电池培训资料

定义 倍率是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所 需要的电流值，在数值上等于电池额定容量的倍数， 通常以字母C（Capacity）表示。

电池内阻
指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。有欧 姆内阻与极化内阻两部分组成。
电池内阻值大，会导致电池放电工作电压降低，放电时间 缩短。 内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素 的影响。电池内阻是衡量电池性能的一个重要参数。

早期的锂电池
锂离子电池(Li-ion Batteries)是锂电池发展而 来。所以在介绍Li-ion之前，先介绍锂电池。举 例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电 池。锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯， 负极是锂。电池组装完成后电池即有电压,不需充 电.这种电池也可以充电,但循环性能不好,在充放 电循环过程中,容易形成锂枝晶,造成电池内部短 路,所以一般情况下这种电池是禁止充电的。

1C循环电池内阻
充放电下内阻的变化特性曲线
60 56
内阻(mΩ )
52 48 44 40 0 100 循环次数 200 300 —— ·· 充电内阻 放电内阻
容量分为额定容量和实际容量。
额定容量
电池充满电后，在环境温度为20±5℃条件下， 以0.2C5A放电至厂家规定的终止电压时所应提供 的电量，用C5表示。
锂离子电池常用正极材料对比
类别 安全 比容量 循环寿 电压 材料 性能 mAh/g 命/次 平台 成本 差 145 ＞500 所占成 本比重 适合领域
钴酸锂
3.6
高
40%
小型移动电池
锰酸锂
ห้องสมุดไป่ตู้
较好
105
＞ 500
3.7
低
25%
对体积不敏感的 中型动力电池
三元锂
较好
160
＞800
3.6
中
33%
中小型动力电池
电池知识的培训资料
销售工程师入职培训

什么叫电池
电池是一种能量转化与储存的装置。 它通过反应将化学能或物理能转化为电能

电池的组成部分
电池即一种化学电源，它由两种不同成分 的电化学活性电极分别组成正负极

电池的分类
实用的化学电池可以分成两个基本类型：原电池 与蓄电池。原电池制成后即可以产生电流，但在 放电完毕即被废弃。蓄电池又称为二次电池，使 用前须先进行充电，充电后可放电使用，放电完 毕后还可以充电再用。蓄电池充电时，电能转换 成化学能；放电时，化学能转换成电能。
放电时间(Min)
不同温度下电池容量
温变特性曲线(1C)
4.15 4.05 3.95 3.85 3.75 3.65 3.55 3.45 3.35 3.25 3.15 3.05 2.95 2.85 2.75 0 100 40℃ 60℃
电压（V)
0℃ -20℃ 20℃
200
300
400
500
600
700
锂电池主要优点：
1.能量比比较高。具有高储存能量密度， 目前 已达到460-600Wh/kg，是铅酸电池的约6-7倍； 2.使用寿命长，使用寿命可达到6年以上， 磷酸亚铁 锂为正极的电池1C（100%DOD）充放电，有可以使 用10,000次的记录 3.额定电压高（单体工作电压为3.7V3.2V），约等于 3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压，便于组成电池 电源组； 4.具备高功率承受力，其中电动汽车用的磷 酸亚铁锂 锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力，便于高 强度的启动加速；

锂离子电池
锂离子电池正极主要成分为LiCoO2，，负极主要 为C。充电时 正极反应：LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe负极反应：C + xLi+ + xe- → CLix 电池总反应：LiCoO2 + C→ Li1-xCoO2 + CLix 放电时发生上述反应的逆反应。
正 电 极
P o sitive E lectr o d e L iC o O
2
负 电 极
充 电
L i+ L i+ L i+
N eg ative E lectr C
L i+ L i+ L i+

