应。
一、教学目标1.教学内容：了解锂离子电池反应原理、反应状态及电池的构造等。
2.教学目标：掌握锂离子电池反应的基本原理和机制。
了解锂离子电池充放电时的反应状态和变化。
掌握锂离子电池的构造和其它相关知识。
二、教学重难点1.教学重点：家门口连锁店锂离子电池反应原理。
锂离子电池充电和放电时的反应状态和变化。
锂离子电池的构造和寿命问题。
2.教学难点：了解反应机制。
掌握电池在不同充放电状态下物理和化学状态的变化。
了解电池的寿命和维护问题。
三、教学内容1.锂离子电池反应原理锂离子电池是以锂离子为运载体的电池，通过在正极和负极之间交换锂离子来实现电能的储存和释放。
锂离子电池的构成包括正极、负极、隔膜和电解液。
其中，正极通常由锂鸟磷酸铁锂或三元材料构成，负极则由石墨材料构成，电解液则通常是氧化物或磷酸盐等。
在正常情况下，电池处于未充电状态，正极锂离子与负极石墨间的相互作用使电池中的自由电子被大量的锂离子吸附，形成锂离子和石墨的化合物。
而当电池开始充电时，电流引起正极中的锂离子释放出来，经过电解液和隔膜，流向负极，并在负极的石墨中嵌入。
当电池开始放电时，锂离子顺着相反的方向流动，并继续从石墨中释放出来，流回正极。
2.锂离子电池充电和放电时的反应状态和变化锂离子电池在充电和放电过程中会出现不同的反应和状态变化。
其中，在充电过程中，锂离子会在正极材料中逐渐释放出来，其中一部分被电解液中的电子和正离子夺回，返回负极材料，同时另一部分被电流所带动，沿着电路中流向正极负载，完成了电池的充电。
《锂离子电池》课件
能量密度
表示电池每单位重量或体积所能储存的能量，单位为瓦时每千克（Wh/kg）或瓦 时每升（Wh/L）。
电池的循环寿命与自放电率
循环寿命
指电池在特定充放电条件下能够维持 性能参数的时间，通常以充放电循环 次数来表示。
自放电率
通过掺杂金属离子或进行表面改性 ，可以改善正极材料的电化学性能 和循环稳定性。
负极材料的制备
负极材料的选择
常用的负极材料包括石墨、硅基材料 、钛酸锂等，选择合适的负极材料对 电池性能至关重要。
表面处理与改性
通过表面涂覆、化学处理、物理气相 沉积等方法对负极材料进行改性，以 提高其电化学性能和循环稳定性。
装配工艺流程
电池的装配工艺流程包括正负极片的切割、涂布、碾压、制片、装 配等环节，每个环节都需要严格的质量控制和工艺参数的优化。
电池的性能测试
电池装配完成后需要进行性能测试，如电化学性能测试、安全性能测 试等，以确保电池的质量和可靠性。
04 锂离子电池的性能参数与 测试
电池的容量与能量密度
电池容量
合成方法
负极材料的合成方法与正极类似，也 有多种方法可供选择，如固相法、化 学气相沉积法、电化学沉积法等。
电解液的制备
电解液的组成
锂离子电池电解液主要由 有机溶剂、锂盐和其他添 加剂组成。
电解液的制备方法
电解液的制备方法包括直 接混合法、共沸精馏法、 离子交换法等。
电解液的性能要求
电解液需要具有良好的离 子导电性、化学稳定性、 电化学稳定性以及安全性 等。
表示电池在不使用情况下，电量自行 减少的速度，通常以每月电量减少的 百分比来表示。
锂离子电池测试基础培训
针刺
用φ5mm～φ8mm 的耐高温钢针（针尖的角度60°，针的表面光洁、无锈蚀、氧 化层及油污)、以20-30mm/s 的速度，从垂直于蓄电池极板的方向贯穿（钢针停留在 蓄电池中）。
挤压 海水浸泡 低气压
Thank You!
