锂离子电池安全培训

高度 50mm
Ø 18mm
LIR18500 35
方形的命名
• 用三个字母和6位数字来表示， 前两个字母表示锂离子电池
高度48mm
(LI)，后一个字母表示方形(S)，
前两位数字表示以mm为单位的
最大厚度，中间两位数字表示
以mm为单位的宽度，后两位数
字以mm为单位的最大高度，如
LIS043048即表示厚度为4mm，
锂电池生产危险性
1.电解液的溶剂
• 电解液（电解质盐LiPF6 ）溶剂主要组成是碳酸烷基酯， 如碳酸二甲酯（DMC）,碳酸二乙酯（DEC）,碳酸甲乙酯（ EMC）等，都是沸点很低的可燃液体，遇火易燃烧 。
• 六氟磷酸锂(LiPF6) 有腐蚀作用。不可燃性，加热和酸类 进行反应会产生有害的氟化氢（腐蚀性）。氟化氢和金属 反应会产生爆炸性的气体。
• 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 、LiXMnO2 、LiFePO4和三元
复合材料。 • 负极采用锂-碳层间化合物LiXC6。
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”。
充电池时，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。
外包装
分
容化
成封
口注
液滚
槽
出厂检验
密封性检验
湿度控制
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三、锂离子电池的命名
• 锂离子二次电池的命名也分圆柱形和方形、扣式几种:
• 圆柱形的命名用三个字母和5位数字来表 示，前两个字母表示锂离子电池(LI)，后 一个字母表示圆柱形(R)，前两位数字表 示以mm为单位的最大直径，后三位数字表 示以0.lmm为单位的最大高度，如 LIR18500即表示直径为18mm，高50mm的圆 柱形锂离子电池。
2.8
DMSO 189 18.4
1.991
42.5
GBL 206 -42 104 1.751
39.1
锂离子电池结构——隔膜
隔膜——是放置于两极之间，作为隔离电极 的装置，藉以避免两极上的活性物质直接 接触而造成电池内部的短路。但隔膜仍需 能让带电离子通过，以形成通路。
隔膜要求： ①离子透过度大 ②机械性强度适当 ③本身为绝缘体 ④不与电解液及电极发生反应
室内保存。
关键１-电池充电
(1)充电电压：单只电池最高充电电压为4.2V。 (2)充电电流：充电电流应为0.7CmA或更低。 3)充电温度： 应在0°C至45°C温度范围内进行充电。 (4)反极充电：不要对电池进行反极充电。
关键２-电池放电
(1)放电电流： 放电电流应为1CmA或更小 ． (2)放电温度：应在-20°C至60°C温度范围内进行放电。 (3)放电终止电压： 应避免单只锂离子电池放电电压低于
正极物质：LiFePO4+碳黑+PVDF
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正极组成
正极： 主要材料包括活性物质、黏结剂、导电剂 钴酸锂或锰酸锂：参与电化学反应的活性材料
导电剂：提高电极的导电性，如CB、KS、SS、SP、和LSTM 黏结剂： 把活性材料和导电剂黏结在铝箔(15和20微米厚）之上如
PVDF1300， 1700等 正极材料需要做成有一定粘度的浆料涂覆在具有集流作用的载体 上，并且能够与之紧密粘接，同时正极活性物质为半导体，导电性不好， 因此需要加有一定量导电剂以增加正极的导电性，降低电池的内阻，因 此正极中除需要有活性物质外还需要有导电剂、粘接剂、溶解粘接剂的 溶剂等。
• 隔膜 • 电解液 • 外壳五金件（钢壳、铝壳、盖板、极耳、绝缘片、绝缘胶带）
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锂离子电池结构——正极
电池放电时从外电路获得电子的电极,此时电极发生还原反应。 通常是电位高的电极。锂离子电池中的钴酸锂、锰酸锂电极 等。
正极集流体：铝带（约0.1mm厚）
高温胶带（约0.05mm厚）
正极基体：铝箔（约0.016mm厚)
3.锂离子电池的存储特性：
锂离子电池的存储特性是指锂离子长期有储后保持容量 的特性及恢复容量等特性。锂离子电池剩余容量与存储时间 和存储温度有关，在20℃环境温度下保存半年，容量可保持 在额定值的90%以上，而同一电池在60℃环境温度下保存一个 月后，容量保持仅此有额定容量的80%左右。可见锂离子电池 宜在低温下保存，一般用户长期不用的电池宜放在冰箱冷冻
• 产生火花点燃电解液，进而殃及塑料机身和与之接触的易 燃物，造成火灾；
• 引起电池内温度急骤上升，电池内空间很狭小，可能因压 力增加而爆炸；