钢壳/铝壳/圆柱/软包装系列： （1）正极——活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂， 现在又出现了镍钴锰酸锂材料，电动自行车则用 磷酸铁锂，导电集流体使用厚度10--20微米的电 解铝箔 （2）隔膜——一种特殊的复合膜，可以让离子通 过，但却是电子的绝缘体 （3）负极——活性物质为石墨，或近似石墨结构 的碳，导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔 （4）有机电解液——溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯 类溶剂，聚合物的则使用凝胶状电解液 （5）电池外壳——分为钢壳（现在方型很少使 用）、铝壳、镀镍铁壳（圆柱电池使用）、铝塑 膜（软包装）等，还有电池的盖帽，也是电池的 正负极引出端
800
容量（mAh)
电池电压分为开路电压和工作电压 开路电压（Open Circuit Voltage ，OCV） 开路电压是指电池在非工作状态下即电路中无电流 流过时，电池正负极之间的电势差。
工作电压 又称端电压，是指电池在工作状态下即电路中有 电流流过时电池正负极之间的电势差。 终止电压（Cut-off discharge voltage） 指电池放电时，电压下降到电池不宜再继续放电 的最低工作电压值。
磷酸铁锂材料具有橄榄石晶体结构，是近年来研
究的热门锂离子电池正极材料之一。其理论容量为 170 mAh/g，在没有掺杂改性时其实际容量已高达 110 mAh/g，LiFePO4具有高稳定性、更安全可靠、 更环保并且价格低廉，理论循环寿命长 单体2000 次。LiFePO4在大型锂离子电池方面有非常好的应用 前景； LiFePO4的主要缺点是理论容量不高，导率低、 低温性能差 、组合一致性差、 电压低 3.2V单体。
铅酸电池 使用电压(V) 质量比能量 (Wh/Kg) 循环寿命 (100%DOD) 自放电率 （每月） 2.0 30 200次
镍镉电池 1.2 45 400次
镍氢电池 1.2 65 400次
钴酸锂电池 3.7 140 500次
磷酸铁锂电 池 3.2 105 2000次
5% 12h
差
25% 8h
锰酸锂具有尖晶石结构。其理论容量为148
mAh/g，实际容量为90～120 mAh/g。工作电压范 围为3～4V。该正极材料的主要优点为：锰资源丰 富、价格便宜，安全性高，比较容易制备。缺点 是理论容量不高；材料在电解质中会缓慢溶解， 即与电解质的相容性不太好；在深度充放电的过 程中，材料容易发生晶格畸变，造成电池容量迅 速衰减，特别是在高温下使用时更是如此；主要 应用：电动工具、小家电、电动玩具、矿灯、电 动自行车、太阳能路灯、小型的UPS。
1C平台

1C充放电特性曲线
4.3 4.1 3.9 3.7
电压(V)
3.5 3.3 3.1 2.9 2.7 2.5 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200
时间(min)

定义 放电平台是指在电池任何倍率的电流下恒压充到电 压为4.2V，并且充电电流小于0.01C时停止充电即 充满电后，然后搁置10分钟，在任何倍率的放电电 流下放电至3.6V时的放电时间。
锂电池种类和组成部分

锂电池的正负极材料
正极材料：如上文所述，可选的正极材料很多，目 前主流产品多采用钴酸锂、锰酸锂、三元材料（镍、 钴锰酸锂）、磷酸铁锂。不同的正极材料对照： 正极材料平均输出电压能量密度 LiCoO₂3.7 V140 mAh/g LiMn₂O₄3.7 V100 mAh/g LiFePO₄3.2 V115 mAh/g 负极材料：多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可是 更好的材料。 负极反应：放电时锂离子脱插，充电时锂离子插入。 充电时：xLi + xe + 6C → LixC6 放电时：LixC6 → xLi + xe + 6C 电解质溶液
圆柱型电芯是最早批量生产、应用行业最多的电池，如：笔记本、单反相机、 摄像机、电动工具、电动汽车、电动自行车、手电筒、模块电源等。圆柱型电 芯因一致性好过于方型电芯，常用于组合单元，世界知名的电芯厂家如：LG 、三星、三洋、索尼、松下、东芝、A123等这些厂家最早都是从生产圆柱型 电芯开始的。
锂离子电池专业术语
镍钴锰三元材料是一种高容量的正极材料，比容量可以达
到180mAh/g以上，是非常有前途的正极材料。此材料不仅有 比容量高的优势，而且安全性也相对较好，价格相对较低， 与电解液的相容性好，循环性能优异，是最有可能在小型通 讯和小型动力领域同时应用的电池正极材料，甚至有在大型 动力领域应用的可能。但是材料也有自身的缺点，第一就是 合成困难、合成条件苛刻、合成材料的稳定性差，第二是材 料的电压平台相对较低，只有3.55v左右，第三是材料的密 度和钴酸锂相比，相对较低，第四是材料的充电电压较高， 达到了4.5v左右，与钴酸锂有较大的差别。但是此材料的高 容量和高安全性是其他材料无法比拟的，必将最近的几年内 推向市场。应用于便携电子设备上，如手机、笔记本电脑、 数码相机、摄像机、电动工具、太阳能路灯、小型的UPS。 等移动电源。
实际容量
电池在一定的条件下所放出的实际电量。 电池的容量主要受放电倍率和温度的影响严格来 讲，电池容量应指明充放电条件。

