第二章第3节锂离子电池.ppt

Xiangyang Auto vocational technical college 4.锂离子电池结构 碳材料存安全隐患，钛酸锂成负极发展新方向！ 容量高，充放电体积变化小，能够提高电池的循环性能和使用寿命。可以快速、多循环充放电。 可能在碳电极表面析出金属锂，与电解液反应产生可燃气体混合物，存在安全隐患 碳材料 钛酸锂 南方化学钛酸锂的SEM图和倍率充放电曲线图 Xiangyang Auto vocational technical college 4.锂离子电池结构 二次锂电池正负极材料电压-容量分布图 Voltage versus capacity for positive- and negative-electrode materials presently used or under serious considerations for the next generation of rechargeable Li-based cells. Xiangyang Auto vocational technical college 4.锂离子电池结构 锂离子电池电解液 电解液是锂离子电池的四大主要组成部分之一，是实现锂离子在正负极迁移的媒介，对锂电容量、工作温度、循环效率以及安全性都有重要影响。 通常电解液占电池重量和体积的比重分别为15％、32％，其对纯度及杂质的含量要求非常高，生产过程中需要高纯的原料以及必要的提纯工艺。 电解液的生产工艺流程图 Xiangyang Auto vocational technical college 4.锂离子电池结构 Xiangyang Auto vocational technical college 锂离子电池优点 无环境污染，绿色电池 输出电压高 能量密度高 安全，循环性好 自放电率小 快速充放电 充电效率高 5.锂离子电池特点 Xiangyang Auto vocational technical college 6.锂离子电池安全性 由于能量密度较高, 锂电较容易发生安全性事故.在使用锂电过程中, 除要求电芯本身要安全可靠外, 成品电池要有保护线路板。 材料: 正极材料: LiCoO2的热稳定性及其与电解液反应活性 负极材料的稳定性及配比 电解液的组成 隔膜的选择 材料体系影响整个电池的过充和热稳定性 影响锂离子电池安全性的内部因素 电池结构： 结构设计的合理性 Xiangyang Auto vocational technical college 6.锂离子电池安全性 工艺 电池制作的过程控制: 极片毛刺, 极粉脱落, 卷绕对位. 不良电池的筛选 内短路: 微短路, 结构性内短路 微短路主要由正负极片上微粉或凸点刺穿隔膜, 引起电芯内部短路造成轻微的将造成自放电率高严重的将造成电池爆炸 极粉刺穿隔膜造成电池爆炸 Xiangyang Auto vocational technical college 6.锂离子电池安全性 内层负极片掉粉刺穿隔膜, 造成电芯鼓胀 电芯内部短路主要由于电芯极耳过长, 与极片或与壳体接触造成短路.或极耳压迫卷芯, 导致正负极短路.引起电芯发烫, 严重时会导致爆炸 Xiangyang Auto vocational technical college 6.锂离子电池安全性 影响锂离子电池安全性的外部因素 1、过充电(电压)； Xiangyang Auto vocational technical college 6.锂离子电池安全性 影响锂离子电池安全性的外部因素 2、外短路； Xiangyang Auto vocational technical college 6.锂离子电池安全性 Xiangyang Auto vocational technical college 6.锂离子电池安全性 Xiangyang Auto vocational technical college 6.锂离子电池安全性 影响锂离子电池安全性的外部因素 3、过温: 150度 30 分钟。 Xiangyang Auto vocational technical college 4.锂离子电池结构 磷酸铁锂合成方法 LiFePO4 固相合成法 水热/溶剂法 　 溶胶-凝胶合成法 微波合成 共沉淀法 其他方法 自20世纪90年代末期以来 ,橄榄石型磷酸铁锂 (LiFePO4 )正极材料的研究引起起广大研究者的关注。有望成为新一代首选的可替代 LiCoO2的锂离子电池正极材料,特别是作为动力锂离子电池正极材料。 锂离子电池的充电过程分为两个阶段：恒流快充阶段（指示灯呈红色）和恒压电流递减阶段（指示灯呈黄色）