锂离子电池基础知识介绍
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2016/12/6 5
锂离子电池电化学反应机理
锂离子电池负极在第一次充电时的反应过程
2016/12/6
6
锂离子电池结构 正极 活性物质（LiCoO2\LiMnO2\LiNixCo1-xO2\ LiXFePO4 ) 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、导电剂 隔膜（PP+PE） 电解液（LiPF6 + DMC/ EC/ EMC) 外壳五金件（钢壳、铝塑膜、铝壳、盖板、 极耳、绝缘片等）
2016/12/6 7
圆柱形锂离子电池结构图
正极极耳 密封圈 绝缘圈 限流开关 隔膜
绝缘垫
2016/12/6
8
软包装锂离子电池结构图
2016/12/6
9
方形锂离子电池结构图
2016/12/6
10
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)
wk.baidu.com
正极物质：钴酸锂+导电剂+PVDF
2
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 、LiXMnO2 或LiXFePO4 等 负极采用锂-碳层间化合物LiXC6等。 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。
2016/12/6
3
锂离子电池电化学反应机理
正极反应：LiCoO2==== 放电 + Li1-xCoO2 + xLi + xe负极反应： 充电 + 6C + xLi + xe 放电 === LixC6 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。
铝 塑 封 装 袋
电池壳
ON AL CPP
聚合物冲壳设备 ON: 尼龙层 25μm AL: 铝层 CPP:CPP层 40μm 35μm
113μm
聚合物电池壳材料 结构示意图
2016/12/6 19
聚合物电池生产过程封边（侧顶封）
顶侧封装
待注 液口
顶侧封装产品 顶侧封装设备
2016/12/6
20
锂离子电池基础知识介绍
2016/12/6
1
目录
第一章 锂离子电池反应机理及结构 第二章 聚合物电池生产过程 第三章 圆柱电池生产过程 第四章 锂离子电池的一些基本电性能 第五章 锂离子电池安全性能及关键控制点 第六章 PACK介绍 第七章 锂离子电池相关标准 第八章 磷酸铁锂介绍
2016/12/6
2016/12/6
14
聚合物电池简介
聚合物锂电的命名一般根据它的厚度、宽度、长度的尺寸得出的。 如402025： 那就表示它的厚度是4.0mm;宽度是20mm,长度是25mm。
长25mm 厚4.0mm
宽20mm
2016/12/6
15
聚合物电池的生产过程示意图
电池壳制作
电池极片制作 极组卷绕 电池隔膜准备 电池注液 电池侧顶边封
作用：提供锂源
2016/12/6
11
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
2016/12/6
12
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
电池化成 出货检验 分选
电池后加工 电池转PACK 或直接出货 电池后处理 2016/12/6
电池自放电挑选
电池后处理 16
聚合物电池的生产过程
极片、隔膜
待出货电池
﹢
﹦
极组
2016/12/6
电池壳
待注液电池
待充电电池
17
聚合物电池生产过程卷绕
负极片
极组 隔膜
卷绕
-
+
正极片
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18
聚合物电池生产过程冲壳
充电
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4
锂离子电池电化学反应机理
在电池化成初次充电过程中：
电池电压大约在0~2.5V左右，电解质在负极表面还原，形 成固态电解质界面（SEI 膜：烷基碳酸锂、氧化锂、碳酸 锂、氟化锂等），作用是使溶剂化锂离子脱去表面溶剂分 子得到电子嵌入石墨层内。此时正极开始脱出锂离子, 容 量占总体容量的10%左右。对电池而言表现为产生气体： 主要成分为溶剂还原产物如乙烯、丙烯和 CO2 等。 由于电池初期的产气现象，电池内部压力增大同时使电液 在极组中分布不均匀，出现析锂和电池鼓胀现象。目前解 决方案就是开口排气，使化成初期产生的气体排出电池之 外，采用真空的方法可能效果更好，使气体排出的同时， 使电液进一步在极组内部扩散。 电压在2.5~4.2V时,电池的活性物质开始发生电化学反应, 负极活性物质开始嵌入锂离子,正极继续脱出锂离子。
2016/12/6 13
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：
溶剂组成 DMC:EMC:EC =1:1:1 （重量比） LiPF6浓度 1mol/l
质量指标：
密度（25℃）g/cm3 1.23±0.03 水分（卡尔费休法） ≤20ppm 游离酸（以HF计） ≤50ppm 电导率（25℃） 10.4±0.5 ms／cm
