锂离子电池基础知识课件优秀课件
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▪ 欧姆电阻遵守欧姆定律；极化电阻随电流密度增加而增大， 但不是线性关系，常随电流密度的对数增大而线性增大。
循环寿命
▪ 电池在完全充电后完全放电，循环进行，直 到容量衰减为初始容量的75%，此时循环次 数即为该电池之循环寿命
▪ 循环寿命与电池充放电条件有关 ▪ 锂离子电池室温下1C充放电循环寿命可达
方（角）形锂离子电池结构图
绝缘件 安全阀
垫圈 正极极耳
正极帽
盖板
隔膜
圆柱形锂离子电池结构图
密封 圈
绝缘圈
正极极耳 限流开关 隔膜
绝缘垫
软包装锂离子电池结构图
绝缘圈
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)
作用：提供锂源
正极物质：钴酸锂+导电剂+PVDF
充电
LiCoO2 + C6 =放==电= Li1-xCoO2 + LixC6 放电时发生上述反应的 逆反应。
锂离子电池结构
▪ 正极 活性物质（LiCoO2\LiMnO2\LiNixCo1-xO2) 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
▪ 隔膜（PP+PE） ▪ 电解液（LiPF6 + DMC/ EC/ EMC) ▪ 外壳五金件（铝壳、盖板、极耳、绝缘片）
300-500次（行业标准），最高可达8001000次。
循环寿命
自放电
▪ 电池完全充电后，放置一个月。然后用1C放 电至3.0V，其容量记为C2；电池初始容量记 为C0；1-C2/C0即为该电池之月自放电率
▪ 行业标准锂离子电池月自放电率小于12%， 电池自放电与电池的放置性能有关，其大小 和电池内阻结构和材料性能有关
类和添加量，电解液量
方形锂离子电池部分设计原则
▪ 根据性能要求选择正负极材料、隔膜、电解 液等
▪ 负极包住正极 ▪ 正负极的N/P比大于1 ▪ 隔膜要将正负极完全隔开 ▪ 敏感部位的保护 ▪ 极组与电池壳之间有一定的间隙
新产品投产流程
电压
▪ 开路电压 电池在开路状态下的端电压称为开路电压。电
池的开路电压等于电池的正极的还原电极电势与负 极电极电势之差。 ▪ 工作电压
工作电压指电池接通负载后在放电过程中显示 的电压，又称放电电压。在电池放电初始的工作电 压称为初始电压。
电池在接通负载后，由于欧姆电阻和极化过电 位的存在，电池的工作电压低于开路电压。
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。
锂离子电池电化学反应机理
充电
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：
▪ 质量指标：
密度（25℃）g/cm3 水分（卡尔费休法）
游离酸（以HF计） 电导率（25℃） cm
1.23±0.03
≤20ppm
≤50ppm 10.4±0.5 ms／
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ态锂离子电池生产工艺流程
配料
匀浆
涂膜
碾压
裁片
化成
注液
激光焊
装配
卷绕
检测包装
液态锂离子电池性能
▪ 常规性能： 容量 电压 内阻
▪ 可靠性性能： 循环寿命 自放电 贮存性能 高低温性能 跌落 震动
过充
热箱
挤压
短路
逆充
影响电池安全的因素
▪ 正极材料：结构、粒径，比表面积，纯度等 ▪ 负极材料：结构、粒径，比表面积，纯度等 ▪ 电解液：电解液的成分，配比，添加剂的种
类和添加量等 ▪ 隔膜：材质，厚度，收缩率，熔点等 ▪ 结构及工艺等
影响电池循环寿命的因素
▪ 正极材料：结构，粒径，比表面积，纯度 ▪ 负极材料：结构，粒径，比表面积，纯度 ▪ 正负极比例 ▪ 电解液：电解液的成分，配比，添加剂的种
▪ 安全性能 过充 短路 针刺 挤压 逆充 热箱 冲击
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，以 符号C表示。常用的单位为安培小时，简称安时（Ah）或毫 安时（mAh）。
▪ 电池的容量可以分为理论容量、额定容量、实际容量。 ▪ 理论容量是把活性物质的质量按法拉第定律计算而得的最高
作用：将正负极完全隔开，防止正负极直接短路
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
锂离子电池基础知识课件优秀 课件
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 或LiXMnO2 ▪ 负极采用锂-碳层间化合物LiXC6。 ▪ 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
内阻
▪ 电流通过电池内部时受到阻力，使电池的电压降低，此阻力 称为电池的内阻。
▪ 电池的内阻不是常数，在放电过程中随时间不断变化，因为 活性物质的组成、电解液浓度和温度都在不断地改变。
▪ 电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又包括电化学 极化与浓差极化。内阻的存在，使电池放电时的端电压低于 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。
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
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
理论值。为了比较不同系列的电池，常用比容量的概念，即 单位体积或单位质量电池所能给出的理论电量，单位为 Ah/kg（mAh/g)或Ah/L(mAh/cm3)。 ▪ 实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量。它等于放 电电流与放电时间的乘积，单位为 Ah，其值小于理论容量。 ▪ 额定容量也叫保证容量，是按国家或有关部门颁布的标准， 保证电池在一定的放电条件下应该放出的最低限度的容量。