XPS 红外光谱&拉曼光谱 扫描电镜&透射电镜
光学最多能看清0.2μm的细微结构。扫描电镜是用聚焦电子束在试样表面逐点扫描 成像，可以用来观察块状或粉末颗粒试样的表面结构和形貌。
材料评测方法—电极材料
热分析
热分析技术是指在等速升温（或等速降温）条件下连续测定试样的某种物理性质随 温度变化的技术。
1. 热重分析法（TGA）：温度v.s.质量 2. 差示扫描量热法（DSC）：使样品处于程序控制的温度下，观测样品和参比物之间 的热流差随温度或时间的函数。
比表面积测量
通过测试氮气分子在试样表面的吸附量表征试样比表面积。
粒径分析
通过激光光束遇到颗粒阻挡时，一部分光发生散射现象，不同大小的颗粒产生的散 射角度不同，通过测量不同角度的光强可得到样品粒度分布。
加工性能 指标
分散难易程度 浆料稳定性 浆料粘度 浆料流变性能 压实密度 压实后反弹 极片剥离强度 极片电子电导 极片孔隙率 极片吸液率 满电态/放电态极片厚度
材料评测方法—电极材料
XRD（X射线衍射法）
XRD是利用X射线在样品中的衍射现象来分析材料的结晶程度、晶体参数、晶体缺 陷、不同结构相的含量和内应力等。是确定物质结构的一种简单而有效的手段。
隔膜的作用是将电池正、负极隔开，防止两极短路。
厚度 透气率
实验5 锂离子电池装配及表征----实验报告
实验5 锂离子电池装配及表征一．锂离子电池的工作原理锂离子电池是在以金属锂及其合金为负极的锂二次电池基础上发展来的。
在锂离子电池中, 正极是锂离子嵌入化合物, 负极是锂离子插入化合物。
在放电过程中, 锂离子从负极中脱插, 向正极中嵌入, 即锂离子从高浓度负极向低浓度正极的迁移；相反, 在充电过程中, 锂离子从正极中脱嵌, 向负极中插入。
这种插入式结构, 在充放电过程中没有金属锂产生, 避免了枝晶, 从而基本上解决了由金属锂带来的安全问题。
在充放电过程中, 锂离子在两个电极之间来回的嵌入和脱嵌, 被形象地称为“摇椅电池”(Rocking Chair Batteries), 它的工作原理如图 1.1所示。
二．锂离子电池的制备工艺和需要注意的问题1.制备工艺流程配料----和膏-----涂板----干燥-----冲片-----压片-----扣式电池的组装（具体过程见讲义）2.需要注意的问题（思考题第一题）扣式锂离子电池制备工艺的关键是和膏、电极制备、电池装配及封口。
研究发现, 和膏及电极制备工艺对活性物质是否掉粉有重要影响, 而电池的装配和封口工艺则是影响扣式锂离子电池充放电性能的主要因素。
（2）当正极原料配比固定时, 对极片质量影响最大的便是搅拌过程, 搅拌方法选择不好将会导致极片的导电性降低和极片掉粉, 极片掉粉将会直接影响电池容量等。
搅拌方式有超声波搅拌、磁力搅拌、强力搅拌以及手工研磨。
经研究发现采用强力搅拌和超声波搅拌得到的极片质量最好, 而在本实验中我们使用的搅拌效果最差的手工研磨, 这很难得到好的结果。
所以在和膏时要注意搅拌方式的选择。
（3）干燥温度和时间选择不适也会导致极片掉粉, 干燥的目的是为了除去膏体中大量的溶剂NMP 以及在配膏过程中吸收到的水分, 温度和时间都应选择合适。
压片时压力要选择适中, 压片的目的主要有两个: 一是为了消除毛刺, 使极片表面光滑、平整, 防止装配电池时毛刺穿透隔膜引起短路; 二是增强膏和集流体的强度, 减小欧姆电阻。
实验八 锂离子电池制备及性能测试实验指导书
实验一：锂离子电池制备及性能测试实验学时：6实验类型：综合实验要求：必修一、实验目的(1）了解锂离子二次电池的工作原理；(2）了解电解质溶液的导电机理和锂离子电池电极材料的合成方法；(3）掌握扣式锂离子电池电极的制备工艺及电池的装配过程；(4）掌握锂离子电池电性能测试方法。
二、实验内容扣式锂离子电池电极的制备工艺及电池的装配过程和扣式锂离子电池电化学性能测试。
三、实验原理、方法和手段液态锂离子二次电池通常采用层状复合氧化物为正极，人造石墨或者天然石墨为负极，充放电过程中通过锂离子的移动实现。
以商品化的液态电解质锂离子电池为例，如下图1- 1，正极材料和负极材料分别为LiFePO4和石墨，以LiPF6- EC-DEC为电解液，其电池工作原理如下：锂离子电池实质上是一种锂离子浓差电池，正负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物组成。
正极材料是一种嵌锂式化合物，在外界电场作用下化合物中的Li 从晶体中脱出和嵌入。
当电池充电时，Li+离子从正极嵌锂化合物中脱出，经过电解质溶液嵌入负极化合物晶格中，正极活性物处于贫锂状态；电池放电时，Li+则从负极化合物中脱出，经过电解质溶液再嵌入正极化合物中，正极活性物为富锂状态。
为保持电荷平衡，充放电过程中应有相同数量的电子经外电路传递，与Li+一起在正、负极之间来回迁移，使正、负极发生相应的氧化还原反应，保持一定的电位。
工作电位与构成正、负极的可嵌锂化合物的化学性质、Li+离子浓度等有关。
在正常充放电过程中，负极材料的化学结构不变。
因此，从充放电反应的可逆性看，锂离子电池反应是一种理想的可逆反应。
锂离子电池在工作电位与构成电极的插入化合物的化学性质、Li+的浓度有关。
充电：LiFePO4 - xLi+ - xe- →xFePO4 + (1-x)LiFePO4放电：FePO4 + xLi+ + xe- →xLiFePO4 + (1-x)FePO4图1- 1. 锂离子电池工作原理，LiFePO4为正极，石墨为负极.研究表明，Li+的脱嵌过程是一个两相反应，存在着LiFePO4和FePO4两相的转化，充电时，铁离子从FeO6层面间迁移出来，经过电解液进入负极，发生Fe2+→Fe3+的氧化反应，为保持电荷平衡，电子从外电路到达负极。