容量的计算方法 C(mAh)=I(mA)*T(h)
不同倍率下电池容量
倍率放电特性曲线（25℃）
5 4.5 4
电 压 (V)
3.5 3 2.5 2 0 60 120 180 240 300 360 2CmA 0.981C 1.5CmA 1.0CmA 1.025C 1.060C 0.5CmA 1.064C 0.2CmA 1.074C




电动工具类 ：高功率电动工具（无线） ；电锤、 电钻、除草机等； 电动自行车(Ebike)市场 电动玩具市场 太阳能 LED路灯储能市场 小型设备 医疗设备：电动轮椅车，电动代步车 固定型电源：主要用于通讯、移动基站、电信、 铁路运输、电力、、金融、发电厂、计算机系统 作为保护、自动控制的备用电源 其它小型电器 ：矿灯、替代铅酸,镍氢,镍镉,锂钴, 锂锰类电池在小型电器上的应用(2009镍镉全面 退出市场)
磷酸铁锂
很好
150
＞1500
3.2
低廉
25%
对体积不敏感的 大型动力电源
铝壳电芯是目前手机和通讯行业用得最多的电芯，起初国内都是钢壳电芯做 手机电池，后来觉得不安全，伸缩性能差，才选择用铝壳作外壳，由于近些 年手机的迅速发展，铝壳电芯成为目前的主流，钢壳的电芯慢慢淡出市场， 只有一些低端的换机电池、便携式小音箱或出口到印度和中东市场才用到钢 壳的电芯。
差 记忆效应
30% 8h
一般 记忆效应
5% 3h
良好
3% 0.5h
优秀 安全性佳
充电时间
环境友好度 其它
外包装方式
钢壳 铝壳 软包
电解液 外形 电池特性/使用领域
液态-常规 固态-聚合物 方形 圆柱
常规型：最大可持续2C以内放电 倍率型：分为电流倍率型和容量倍率型
聚合物电池简介
聚合物锂电池，由于质量较轻、容量比大、形状可任意化、爆炸的危险性小， 被广泛的应用，如：苹果、智能手机、MP3、平板电脑、数码相机、PDVD、学习 机、导航仪、航模飞机、蓝牙、数码产品等等，但目前国内所谓的聚合物锂电 池，其它就叫软包锂离子电池，里面的电解液是液态的，真正的聚合物锂电池 应当是固态的，如索尼、三星、LG、ATL等国外大厂。

铅酸电池
最为常用，其极板是用铅合金制成的格栅，电解 液为稀硫酸。两极板均覆盖有硫酸铅。但充电后， 正极处极板上硫酸铅转变成二氧化铅，负极处硫 酸铅转变成金属铅。放电时，则发生反方向的化 学反应。 铅蓄电池的电动势约为2伏，常用串联方式组成6 伏或12伏的蓄电池组。电池放电时硫酸浓度减小， 可用测电解液比重的方法来判断蓄。
钴酸锂体系作为锂离子电池正极材料取得了很大发 展，但由于全球钴储量有限，价格昂贵，毒性大， 作为正极材料电池成本较高；另外，过充时LiCoO2 所产生的CoO2对电解质氧化的催化活性很强，且放 出大量热量而导致严重的安全隐患，因此该类材料 主要应用在小容量、低倍率充放电电池，如:手机、 笔记本、MP3、摄像机、单反相相机、学习机、便 携式DV、移动电源、游戏机、电子字典、等产品都 用锂离子电池；