锂离子电池电化学反应机理
锂离子电池负极在第一次充电时的反应过程
2016/12/6
6
锂离子电池结构 正极 活性物质（LiCoO2\LiMnO2\LiNixCo1-xO2\ LiXFePO4 ) 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、导电剂 隔膜（PP+PE） 电解液（LiPF6 + DMC/ EC/ EMC) 外壳五金件（钢壳、铝塑膜、铝壳、盖板、 极耳、绝缘片等）
2016/12/6 7
圆柱形锂离子电池结构图
正极极耳 密封圈 绝缘圈 限流开关 隔膜
绝缘垫
2016/12/6
8
软包装锂离子电池结构图
2016/12/6
9
方形锂离子电池结构图
2016/12/6
10
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)
wk.baidu.com
正极物质：钴酸锂+导电剂+PVDF
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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 、LiXMnO2 或LiXFePO4 等 负极采用锂-碳层间化合物LiXC6等。 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。
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锂离子电池电化学反应机理
正极反应：LiCoO2==== 放电 + Li1-xCoO2 + xLi + xe负极反应： 充电 + 6C + xLi + xe 放电 === LixC6 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。
铝 塑 封 装 袋
电池壳
ON AL CPP
聚合物冲壳设备 ON: 尼龙层 25μm AL: 铝层 CPP:CPP层 40μm 35μm
113μm
聚合物电池壳材料 结构示意图
2016/12/6 19
聚合物电池生产过程封边（侧顶封）
顶侧封装
待注 液口
顶侧封装产品 顶侧封装设备
2016/12/6
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锂离子电池基础知识介绍
2016/12/6
1
目录
第一章 锂离子电池反应机理及结构 第二章 聚合物电池生产过程 第三章 圆柱电池生产过程 第四章 锂离子电池的一些基本电性能 第五章 锂离子电池安全性能及关键控制点 第六章 PACK介绍 第七章 锂离子电池相关标准 第八章 磷酸铁锂介绍
2016/12/6
2016/12/6
14
聚合物电池简介
聚合物锂电的命名一般根据它的厚度、宽度、长度的尺寸得出的。 如402025： 那就表示它的厚度是4.0mm;宽度是20mm,长度是25mm。
长25mm 厚4.0mm
宽20mm
2016/12/6
15
聚合物电池的生产过程示意图
电池壳制作
电池极片制作 极组卷绕 电池隔膜准备 电池注液 电池侧顶边封
作用：提供锂源
2016/12/6
11
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
2016/12/6
12
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
电池化成 出货检验 分选
电池后加工 电池转PACK 或直接出货 电池后处理 2016/12/6
电池自放电挑选
电池后处理 16
聚合物电池的生产过程
极片、隔膜
待出货电池
﹢
﹦
极组
2016/12/6
电池壳
待注液电池
待充电电池
17
聚合物电池生产过程卷绕
负极片
极组 隔膜
卷绕
-
+
正极片
2016/12/6
18
聚合物电池生产过程冲壳
充电
2016/12/6
4
锂离子电池电化学反应机理
在电池化成初次充电过程中：
电池电压大约在0~2.5V左右，电解质在负极表面还原，形 成固态电解质界面（SEI 膜：烷基碳酸锂、氧化锂、碳酸 锂、氟化锂等），作用是使溶剂化锂离子脱去表面溶剂分 子得到电子嵌入石墨层内。此时正极开始脱出锂离子, 容 量占总体容量的10%左右。对电池而言表现为产生气体： 主要成分为溶剂还原产物如乙烯、丙烯和 CO2 等。 由于电池初期的产气现象，电池内部压力增大同时使电液 在极组中分布不均匀，出现析锂和电池鼓胀现象。目前解 决方案就是开口排气，使化成初期产生的气体排出电池之 外，采用真空的方法可能效果更好，使气体排出的同时， 使电液进一步在极组内部扩散。 电压在2.5~4.2V时,电池的活性物质开始发生电化学反应, 负极活性物质开始嵌入锂离子,正极继续脱出锂离子。
2016/12/6 13
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：
溶剂组成 DMC:EMC:EC =1:1:1 （重量比） LiPF6浓度 1mol/l
质量指标：
密度（25℃）g/cm3 1.23±0.03 水分（卡尔费休法） ≤20ppm 游离酸（以HF计） ≤50ppm 电导率（25℃） 10.4±0.5 ms／cm