实验八锂离子电池制备及性能测试实验指导书
实验⼋锂离⼦电池制备及性能测试实验指导书实验⼀：锂离⼦电池制备及性能测试实验学时：6实验类型：综合实验要求：必修⼀、实验⽬的(1）了解锂离⼦⼆次电池的⼯作原理；(2）了解电解质溶液的导电机理和锂离⼦电池电极材料的合成⽅法；(3）掌握扣式锂离⼦电池电极的制备⼯艺及电池的装配过程；(4）掌握锂离⼦电池电性能测试⽅法。
⼆、实验内容扣式锂离⼦电池电极的制备⼯艺及电池的装配过程和扣式锂离⼦电池电化学性能测试。
三、实验原理、⽅法和⼿段液态锂离⼦⼆次电池通常采⽤层状复合氧化物为正极，⼈造⽯墨或者天然⽯墨为负极，充放电过程中通过锂离⼦的移动实现。
以商品化的液态电解质锂离⼦电池为例，如下图1- 1，正极材料和负极材料分别为LiFePO4和⽯墨，以LiPF6- EC-DEC为电解液，其电池⼯作原理如下：锂离⼦电池实质上是⼀种锂离⼦浓差电池，正负电极由两种不同的锂离⼦嵌⼊化合物组成。
正极材料是⼀种嵌锂式化合物，在外界电场作⽤下化合物中的Li 从晶体中脱出和嵌⼊。
当电池充电时，Li+离⼦从正极嵌锂化合物中脱出，经过电解质溶液嵌⼊负极化合物晶格中，正极活性物处于贫锂状态；电池放电时，Li+则从负极化合物中脱出，经过电解质溶液再嵌⼊正极化合物中，正极活性物为富锂状态。
为保持电荷平衡，充放电过程中应有相同数量的电⼦经外电路传递，与Li+⼀起在正、负极之间来回迁移，使正、负极发⽣相应的氧化还原反应，保持⼀定的电位。
⼯作电位与构成正、负极的可嵌锂化合物的化学性质、Li+离⼦浓度等有关。
在正常充放电过程中，负极材料的化学结构不变。
因此，从充放电反应的可逆性看，锂离⼦电池反应是⼀种理想的可逆反应。
锂离⼦电池在⼯作电位与构成电极的插⼊化合物的化学性质、Li+的浓度有关。
充电：LiFePO4 - xLi+ - xe- →xFePO4 + (1-x)LiFePO4放电：FePO4 + xLi+ + xe- →xLiFePO4 + (1-x)FePO4图1- 1. 锂离⼦电池⼯作原理，LiFePO4为正极，⽯墨为负极.研究表明，Li+的脱嵌过程是⼀个两相反应，存在着LiFePO4和FePO4两相的转化，充电时，铁离⼦从FeO6层⾯间迁移出来，经过电解液进⼊负极，发⽣Fe2+→Fe3+的氧化反应，为保持电荷平衡，电⼦从外电路到达负极。
《锂离子电池》课件
锂离子电池的未来发展趋势
1
提高电池的能量密度
研发新型电池材料和技术，提高电池
加强电池安全措施
2
的能量密度，以满足不断增长的能源 需求。
改进电池结构和管理系统，提高电池
的安全性，预防火灾和爆炸等安全事
故。
3
发展可回收的电池材料
研究和应用可回收的电池材料，减少
对有限资源的依赖，实现可持续发展。
探究新型电池结构
锂离子电池的优势和劣势
优势
1. 高能量密度 2. 长寿命 3. 环保
劣势
1. 成本高 2. 安全性问题
锂离子电池应用领域
1 电子产品领域
锂离子电池广泛应用于手机、平板电脑、笔记本电脑等便携式设备。
2 电动汽车领域
锂离子电池是电动汽车的主要动力源，具有高能量密度和长续航里程。
3 其他领域
锂离子电池还应用于储能系统、航空航天等领域，为各个行业提供可靠的能源解决方案。
vehicles (EVs). Energy Storage Materials, 2019, 16: 246-266. 3. Goodenough, J. B., et al. Lithium-ion batteries. Journal of the
American Chemical Society, 2019, 141(22): 8829-8832.
《锂离子电池》PPT课件
锂离子电池是一种先进的电池技术，具有高能量密度、长寿命和环保等优势。 本课件将介绍锂离子电池的定义、工作原理、应用领域和未来发展趋势。
锂离子电池的定义和发展历程
定义
锂离子电池是一种以锂离子在正负极材料中嵌入和脱出的化学反应来实现电能转换的装置。
《锂离子电池》实验案例教学设计与实施
《锂离子电池》实验案例教学设计与实施本节课介绍了一个实验案例的教学设计和实践情况，锂离子电池原理的深度学习。
实验案例包含理论和实践两个方面。
一是以讲座的形式向学生介绍绿色化学及本研究课题设计的研究对象的工作原理、性能参数及测试方法等。
二是设计研究对象的实验课程，营造真实的研究实践环境：例如通过组装锂离子电池和超级电容器，利用循环伏安法和恒流充放电法测量其电化学性能和点亮二极管以判断其电压大小等一系列的实验操作，锻炼学生的实践分析能力，开扩学科视野，培养学生化学实验素养和批判性思维的，增强学生的环保理念，使其切身感受绿色能源和绿色化学的魅力。
所有的实验案例均先在绿色化学社团实施，实施后根据学生反馈改进后在班级实施。
由于时间等因素，性能测试由学习小组学生操作完成，将测试好的数据提供班级上课学生。
教学安排学生每两人一组完成该实验项目的学习。
安排学时2学时，第1学时进行理论讲解，第2学时实践操作。
教师准备教学内容及实验药品器材等。
教学策略本实验案例由创设情境、概念学习和探究原理、知识迁移、实践操作、学以致用五个环节构成(如下图）。
教学过程（1）环节一、创设情境师：以最新的新能源汽车为问题对象，引出新型电池主题。
生：找出乘坐的公交车中哪些是新能源公交车。
师：引导学生说出电池的种类，并进行分类。
生：电池的种类有哪些，试着分类，分类详见下图。
师：引导回顾原电池相关知识点。
生：回顾归纳原电池的构成条件和工作原理（电极反应式），粒子移动方向等。
设计意图：新能源汽车的电池涉及的“电化学知识”是人教版高中化学必修2和选修4的核心内容。
以身边的新能源汽车为引入点，可以消除学生与电化学知识的隔阂；通过电池的举例分类，锻炼学生信息整合能力，对电池有一个清晰的认识；从汽车到它的工作原理体现了宏观辨识，微观探析的思想。