• 电池内温度上升较慢，电池外壳逐渐溶化，使有腐蚀性的 电解液泄漏。
2012
电池（battery）
电池是指通过正负极之间的电化反应将化学能转化为电 能的装置。
充电时，将电能转化为化学能进行储存。 放电时，将化学能转化为电能释放，作为电源供用电器。 活性物质：电池充放电时，能进行氧化或还原反应而产
生电能和储存化学能的电极材料。
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什么叫锂离子电池？ Li-Ion battery
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锂离子电池结构——负极
电池放电时向外电路输送电子的电极，此时电极发生氧化 反应。通常是电位低的电极，锂离子电池中石墨电极。
负极集流体：镍带（约0.07mm厚）
负极基体：铜箔（约0.010mm厚)
负极物质：石墨+CMC+SBR
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负极组成
负极： 主要材料包括活性材料石墨、黏结剂、导电剂 活性材料石墨：参与电化学反应的活性材料如：MCMB、 P15B— HG、 MCF、天然石墨、CMS等 导电剂：提高电极的导电性，如SS、SP、LSTM等 黏结剂： 把活性材料和导电剂黏结在箔(15和20微米厚） 上 ，如PVDF1100、SBR、CMC等 厚度为8微米到18微米的铜箔作为负极集流体。
2012年10月22日龙岗电池厂因值班人员擅离岗
位，使的老化电池短路发热而无人知晓，最后发生火
灾。
老化区
储存区
充电检测区
案例三：“10.10”龙岗电池厂火灾事故
2012年10月10日13时35分， 位于公司的二楼仓库 发生火灾事故，15时30分左右扑灭，无人员伤亡，将存 放在库房中的锂电池烧掉，损失400万元。
3.0V，过放电会损坏电池性能。
关键３-电池贮存
锂离子电池应充电30%至50%容量后在室温下贮存。
二、锂离子电池生产的主要工艺
锂电制作的一般流程
配浆
涂布
辊压
化成
注液ห้องสมุดไป่ตู้
装配
检测
出货
圆柱型锂离子电池的制造工艺流程
来料检验
正极配料 负极配料
正极涂布 负极涂布
正极制片 负极制片
隔
膜
短路检验
烘
烤卷
绕入
壳
出
厂
锂离子电池的生产安全
2012
内容
一、事故警示 二、锂离子电池基本概念 三、生产过程的危险与有害因素辨识 四、锂离子电池组装的安全要求
2012
2012
锂电池事故
案例1：2010年10月11日23时35分，电池公司客户退回的锂 电池在存放处发生自燃起火，工人用灭火器扑救后再次发 生起火，过火面积50平方米左右。
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
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电池外壳
• 锂离子电池内部存有参与反应的液态电解质，且不允许有水的存 在，因此电池要求完成封闭，封装的壳体要求耐电解质及大气的 腐蚀，且有一定的耐内部压力的能力，
2.锂离子电池的放电特性：
锂离子电池采用恒流连续放电，开始放电时电压均为 4.2V/节（单节开路端电压），终止放电电压，通常规定为 3.0V（不充许过放电），最低放电压也不能低于2.5V，否则 影响电池寿命。对同一电池而言放电电流大小不同，充电时 间长短也不同。若用1.0C电流放电到终止电压3.0V约需1h； 若用0.2C电流放电，到放电结束约需5 h。可见放电时间长 短与电池容量，放电电流大小有关。
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锂离子电池的结构和组成
圆柱型锂离子电池
方型锂离子电池
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软包装和聚合物锂离子电池
二次锂电池的构造
方型锂离子电池（铝壳）
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圆形锂离子电池
15
聚合物与软包装锂离子电池
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锂离子电池结构
• 正极
活性物质 导电剂、溶剂、粘合剂、基体
• 负极
活性物质（石墨、MCMB、CMS) 粘合剂、溶剂、基体
锂离子脱出反应式为： LiMO2→xLi++Li1-xMO2+xe-
负极采用碳电极，从理论上讲，每6个碳原子可吸藏一个锂离子，锂离子 嵌入反应式为：
xe-+xLi++nC→LixCn 式中的M为Co，Ni，Mn，Fe等金属元素，C表示负极化合物，如LiC6，
