《鋰電池知識(shí)培訓(xùn)》PPT課件.ppt

2019/7/31,1,鋰離子電池基礎(chǔ)知識(shí)介紹,2,2019/7/31,目錄,第一章 鋰離子電池反應(yīng)機(jī)理及結(jié)構(gòu) 第二章 聚合物電池生產(chǎn)過程 第三章 圓柱電池生產(chǎn)過程 第四章 鋰離子電池的一些基本電性能 第五章 鋰離子電池安全性能及關(guān)鍵控制點(diǎn) 第六章 PACK介紹 第七章 鋰離子電池相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 第八章 磷酸鐵鋰介紹,3,2019/7/31,什么叫鋰離子電池？,鋰離子電池是指Li+ 嵌入化合物為正、負(fù)極的二次電池。 正極采用鋰化合物L(fēng)iXCoO2、LiXNiO2 、LiXMnO2 或LiXFePO4 等 負(fù)極采用鋰-碳層間化合物L(fēng)iXC6等。 電解質(zhì)為溶解有鋰鹽LiPF6 、 LiAsF6等有機(jī)溶液。 在充放電過程中，Li+ 在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌，被形象的稱為“搖椅電池”。 充電時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極， 負(fù)極處于富鋰狀態(tài)。 放電時(shí)則相反。,4,2019/7/31,鋰離子電池電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理,正極反應(yīng)：LiCoO2= Li1-xCoO2 + xLi+ + xe- 負(fù)極反應(yīng)： 6C + xLi+ + xe- = LixC6 電池總反應(yīng)： LiCoO2 + C6 = Li1-xCoO2 + LixC6 放電時(shí)發(fā)生上述反應(yīng)的逆反應(yīng)。,充電,放電,充電,放電,充電,放電,5,2019/7/31,在電池化成初次充電過程中： 電池電壓大約在02.5V左右，電解質(zhì)在負(fù)極表面還原，形成固態(tài)電解質(zhì)界面（SEI 膜：烷基碳酸鋰、氧化鋰、碳酸鋰、氟化鋰等），作用是使溶劑化鋰離子脫去表面溶劑分子得到電子嵌入石墨層內(nèi)。此時(shí)正極開始脫出鋰離子, 容量占總體容量的10%左右。對(duì)電池而言表現(xiàn)為產(chǎn)生氣體：主要成分為溶劑還原產(chǎn)物如乙烯、丙烯和 CO2 等。 由于電池初期的產(chǎn)氣現(xiàn)象，電池內(nèi)部壓力增大同時(shí)使電液在極組中分布不均勻，出現(xiàn)析鋰和電池鼓脹現(xiàn)象。目前解決方案就是開口排氣，使化成初期產(chǎn)生的氣體排出電池之外，采用真空的方法可能效果更好，使氣體排出的同時(shí)，使電液進(jìn)一步在極組內(nèi)部擴(kuò)散。,電壓在2.54.2V時(shí),電池的活性物質(zhì)開始發(fā)生電化學(xué)反應(yīng), 負(fù)極活性物質(zhì)開始嵌入鋰離子,正極繼續(xù)脫出鋰離子。,鋰離子電池電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理,6,2019/7/31,鋰離子電池負(fù)極在第一次充電時(shí)的反應(yīng)過程,鋰離子電池電化學(xué)反應(yīng)機(jī)理,7,2019/7/31,鋰離子電池結(jié)構(gòu),正極 活性物質(zhì)（LiCoO2LiMnO2LiNixCo1-xO2 LiXFePO4 ) 導(dǎo)電劑、溶劑、粘合劑、基體 負(fù)極 活性物質(zhì)（石墨、MCMB) 粘合劑、溶劑、基體、導(dǎo)電劑 隔膜（PP+PE） 電解液（LiPF6 + DMC/ EC/ EMC) 外殼五金件（鋼殼、鋁塑膜、鋁殼、蓋板、極耳、絕緣片等）,8,2019/7/31,圓柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)圖,9,2019/7/31,軟包裝鋰離子電池結(jié)構(gòu)圖,10,2019/7/31,方形鋰離子電池結(jié)構(gòu)圖,11,2019/7/31,鋰離子電池結(jié)構(gòu)正極,正極基體：鋁箔（約0.015mm厚),正極物質(zhì)：鈷酸鋰+導(dǎo)電劑+PVDF,正極極耳：鋁帶（約0.1mm厚）,作用：提供鋰源,12,2019/7/31,鋰離子電池結(jié)構(gòu)負(fù)極,作用： 接受容納鋰離子,13,2019/7/31,鋰離子電池結(jié)構(gòu)隔膜,材質(zhì)：?jiǎn)螌覲E（聚乙烯）或者 三層復(fù)合PP（聚丙烯） +PE+PP 厚度：?jiǎn)螌右话銥?.0160.020mm 三層一般為0.0200.025mm,作用：將正負(fù)極完全隔開，防止正負(fù)極直接短路,14,2019/7/31,鋰離子電池結(jié)構(gòu)電解液,性質(zhì)： 無色透明液體，具有較強(qiáng)吸濕性。 應(yīng)用： 主要用于可充電鋰離子電池的電解液，只能在干燥環(huán)境下使用操作（如環(huán)境水分小于20ppm的手套箱內(nèi)）。 規(guī)格： 溶劑組成 DMC:EMC:EC =1:1:1 （重量比） LiPF6濃度 1mol/l 質(zhì)量指標(biāo)： 密度（25）g/cm3 1.230.03 水分（卡爾費(fèi)休法） 20ppm 游離酸（以HF計(jì)） 50ppm 電導(dǎo)率（25） 10.40.5 mscm,15,2019/7/31,聚合物鋰電的命名一般根據(jù)它的厚度、寬度、長(zhǎng)度的尺寸得出的。 如402025： 那就表示它的厚度是4.0mm;寬度是20mm,長(zhǎng)度是25mm。,聚合物電池簡(jiǎn)介,16,2019/7/31,電池極片制作,電池隔膜準(zhǔn)備,極組卷繞,電池自放電挑選,電池殼制作,電池側(cè)頂邊封,電池注液,電池化成,電池后處理,電池后處理,電池后加工,分選,出貨檢驗(yàn),電池轉(zhuǎn)PACK 或直接出貨,聚合物電池的生產(chǎn)過程示意圖,17,2019/7/31,極片、隔膜,極組,電池殼,待注液電池,待充電電池,待出貨電池,聚合物電池的生產(chǎn)過程,18,2019/7/31,正極片,負(fù)極片,隔膜,+,-,卷繞,極組,聚合物電池生產(chǎn)過程卷繞,19,2019/7/31,電池殼,鋁塑封裝袋,ON: 尼龍層 25m AL: 鋁層 40m CPP:CPP層 35m,聚合物沖殼設(shè)備,聚合物電池生產(chǎn)過程沖殼,20,2019/7/31,聚合物電池生產(chǎn)過程封邊（側(cè)頂封）,頂側(cè)封裝設(shè)備,頂側(cè)封裝,頂側(cè)封裝產(chǎn)品,