（2）环节二、锂离子电池工作原理及特点师：向学生介绍锂电池的发展史，并引导学生写出锂一次电池工作原理。
生：回顾锂一次电池工作原理。
锂离子电池制作、表征和性能测试综合实验指导书
锂离⼦电池制作、表征和性能测试综合实验指导书锂离⼦电池制作、表征和性能测试综合实验⼀、实验⽬的1、掌握锂离⼦电池正负极电极⽚的制备技术。
2、了解纽扣式锂离⼦电池的装配技术。
3、了解并掌握纽扣式锂离⼦电池的测试表征技术（充放电测试、CV测试及交流阻抗测试等）并会处理分析测试数据。
4、了解锂离⼦电池正极和负极材料种类，掌握区别锂离⼦电池材料的⽅法（例如SEM、XRD、电池充放电特性等）。
5、掌握成品电池的测试⽅法，会分析成品电池的测试数据。
⼆、实验原理锂离⼦电池主要由正极、负极、电解液和隔膜等⼏个部分组成。
⽬前商⽤的锂离⼦电池正极材料主要是磷酸铁锂、钴酸锂、锰酸锂和三元材料；负极是碳材料组成，如MCMB，天然⽯墨等；隔膜采⽤具有微细孔的有机⾼分⼦隔膜，如美国Celgard隔膜；电解液由有机溶剂和导电盐组成，有机溶剂采⽤碳酸⼄烯酯、碳酸⼆甲酯等，导电盐采⽤LiClO4、LiPF6、LiAsF6、LiBF4等。
负极的集流体为铜箔，正极的集流体铝箔。
通常使⽤的粘结剂为聚偏氟⼄烯（PVDF）等。
使⽤粘结剂把⽯墨、钛酸锂等负极材料粘附在铜箔上做成薄膜作为负极。
由于正极材料导电性不好，故必须加⼊导电炭⿊材料。
按照⼀定的配⽐，把活性料、炭⿊和PVDF混合均匀，加⼊适量溶剂制成具有⼀定流动性的胶状混合物，在铝箔上均匀涂布，经真空⼲燥后即可作为正极。
正负极都必须采⽤可以使Li+嵌⼊/脱出的活性物质，其结构⽰意图如图1所⽰：图1 ⼆次锂离⼦电池结构⽰意图由于扣式锂离⼦电池(CLIB) 质量轻、体积⼩，更能满⾜现代社会⽤电设备的⼩型化和轻量化的要求，⽬前CLIB 已商品化，主要⽤作⼩型电⼦产品电源，如：电脑主板、MP3 ⼿表、计算器、礼品、钟表、玩具、蓝⽛⽿机、PDA、电⼦匙、IC 卡、⼿摇充电⼿电筒等产品中，寿命可达5~10 年。
另外, CLIB 较圆柱形和⽅形锂离⼦电池成本低，封⼝容易，设备要求简单，因此，近年来很多电池公司、⼤专院校和科研院所的研发部门对开发CLIB 越来越重视。
煤基锂离子电池石墨负极材料的中试验证
煤基锂离子电池石墨负极材料的中试验证随着能源需求的不断增长和环境问题的日益突出，新能源技术的研发和应用成为了当今社会的热点话题。
锂离子电池作为一种高效、环保的能源储存装置，受到了广泛关注。
然而，传统的锂离子电池负极材料存在着资源稀缺、成本高昂等问题，因此寻找新型负极材料成为了当前研究的重点之一。
煤炭作为我国主要的能源资源之一，具有丰富的储量和低廉的价格，因此将煤炭转化为锂离子电池负极材料具有重要的意义。
煤基锂离子电池石墨负极材料由煤炭经过一系列的物理、化学处理得到，具有较高的比容量、较低的成本和良好的循环性能，被认为是一种具有潜力的替代材料。
为了验证煤基锂离子电池石墨负极材料的可行性和性能表现，我们进行了中试验证实验。
首先，我们选择了一种优质的煤炭样品，并对其进行了粉碎、磨细等预处理工序，以获得适合电池制备的煤基材料。
然后，我们将煤基材料与导电剂、粘结剂等进行混合，并制备成电极片。
接下来，我们将电极片与锂盐溶液浸泡，进行电化学活化处理，以提高电极的性能。
在中试验证实验中，我们对煤基锂离子电池石墨负极材料进行了一系列的测试和评估。
首先，我们对其进行了循环伏安测试，以评估其循环稳定性和电化学性能。
结果显示，煤基材料具有较高的比容量和良好的循环稳定性，表现出了优异的电化学性能。
此外，我们还对其进行了电化学阻抗谱测试、扫描电子显微镜观察等分析，进一步验证了其优越的性能。
通过中试验证实验，我们证明了煤基锂离子电池石墨负极材料的可行性和优越性能。
煤基材料具有丰富的资源、低廉的成本和良好的循环性能，有望成为传统锂离子电池负极材料的替代品。
此外，煤基材料的开发和应用还有助于促进煤炭资源的高效利用和清洁能源的发展。
煤基锂离子电池石墨负极材料的中试验证实验证明了其优越的性能和潜力。
煤基材料的开发和应用有望推动锂离子电池技术的进一步发展，为能源领域的可持续发展做出贡献。
我们相信，在不久的将来，煤基锂离子电池石墨负极材料将在能源储存领域发挥重要作用。
锂离子电池教学讲座PPT
日常维护保养方法
常见故障分析与处理
无法充电
检查充电器和连接线是否正常，尝试更换充电线或充电器；如果问题仍然存在，可能需要更换电池。
续航时间变短
可能是由于电池老化或损坏，需要更换新电池；也可能是由于使用不当导致电池性能下降，需要调整使用习惯。
电池膨胀变形
立即停止使用该电池，并寻求专业人员处理，以防止发生爆炸等安全事故。
锂离子电池与其他电池的比较
锂离子电池具有更高的能量密度和更长的寿命，同时对环境友好，而铅酸电池则存在重金属污染问题。
与铅酸电池比较
锂离子电池的能量密度更高，充电速度更快，且对环境的影响较小，而镍镉电池则存在记忆效应和重金属污染问题。
与镍镉电池比较
05
CHAPTER
锂离子电池的发展趋势与未来展望
消费电子产品市场
市场发展前景与趋势
环保法规
随着环保意识的提高，各国政府对电池产业的环保法规将越来越严格，锂离子电池产业的发展需要符合环保要求，加强废弃电池的回收和再利用。
能源政策
政府能源政策的调整将影响锂离子电池市场的需求和发展，例如政府对电动汽车的补贴政策、对可再生能源的支持政策等。
政策法规对锂离子电池产业的影响
定义与工作原理
根据正极材料的不同，锂离子电池可分为钴酸锂电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池等。