循环寿命
▪ 电池在完全充电后完全放电，循环进行，直 到容量衰减为初始容量的75%，此时循环次 数即为该电池之循环寿命
▪ 循环寿命与电池充放电条件有关 ▪ 锂离子电池室温下1C充放电循环寿命可达
方（角）形锂离子电池结构图
绝缘件 安全阀
垫圈 正极极耳
正极帽
盖板
隔膜
圆柱形锂离子电池结构图
密封 圈
绝缘圈
正极极耳 限流开关 隔膜
绝缘垫
软包装锂离子电池结构图
绝缘圈
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)
作用：提供锂源
正极物质：钴酸锂+导电剂+PVDF
充电
LiCoO2 + C6 =放==电= Li1-xCoO2 + LixC6 放电时发生上述反应的 逆反应。
锂离子电池结构
▪ 正极 活性物质（LiCoO2\LiMnO2\LiNixCo1-xO2) 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
▪ 隔膜（PP+PE） ▪ 电解液（LiPF6 + DMC/ EC/ EMC) ▪ 外壳五金件（铝壳、盖板、极耳、绝缘片）
300-500次（行业标准），最高可达8001000次。
循环寿命
自放电
▪ 电池完全充电后，放置一个月。然后用1C放 电至3.0V，其容量记为C2；电池初始容量记 为C0；1-C2/C0即为该电池之月自放电率
▪ 行业标准锂离子电池月自放电率小于12%， 电池自放电与电池的放置性能有关，其大小 和电池内阻结构和材料性能有关
类和添加量，电解液量
方形锂离子电池部分设计原则
▪ 根据性能要求选择正负极材料、隔膜、电解 液等
▪ 负极包住正极 ▪ 正负极的N/P比大于1 ▪ 隔膜要将正负极完全隔开 ▪ 敏感部位的保护 ▪ 极组与电池壳之间有一定的间隙
新产品投产流程
电压
▪ 开路电压 电池在开路状态下的端电压称为开路电压。电
池的开路电压等于电池的正极的还原电极电势与负 极电极电势之差。 ▪ 工作电压
工作电压指电池接通负载后在放电过程中显示 的电压，又称放电电压。在电池放电初始的工作电 压称为初始电压。
电池在接通负载后，由于欧姆电阻和极化过电 位的存在，电池的工作电压低于开路电压。
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。
锂离子电池电化学反应机理
充电
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：
▪ 质量指标：
密度（25℃）g/cm3 水分（卡尔费休法）
游离酸（以HF计） 电导率（25℃） cm
1.23±0.03
≤20ppm
≤50ppm 10.4±0.5 ms／
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ态锂离子电池生产工艺流程
配料
匀浆
涂膜
碾压
裁片
化成
注液
激光焊
装配
卷绕
检测包装
液态锂离子电池性能
▪ 常规性能： 容量 电压 内阻
▪ 可靠性性能： 循环寿命 自放电 贮存性能 高低温性能 跌落 震动
过充
热箱
挤压
短路
逆充
影响电池安全的因素
▪ 正极材料：结构、粒径，比表面积，纯度等 ▪ 负极材料：结构、粒径，比表面积，纯度等 ▪ 电解液：电解液的成分，配比，添加剂的种
类和添加量等 ▪ 隔膜：材质，厚度，收缩率，熔点等 ▪ 结构及工艺等
影响电池循环寿命的因素
▪ 正极材料：结构，粒径，比表面积，纯度 ▪ 负极材料：结构，粒径，比表面积，纯度 ▪ 正负极比例 ▪ 电解液：电解液的成分，配比，添加剂的种
▪ 安全性能 过充 短路 针刺 挤压 逆充 热箱 冲击
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，以 符号C表示。常用的单位为安培小时，简称安时（Ah）或毫 安时（mAh）。
▪ 电池的容量可以分为理论容量、额定容量、实际容量。 ▪ 理论容量是把活性物质的质量按法拉第定律计算而得的最高
作用：将正负极完全隔开，防止正负极直接短路
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
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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 或LiXMnO2 ▪ 负极采用锂-碳层间化合物LiXC6。 ▪ 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
内阻
▪ 电流通过电池内部时受到阻力，使电池的电压降低，此阻力 称为电池的内阻。
▪ 电池的内阻不是常数，在放电过程中随时间不断变化，因为 活性物质的组成、电解液浓度和温度都在不断地改变。
▪ 电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又包括电化学 极化与浓差极化。内阻的存在，使电池放电时的端电压低于 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。
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
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
理论值。为了比较不同系列的电池，常用比容量的概念，即 单位体积或单位质量电池所能给出的理论电量，单位为 Ah/kg（mAh/g)或Ah/L(mAh/cm3)。 ▪ 实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量。它等于放 电电流与放电时间的乘积，单位为 Ah，其值小于理论容量。 ▪ 额定容量也叫保证容量，是按国家或有关部门颁布的标准， 保证电池在一定的放电条件下应该放出的最低限度的容量。