锂离子电池基本知识培训.pptx

锂离子电池基本知识培训Preparedby:殷世抒Date:2012/03/2

关键词二次电池的主要类别锂离子电池的特性反应原理正常充放电过程异常充放电过程材料的主要成分，作用及其特性正极材料负极材料隔膜电解液铝塑膜/钢壳-盖帽极耳主要的性能参数，影响因素及相对应的关键控制点内容

1.2.1安全性1锂离子电池由于具有能量密度高、输出电压高、容量高等优点；而这些优点同时也带来了锂离子电池的安全性隐患。一般来说，能量密度，电压及容量越高，安全性就越差。锂离子电池的电极反应机理，电池的材料体系决定了锂离子电池一旦出现滥用，将非常容易导致热失控，从而引发起火，爆炸等安全事故。21.2锂离子电池的特性（1）

1.2锂离子电池的特性（2）各种电池的比较技术参数镍-镉电池镍氢电池锂离子电池工作电压（V）1.21.23.7克容量/（mAh/g)5065130~160能量密度/（Wh/L)150~200280~320490~570充放电循环/次500500500-1000自放电率（%/年）25--3030--356--9记忆效应有无无对环境的影响镉,严重污染重金属污染无污染安全性高高低锂离子电池为高储能体

2反应原理基本反应原理：充电过程：锂离子在负极表面得到电子，被还原为锂原子；然后在微弱的共价键作用下，镶嵌到石墨分子（6个碳原子）中。放电过程:锂原子从LiC6中脱嵌而出，失去电子变成锂离子，回到电解液和正极。+充电放电

2.1正常充放电过程充电过程：1正极反应：Li1MO2----Li1-xMO2+xLi+xe-2负极反应：C+xLi++xe-----?CLix3总反应：Li1MO2+C--?Li1-xMO2+CLix4放电过程：5正极反应：Li1-xMO2+xLi++xe----?LiMO26负极反应：CLix-----?C+xLi++e-7总反应：Li1-xMO2+CLix--?Li1MO2+C8

2.2异常充放电过程过充电：通常指电压高于4.2v以上。一般高于4.35v会严重损伤电池性能。从分子层面看，可以直观的理解，过度充电将把太多的锂原子硬塞进负极碳结构里去，当没有足够的石墨分子来“存放”锂原子时，锂原子将在负极石墨表面结晶，即“析锂”现象；当枝晶越长越大时，可能刺穿隔膜导致短路。过放电：通常指电压低于3.0v。一般低于2.0v会严重损伤电池性能。过度放电将导致负极碳过度释出锂离子而使得其片层结构出现塌陷。同时，当电池电压低于铜的氧化电位时，铜箔将会溶解进入电解液，并在正极片上面结晶析出，即“析铜”现象。过电流充（大倍率）放电：可能会严重损伤电池，导致鼓胀，起火，爆炸等事故。严重过充的可能后果:1）：容量衰减快，电压衰减快；2）：鼓胀，起火，爆炸。严重过放的可能后果：1）：容量衰减快，电压衰减快；2）：鼓胀

2.3析锂和析铜的照片析锂析铜

3电池材料3.1正极材料：材料克容量(mAh/克)平台(3.6v)过充性能高温性能循环寿命安全性钴酸锂140-16080-90%4.6v好1000次差锰酸锂100-12090%4.8v差300次差三元(锂镍钴锰)130-15050%4.6v好500-800次差磷酸铁锂130-14090%(3.2v)?好3000次好正极材料的主要作用：提供导电正电荷（Li离子）。

正极材料的晶体结构

3.2负极材料负极材料主要是石墨，分天然石墨，人造石墨，改性石墨等。石墨吸附能力非常强，很容易吸收水分，吸收灰尘，吸收气体，因此要密封保存。层状石墨无定形体在空气中的着火点很高(1000度以上），但如果颗粒非常小，有明火存在时则在750-800度比较容易被引燃。化学性能稳定，常温下不与酸性，碱性，有机或无机溶液发生反应。负极材料的主要作用：包容锂原子，形成LiC，降低Li原子的化学活性。导电性好，有利于降低电池的内阻。小问题：卷绕工序为什么要求负极必须完全包住正极？

3.3隔膜隔膜的成分：PP+PE隔膜的结构分类：单层，双层，三层常用的隔膜是一层PP和一层PE（或两层PP）压合在一起形成。每层膜的微观结构上都有很多微孔，能够透过分子直径比较小的气体分子，能通过离子，但不能通过电子。隔膜的特性:1）受热收缩：80°以上的环境中，长度和宽度两个方向都会受热收缩；2）离子导通，电子关断。3）软化点130-140°，熔点170-190°。隔膜的作用：1）在正负极之间起到绝缘作用；2）充放电的过程中，通过锂离子穿行来实现电荷的转移。小问题：1）设计上，隔膜宽度为什么要比正负极