种类
锂离子电池具有高能量密度、长寿命、自放电率低、无记忆效应等优点，但也存在对温度敏感、成本高等缺点。
特点
锂离子电池的种类与特点
手机、平板电脑、笔记本电脑等。
移动设备
电动汽车与混合动力汽车
储能系统
其他领域
锂离子电池具有高能量密度和长寿命等特点，成为电动汽车和混合动力汽车的主要动力源。
锂离子电池ppt课件.ppt
病原体侵 入机体 ，消弱 机体防 御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
锂离子电池的产生
20世纪80年代末，日本Sony公司 提出者
病原体侵 入机体 ，消弱 机体防 御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
锂离子电池：炭材料锂电池 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
极的锂电池，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。 目前所说的锂离子电池通常为锂二次电池。
电池的容量
电池的容量有额定容量和实际容量 之分。锂离子电池规定在常温、恒流 (1C)、恒压(4.2V)控制的充电条件下， 充电3h、再以0.2C放电至2.75V时，所 放出的电量为其额定容量。 电池的实际 容量是指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）。
1.1977年，首次发现并提出石墨嵌锂化合物 作为二次电池的电极材料。在此基础上，于 1980年首次提出“摇椅式电池”（Rocking Chair Batteries）概念，成功解决了锂负 极材料的安全性问题。
锂离子电池基础培训教材
锂离子电池电化学反应机理
正极反应：LiCoO2==== Li1-xCoO2 + xLi+ + xe
负极反应： 6C + xLi+ + xe- === LixC6
电池总反应： LiCoO2 + 6C ==== Li1-xCoO2 + LixC6
电池在接通负载后，因为欧姆电阻和极 化过电位旳存在，电池旳工作电压低于开路 电压。
内阻
电流经过电池内部时受到阻力，使电池旳电压降低， 此阻力称为电池旳内阻。
电池旳内阻不是常数，在放电过程中随时间不断变化， 因为活性物质旳构成、电解液浓度和温度都在不断地 变化。
电池内阻涉及欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又涉及 电化学极化与浓差极化。内阻旳存在，使电池放电时 旳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。
培训教程
锂离子电池基础知识
主讲： 研发中心制作
教程纲领
电池分类（10min) 锂离子电池之电化学反应机理 (20min) 锂离子电池之应用领域（5min) 锂离子电池之构造(20min) 液态锂离子电池之工艺流程(30min) 液态锂离子电池之生产设备(15min) 锂离子电池之性能指标 (20min) 锂离子电池质量认证（10min)
行业原则锂离子电池月自放电率不大于 12%，我们能够做到6%-8%
电池自放电与电池旳放置性能有关，其 大小和电池内阻构造和材料性能有关
记忆效应
记忆效应是针对镍镉电池而言旳，因为老式工艺中 负极为烧结式，镉晶粒较粗，假如镍镉电池在它们 被完全放电之前就重新充电，镉晶粒轻易汇集成块 而使电池放电时形成次级放电平台。电池会储存这 一放电平台并在下次循环中将其作为放电旳终点， 尽管电池本身旳容量能够使电池放电到更低旳平台 上。在后来旳放电过程中电池将只记得这一低容量。 一样在每一次使用中，任何一次不完全旳放电都将 加深这一效应，使电池旳容量变得更低。
锂离子电池 教案1
教案一、学科：化学二、课题名称：有“锂”走遍天下锂离子电池的昨天、今天和明天三、课型：新授课六、教材分析化学电源位于人教版《选修·四》第四章第二节，主要内容包括锌锰干电池、铅蓄电池、锂离子电池和燃料电池等。
课程标准做了如下要求：了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。
通过查阅资料了解常见化学电源的种类及其工作原理，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要作用。
其中活动与探究部分还一步要求调查市场常见化学电池的种类，讨论他们的工作原理、生产工艺和回收价值。
学生在《必修·二》第二章和《选修·四》第一章中已经学习了能量的常见类型，已经知道能量间可以相互转化，如化学能与热能的转化。
再此基础上进一步学习化学能与电能的转化就非常好理解了。
《必修·二》第二章和《选修·四》第四章第一节也已经初步了解原电池的工作原理，知道应用氧化还原反应原理分析原电池的工作原理，能书写常见的简单电极反应式，如锌铜原电池正负极电极反应式。
七、学情分析本届学生在高一下学期并没有学习原电池的相关原理，这部分内容留到了和《选修·四》一起学习，在本节课前对电化学只有几节课的积累，因此基础相对薄弱。
如果说前面原电池的学习已经了解了化学能是怎样转化成电能的理论性问题，而本节教学则是进一步了解原电池开发的技术产品—化学电源。
化学电池是一类应用范围广，实用性强的电源，在生活中几乎无处不在。
学生在学习和生活中已经对不同类型的电池在外观上有所了解，但其电极材料，电解质溶液及工作原理还是不熟悉。
本课从科技新闻入手，让学生将生活中最常见的手机电池与新课内容紧密联系起来，通过锂电池设计、改进进一步掌握原电池的概念和原理；能从最基本的锌铜原电池出发，认识、理解其他化学电源的工作原理，发展趋势。
