【8A文】2018锂离子电池员工培训资料

电池培训教材 Battery training textbook 编制（ edit ）：_ 审核（verify）：_ 批准（approve）：_ 日期（ date ）：_ 版本（edition）：_,锂离子电池培训资料 一锂离子电芯的反应原理 二锂离子PACK电池的结构 三锂离子电芯的各组成部分 四.锂离子电芯的制造工艺流程 五.锂离子电池的电性能 六.电池保护线路板 七.PTC 八.外壳 九.其他附料 十.成品电池制造工艺流程 十一.聚合物锂电的简介 十二.锂离子电池的命名规则,一锂离子电池的反应原理,锂离子电池是近几年发展起来的一种高能量的二次电池。1990年首先为日本的索尼公司开发成功，1993年实现商品化进入市场。我国的锂离子发展十分迅速，很快跟上了世界的步阀，现已形成以深圳为中心的世界锂离子电池的产业基地，涌现出一大批优秀的锂离子电池生产企业，如BYD，BAK，B&K，HYB等。BYD日产锂离子电池约30万只，全球市场占有率第一。 锂离子电池的化学方程式为： 负极： LiXC6-xe 放电 xLi+6C 充电 正极： Li1-XCOO2+xe+ xLi 放电 LiCOO2 充电 电池反应： LiXC6 +Li1-XCOO2 放电 6C + LiCOO2 充电,二锂离子电池的结构,锂离子电池一般由以下几部分组成： 1.电芯，电池能够充放电的主体部分； 2.保护电路，电池的保护线路； 3.PTC，热温度系数保险丝； 4.外壳，电池的容器； 5.标签； 6.连接器； 7.镍带； 8.高温绝缘胶纸； 9.导线； 10.热缩管； 11.PVC套； 12.NTC； 13.识别电阻等等。,三锂离子电芯的各组成部分,1.锂离子电芯的正极 锂离子电芯主要由：正极、负极、隔膜纸、电解液、外壳等部分组成。 正极制造之前应有工程部提供物料清单，生产部门根据物料清单、作业指导书等文件准备好所需生产物料 2.锂离子电芯的外壳 常用的锂离子电芯外壳有钢壳、铝壳、铝箔等。钢壳电芯价格便宜，容易点焊加工，缺点是重量重,容量低；铝壳电芯具有良好的韧性，质量轻，比能量比功率大；铝箔主要用于聚合物电芯，质量最轻。,四.锂离子电芯的制造工艺流程,锂离子池的结构 工艺流程,五锂离子电芯的电性能,电压、内阻、容量、平台、外观尺寸、 高低温性能、高温高湿、充放电性能、 荷电保持能力、振动试验、碰撞试验、 自由跌落实验、过充电、过放电、短路实验。,六电池保护线路板,由于锂离子电池采用的是有机电解液，当电压超过4.4V时电解液开始分解产生气体，若反应剧烈时，容易发生电池安全事故。而且，为了保持正负物质的结构平衡，锂离子电池的放电电压一般不底于2.5V。所以，对锂离子电池进行充放电必须有保护线路。,单体电池的保护线路板主要有IC和MOS管组成， IC是控制器，MOS管是开关，IC根据接受到的电池两端的电型号，判断电池是否过充、过放、短路，如果发生以上情况，IC给MOS管发出关闭电路指令，电路断开，从而起到对电池的保护作用。,七 P T C,PTC是正温度系数保险丝，连接在电路正负极之间，是一种高分子化合物，当温度或者电流到达启动值时，内阻迅速增加到无穷大，切断电路，可以防止电池遭到进一步的破坏.,八 外 壳,目前大多数电池都采用胶壳封装，甚至很多电池的外表面作为产品外表面的一部分。使用塑胶壳或者塑胶筐架的电池大都需要超声波焊接的。超声波焊接是电池封装工艺中一道关键工序，要求超声焊接的工人必须能够熟练的掌握超声焊接技术。超声焊接的设备是电池超声波焊接机，主要由换能器、增幅器、焊头三部分组成。换能器把市电转换为15-20KHZ的高频率振动，增幅器增强振动强度，能量通过焊头作用于塑胶件。,九其他附料,镍带：常用0.1*3mm的规格，如果特别需要，可要求生厂商另行生产 胶纸：高温胶纸（茶色胶），绝缘、耐高温，厚度0.1mm，有5-12mm等宽度；双面胶，厚度0.1mm，黏结定位作用。 包装： 标签、PE袋、纸盒等。,十成品电池制造工艺流程,图四 成品电池生产工艺流程图,关于Li-ion电池的安全认证,国际国内关于锂离子电池的安全认证机构及其标准： n GB（国家标准）; n UL（Underwriter Laboratory)美国安全认证机构; n CE（COMMUNATE EUROPIEA欧共体的缩写）。表示该商品符合安全、卫生、环保和消费者保护等一系列欧洲指令的要求。证实该产品已通过了相应的合格评定程序或制造商的合格声明，是该产品被允许进入欧盟市场销售的“通行证”; n 企业内部的认证标准，一旦通过各个企业的内部标准，表明具有向该企业供货的能力，并基本达成供货意向。如：MOTOROLA、DESAY(德赛）。,电池常规知识: n 1、什么是电池？ n 2、一次电池和二次电池有什么区别? n 3、充电电池是怎样实现它的能量转换？ n 4、什么是Li-ion电池？ n 5、Li-ion电池的工作原理？ n 6、B&K Li-ion电池的主要结构。 n 7、 Li-ion电池的优缺点。 n 8、 Li-ion电池安全特性是如何实现的？ n 9、什么是充电限制电压？额定容量？额定电压？终止电压？ n 10、Li-ion铝壳和钢壳电池比较它的区别有哪些？ n 11、目前常见的各种可充电电池之间有什么区别？,1、什么是电池？,电池是一种能源。当它正负极连接在用电器上时，因为正负极之间存在电势之差，电流从正极流向负极，储存在电池中的化学能直接转化成电能释放出来，一只电池必然由两种不同电化学活性的物质组成正负两极，正负极活性物质之间的电动势差形成电池的电压，根据其电化学系统的不同，各种类型的电池电压各有不同。