TiS2，WO3等等。
28
1.锂离子电池的充电特性：
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有机溶剂 沸点 熔点 闪点 黏度 相对介电常数
EC
248 39 150 1.86
89.6
DMC
90
3 15 0.59
3.1
EMC 108 -55 23 0.65
2.9
DEC 127 -43 33 0.75
2.8
PC 241.7 -49.2 135 2.530
64.4
MPC 130 -43 36 0.78
宽30mm，高48mm的方形锂离子
电池。
宽度30mm
厚度4.0mm
• LIS043048
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锂离子电池用保护线路板
• 多节电池组保护板
手机电池保护板
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2012
二次锂电池安全因素
1、最主要的因素是目前电池能量密度大，同样的体积的 情况下要得到更高的容量必定会对其安全造成影响，所 以我们不一定要求供应商最小的体积做最大的容量。
• 一般采用不锈钢、镀镍钢或铝材，因为铝较轻且易于成型，因此 我们主要采用铝壳壳体。
• 电池有正负两极，电池壳体可以作为一极，另外一只需要于壳体 绝缘，因此两极之间需要加装绝缘密封垫，电池壳体组件是以激 光焊接的方式进行密封的，因此绝缘密封垫还应该具有较好的耐 热性能。我们一般选用耐腐蚀性、耐高温性及密封性较好的氟塑 料作为电池的绝缘密封垫
案例2：2012年2月19日11时40分许，位于深圳公司三楼清洗 房发生发生火灾,火灾中一批手机锂电池被烧毁，两名工 人因吸入浓烟感到不适送医院治疗。
案例3：2012年8月22日，位于公司，电器线路着火引发火灾 事故，将三楼车间多台设备烧坏。。
案例4：2012年10月10日13时35分， 位于公司的二楼仓库发 生火灾事故，15时30分左右扑灭，无人员伤亡，将存放在 库房中的锂电池烧，损失400万元。
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锂离子电池电解液组成示意图
电解液
溶剂
锂盐
EC、PC、EMC、DEC等 LiPF6、LiClO4、LiBF4等
添加剂
防过充添加剂
阻燃剂
抑制气体生成
改善SEI膜性能 控制水和酸含量
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锂离子电池结构——电解液
锂离子电池所使用的有 机溶剂 1.碳酸酯类 2.羧酸酯类 3.醚类有机溶剂 4.含硫有机溶剂
2、过充---对电芯过充电，当电压上升到4.6V／cell以上 或更高时，电芯本体温度不断升高达到热爆炸的状态， 从而发生破裂，冒烟，起火，爆炸的危险。
3、短路---因为电池容量大内部电阻低，所以外部短絡时 通过大的电流，电池内部达到热爆炸的状态，从而发生 破裂，冒烟，起火的危险。
4、因为电解液主要是由有机溶剂组成的,所以有燃烧的可 能性。
案例5：2012年11月28日22时44分公司老化房起火，烧毁多 个货柜式老化房，待电池一批。
案例一：“2·19”深圳某电池厂火灾事故
2012年2月19日11时40分许，位于深圳市某公司三楼 清洗房发生发生火灾,火灾中一批手机锂电池被烧毁，两 名工人因吸入浓烟感到不适送医院治疗。
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案例二：“10.22”龙岗电池厂火灾事故
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锂离子电池电化学反应机制
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锂离子电池的工作原理
电池在充电时，锂离子从正极中脱出，通过电解质和隔膜，嵌入到负 极中；电池放电时，锂离子由负极中脱出，通过电解质和隔膜，重新嵌 入到正极中。在充放电过程中，锂离子在正负极之间嵌入脱出反复运动， 实现化学能和电能的相互转化。电池体系中锂永远以离子的形态出现， 不会以金属的形态出现，所以这种电池叫做锂离子电池。
由于锂离子电池要求，其充放电需精密控制，因此， 锂离子电池需采用专门的恒流，恒压充电法进行充电。通 常恒流充电到4.2V/节，后转入恒压，定时充电，待恒压 充电电流降到100mA左右时，终止充电，恒流充电电率为 0.1C～1.5C（C：当电池额定容量为1000mAh时，则1.0C充 电率表示充电电流为1000mA，1.5C充电电流为1500mA，依 此类推），只要进入恒压充电状态，充电电流会慢慢降低 到零，并停止充电。