八、教学目标及核心素养1. 从锌铜原电池原理出发，通过对比、改进，结合文献资料，能自行设计锂离子电池。
锂离子电池教案
锂离子电池教案教案标题：锂离子电池教案教案目标：1. 了解锂离子电池的基本原理和结构；2. 掌握锂离子电池的工作原理和充放电过程；3. 理解锂离子电池在日常生活中的应用。
教学重点：1. 锂离子电池的基本原理和工作原理；2. 锂离子电池的充放电过程；3. 锂离子电池在日常生活中的应用。
教学难点：1. 锂离子电池的充放电过程的详细解释；2. 锂离子电池与其他类型电池的区别；3. 锂离子电池的优缺点及其在日常生活中的应用。
教学准备：1. 锂离子电池的实物样品；2. 锂离子电池的工作原理和充放电过程的图示材料；3. 相关的实验器材和材料。
教学过程：引入：1. 利用一个日常生活场景来引入课题，例如手机、电动车等使用锂离子电池的设备；2. 引导学生思考锂离子电池的原理和结构。
探究：1. 通过展示实物样品和图示材料，介绍锂离子电池的基本原理和结构；2. 解释锂离子电池的充放电过程，包括正负极材料的变化和离子在电解液中的迁移；3. 与其他类型电池进行对比，强调锂离子电池的优势和特点。
实验：1. 进行简单的锂离子电池实验，观察充放电过程中的变化；2. 引导学生记录实验数据，并进行数据分析和讨论；3. 引导学生总结实验结果，验证理论知识。
应用：1. 介绍锂离子电池在日常生活中的应用，如手机、电动车、无人机等；2. 引导学生思考锂离子电池的优缺点，并讨论其在未来能源领域的应用前景。
总结：1. 对本节课的内容进行总结，强调学生所学到的知识点；2. 鼓励学生提出问题和疑惑，解答学生的疑问；3. 布置相关的作业，巩固学生对锂离子电池的理解。
教学延伸：1. 鼓励学生进行进一步的研究，了解更多关于锂离子电池的知识；2. 组织学生参加相关的科技竞赛或科普活动，拓宽学生的视野。
教学评估：1. 课堂参与度和回答问题的积极性；2. 实验数据的准确性和分析能力；3. 作业完成情况和质量。
教学资源：1. 锂离子电池的实物样品；2. 锂离子电池的工作原理和充放电过程的图示材料；3. 相关的实验器材和材料；4. 相关的教学视频和网络资源。
锂离子电池反应教案
锂离子电池反应教案第一章：锂离子电池简介1.1 锂离子电池的发展背景1.2 锂离子电池的组成1.3 锂离子电池的优缺点1.4 锂离子电池的应用领域第二章：锂离子电池的工作原理2.1 锂离子电池的基本结构2.2 锂离子的传输过程2.3 电池的正负极反应2.4 锂离子电池的放电与充电过程第三章：锂离子电池的正极材料3.1 锂金属氧化物3.2 锂铁磷酸盐3.3 锂锰酸盐3.4 其他正极材料的研究进展第四章：锂离子电池的负极材料4.1 碳材料4.2 硅基材料4.3 锂金属负极4.4 其他负极材料的研究进展第五章：锂离子电池的电解液与隔膜5.1 电解液的作用与要求5.2 常见电解液体系5.3 隔膜的材质与功能5.4 电解液与隔膜的研究进展第六章：锂离子电池的安全性能6.1 锂离子电池的热稳定性6.2 锂离子电池的爆炸与火灾风险6.3 锂离子电池的安全设计6.4 锂离子电池的安全性能测试与评估第七章：锂离子电池的循环寿命7.1 锂离子电池的循环性能7.2 锂离子电池容量衰减机制7.3 提高锂离子电池循环寿命的方法7.4 锂离子电池的寿命预测与健康管理第八章：锂离子电池的存储与运输8.1 锂离子电池的储存条件8.2 锂离子电池的充电策略8.3 锂离子电池的运输安全规定8.4 锂离子电池的包装与回收第九章：锂离子电池的应用与市场前景9.1 锂离子电池在移动设备中的应用9.2 锂离子电池在电动汽车中的应用9.3 锂离子电池在储能领域的应用9.4 锂离子电池市场前景与挑战第十章：锂离子电池的研究与发展趋势10.1 锂离子电池的技术创新点10.2 锂离子电池的新型材料研究10.3 锂离子电池的智能制造技术10.4 锂离子电池的发展趋势与展望第十一章：锂离子电池的故障分析与诊断11.1 锂离子电池常见故障类型11.2 故障原因分析11.3 电池诊断技术11.4 故障电池的修复与再生第十二章：锂离子电池的回收与再利用12.1 锂离子电池回收的重要性12.2 回收技术概述12.3 电池材料的再生利用12.4 回收过程中的环境与经济评估第十三章：锂离子电池的标准化与测试方法13.1 锂离子电池的标准化概述13.2 电池性能测试方法13.3 安全性能测试方法13.4 锂离子电池测试设备与技术第十四章：锂离子电池在科研与工业中的应用14.1 锂离子电池在科研领域的应用14.2 锂离子电池在工业领域的应用案例14.3 锂离子电池在交叉领域的应用14.4 锂离子电池技术的国际合作与竞争第十五章：锂离子电池的未来挑战与创新方向15.1 锂资源的开采与可持续性15.2 电池能量密度与安全性的平衡15.3 新型电池架构与设计理念15.4 与大数据在锂离子电池领域的应用重点和难点解析本文教案全面系统地介绍了锂离子电池的相关知识，涵盖基本概念、工作原理、材料研究、安全性能、循环寿命、存储运输、应用市场以及发展趋势等多个方面。
新型高性能锂离子电池正极材料研究实验报告
新型高性能锂离子电池正极材料研究实验报告一、引言随着科技的不断发展，锂离子电池在便携式电子设备、电动汽车和储能系统等领域的应用越来越广泛。
然而，目前商业化的锂离子电池正极材料在能量密度、循环性能和安全性等方面仍存在一定的局限性，因此，开发新型高性能的锂离子电池正极材料成为了当前研究的热点。
二、实验目的本实验旨在研究一种新型高性能锂离子电池正极材料的制备方法和性能，通过优化合成条件和材料结构，提高锂离子电池的电化学性能，为锂离子电池的发展提供新的思路和方法。
三、实验材料和设备1、实验材料化学试剂：＿____、＿____、＿____等。
电极材料：＿____。
集流体：＿____。
2、实验设备真空干燥箱：用于干燥样品。
管式炉：用于材料的热处理。
电化学工作站：用于测试电池的电化学性能。
X 射线衍射仪（XRD）：用于分析材料的晶体结构。
扫描电子显微镜（SEM）：用于观察材料的形貌。
四、实验方法1、材料的制备按照一定的化学计量比称取原材料，将其溶解在适量的溶剂中，搅拌均匀，得到前驱体溶液。
将前驱体溶液在一定温度下进行水热反应，反应结束后，冷却至室温，离心分离，得到沉淀物。
将沉淀物在真空干燥箱中干燥，然后在管式炉中进行热处理，得到最终的正极材料。
2、电池的组装将制备好的正极材料、导电剂和粘结剂按照一定的比例混合均匀，涂覆在集流体上，然后在真空干燥箱中干燥，得到正极片。
以金属锂片为负极，采用 Celgard 2400 隔膜和 1 mol/L 的 LiPF6 电解液，在充满氩气的手套箱中组装成纽扣电池。
3、电化学性能测试使用电化学工作站对组装好的电池进行循环伏安（CV）测试、恒流充放电测试和交流阻抗（EIS）测试。
五、实验结果与讨论1、材料的结构表征XRD 结果表明，制备的正极材料具有_____的晶体结构，衍射峰尖锐，表明材料的结晶度良好。
SEM 图像显示，材料的形貌为_____，颗粒大小均匀，分散性良好。
2、电化学性能测试CV 测试结果显示，电池在_____之间出现了明显的氧化还原峰，表明材料具有良好的电化学可逆性。
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2，部分设备
极片制作
圆柱电池组装
高精度真空烘 箱2台
超声焊接机
真空合浆机3台 卷绕机
软包电池组装 叠片机 软包超声焊接机
化成分容与环境保 障
化成分容充放电精 密设备7台
小型除湿机7台
大型高精度涂 布机2台
辊压机 分切机 切片机
电阻焊机2台
滚槽机 激光焊接机 注液机
铝膜成型机
顶侧封机 预封机 终封机
功能布局、平面布局、装修施工控制（土建、电力电线排布、照明、消防、空压 气管分布、空调系统分布）、预算、设备选型采购、设备入场、定位安装、调试、系 统试运行、工艺流程、人员培训。
2）从锂电材料到成品电池检测性能报告（CMA）的一 体化服务。
3）在高品质保障的前提下，通过设备及人员最优配置 、成本及工艺控制，我们能够提供甚至低于一般小厂成本 而性能高的多的电芯。
市场、研发、设计制作、设备操作、后勤保障等
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三、软件
1， 建立了整套涵盖安全、环保、设计制作、检测、品质
管理、人事后勤物资管理等的一系列管理制度及体系文件 。
形成了电池设计制作标准、检测标准、品质管控标准 等，保证服务品质及安全。
参照：ISO9001、TS、6S、电池检测国标、行标等
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2，资质与窗口 取得了资质、建立了窗口 1）经过领导和检测平台的不懈努力，取得了CMA检测资质
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2、阅读一切好书如同和过去最杰出的 人谈话 。03:5 2:2103: 52:2103 :5211/ 18/2020 3:52:21 AM
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3、越是没有本领的就越加自命不凡。 20.11.1 803:52: 2103:5 2Nov-2 018-Nov -20
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4、越是无能的人，越喜欢挑剔别人的 错儿。 03:52:2 103:52: 2103:5 2Wednesday, November 18, 2020
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四、优势及特色
以项目形式组织技术攻关 低成本高性价比中小批量电池制作 高性能电池研发及定制 电池检测及报告（CMA资质）
合作客户包括： 上海电气 中国轻工集团 华东师范大学 811所 航天电源 上海卡耐 中国海诚 安固强能源 利物盛集团 东南大学 中科院上海微系统与信息技术研究所 等等50余家机构
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特色
2，技术服务特色 1）和合作企业共同开发出超高容量电池系统
这在国际国内均属于非常领先的水平。在无人飞机等军用设备、3C产品等领域有 广泛应用前景。
2）和合作企业开发出超低温高倍率的电池系统。 3）布局柔性电池及可穿戴系统。
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谢谢！
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1、有时候读书是一种巧妙地避开思考 的方法 。20.1 1.1820. 11.18W ednesday, November 18, 2020
空压系统
除湿系统 真空烘箱 循环水系统、粘度 计、细度计等20余 件
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合浆机
7
100L
2020/11/18
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涂布
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正极涂布
负极涂布
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热压
辊压
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分条
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超声焊
13
注液
叠片
切片
点焊 模成型机
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卷绕
辊槽
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圆柱封口
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激光焊
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预封机
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顶侧封机
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抽气封口机
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除湿机组
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电池检测部分
1、出具报告 Report 向社会出具具有证明作用的数据和结果（CMA报告）
2、检测设备Equipment 高端检测仪器配备系统全面，主要从事锂电池的安全性能和 电学性能测试，为客户提供高端材料分析测试。
3、 检测标准Standards： 国标（GB），行业系列标准（SJ/T QC/T QB/TYDSN/T） 军用系列标准（GJB）、IEEE 系列标准、IEC 系列标准、 UL 系列标准 客户所提出的其他标准或者非标准测试方法。
。
2）锂离子电池中试与研发、检测平台纳入上海市公共服务 平台体系
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3，探索平台加企业的发展模式 平台服务企业50余家、提供共性技术服务200余次，
涵盖锂离子电池全产业链。形成了具有自身特色的多元化 平台加企业模式。
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具备的功能
• 锂电领域项目对接 • 锂电厂房及中试、检测线整体建设 • 高性能电池设计及制作 • 电池及材料整体性能检测及评估 • 电池极片设计及批量制作 • 电池研发及中试服务 • 技术支持及咨询
成果转化：
通过“与用户一起创新”以及商业模式创新等各种手段，加强科技金融合作，或创 立衍生公司，或知识产权转让，促进共性技术转移和扩散。
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二、 锂电平台功能定位
1）锂电产学研桥梁纽带 2）为锂电产业升级服务 3）为锂电技术创新服务
做好锂电产业第三棒
4
二、硬件
1，环境
2100平米功能中试区，具备各类研发及中试及检测设备
上海市锂离子电池中试与研发服务
2015.1.13
目录
一、 背景 二、锂电平台功能定位 三、服务特色
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一、 背景
上海产业技术研究院的成立是贯彻落实全国和上海市科技创新大会精神的一项重要 举措,也是上海市委、市政府增强共性技术研发与服务，建立健全应用技术创新体系的一 项重要部署。
与上海科学院实行一套人马两块牌子运作模式。 为实现更好的产业布局，做好第三棒，成立12个平台。
锂电中试与研发测试平台态势，制订产业技术发展战略、规划和路径，为政府部门 提供咨询意见。开展技术情报市场分析工作，为企业、科研机构、投资界等提供行业咨 询服务。
组织及联合研发：
组织产、学、研、用、金等各方资源,联合开展平台建设和项目研发。联合研发的组 织形式包括：依托上海产业技术研究院，即主要依托其专业技术研发实体组织实施。
4、 测试项目 Test Items： 安全测试：低压、高温、短路、撞击、挤压、针刺、跌 落，温度循环、过充电、过放电、热冲击等。 电学性能：放电容量、循环寿命、荷电保持能力、储存 性能等
团队
专家顾问团队：上海市范围内锂电专家组 政府支持：上海市政府，上海市科委
运行团队： 建立了固定人员20人、外聘人员6人的运行团队。 涵盖教授、博士、硕士、本科、专科等一系列人才，职能包括：
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共性技术服务
电池材料综合性能评估
电池设计及制作、高性能电池研制
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电池部件设计及制作
2020/11/18
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1）正为某央企机构锂电中试与检测线整体打包交钥匙工程。 2）承接某高校校企合作锂电中试线规划。
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特色
1，综合服务特色 1）提供整套中试厂房建设解决方案，打造高性价比交
钥匙工程。