,2、一次电池和充电电池有什么区别?,n 电池内部的电化学设计决定了该类型的电池是否可充。根据它们的电化学成分和电极的结构可知，可充电电池的内部结构之间所发生的反应是可逆的。 n 理论上，这种可逆性是不会受循环次数的影响，既然充放电会在电极的体积和结构上引起可逆的变化，那么可充电电池的内部设计就支持这种变化。而一次电池在给定的电池环境中两个电极之间的电化学反应是不可逆的，因此，不可以将一次电池拿来充电，这种做法很危险也很不经济。如果需要反复使用，应选择真正的循环次数在1000次左右的充电电池，这种电池又称为二次电池。 n 另一明显的区别就是它们具有较高的比能量和负载能力，以及自放电率。一次电池能量密度远比一次电池高。然而他们的负载能力相对要小。 n 二次电池具有相对较高的负载能力，可充电电池Li-ion，随着近几年的发展，具有高能量容量。 n 不管何种一次电池的电化学系统属于哪种，所有的一次电池的自放电率都很小。,3、充电电池是怎样实现它的能量转换？,n 每种电池都具有电化学转换的能力，即将储存的化学能直接转换成电能。就二次电池而言(另一术语也称可充电便携式电池)，在放电过程中，是将化学能转换成电能；而在充电过程中，又将电能重新转换成化学能。这样的过程根据电化学系统不同，一般可充放电500次以上。 n Li-ion是一种新型的可充电便携式电池。它的额定电压为3.63.8V。他的放电电压会随放电的深度而逐渐下降。,4、什么是Li-ion电池？,n Li-ion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锂金属。负极材料是碳材。按照大家习惯上的命名规律，我们称这种电池为锂电 n Li-ion的正极材料是氧化锂钴，负极材料是碳材。电池通过正极产生的锂离子在负极碳材中的嵌入与迁出来实现电池的充放电过程，所以人们称之为Li-ion。,5、Li-ion电池的工作原理是什么？,n 工作原理即充放电原理。Li-ion的正极材料是氧化钴锂，负极是碳。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极负极正极的运动状态。Li-ion就象一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅两端来回奔跑。所以，Li-ion又叫摇椅式电池。,7、Li-ion电池有哪些优点？哪些缺点？,Li-ion电池具有以下优点： n1）单体电池的工作电压高达3.6-3.8V； n2）比能量大。目前邦凯钢壳电池能达到的实际比能量为100-115W.h/kg和240-253W.h/L（2倍于Ni-Cd，1.5倍于Ni-MH），随着技术发展，比能量可高达150W.h/kg和400W.h/L n3）循环寿命长。一般均可达到500次以上，甚至1000次。 n4）安全性能好，无公害，无记忆效应。作为Li-ion前身的锂电池，因金属锂易形成枝晶发生短路，缩减了其应用领域；Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素；部分工艺（如烧结式）的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但Li-ion不存在这方面的问题。 n5）自放电小 室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为10%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni、MH的30-35%。,n 1） 电池成本较高。主要表现在LiCoO2的价格高（Co的资源较少），电解质体系提纯困难。 n 2） 不能大电流放电。由于有机电解质体系等原因，电池内阻相对其他类电池大，故要求较小的放电电流密度，一般放电电流在0.5C以下，只适合于中小电流的电器使用。 n 3） 需要保护线路控制。 n A、 过充保护：电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命；同时过充电使电解液分解，内部压力过高而导致漏液等问题；因电池在充电过程中电压会不断上升，故必须在4.1V-4.2V的恒压下充电； B、 过放保护：过放会导致大量活性物质容量不可逆而大量衰减，故也需要有保护线路控制。,Li-ion也存在着一定的缺点,8、锂离子安全特性是如何实现的？,n 为了确保Li-ion安全可靠的使用，人们进行了非常严格、周密的电池安全性能设计，以达到电池安全考核指标。 n 1） 各种环境滥用测试 n 进行各项滥用实验，如外部短路、过充、针刺、冲击、焚烧等，考察电池的安全性能。同时对电池进行温度冲击实验和振动、跌落、冲击等力学性能实验，考察电池在实际使用环境下的性能情况。隔膜135自动关断保护 n 2）采用国际先进的Celgard2300PE-PP-PE三层复合膜。在电池升温达到120的情况下，PE复合膜两侧的膜孔闭合，电池内阻增大，电池内部升温减缓，电池升温达到135时，PP膜孔闭合，电池内部断路，电池不再升温，确保电池安全可靠。 n 3）向电解液中加入添加剂 n 在电池过充，电池电压高于4.2V的条件下，电解液添加剂与电解液中其他物质聚合，电池内阻大幅增加，电池内部形成大面积断路，电池不再升温。,9、什么是充电限制电压？额定电压？终止电压？,n a) 充电限制电压 按生产厂家规定，电池由恒流充电转入恒压充电时的电压值。我公司的充电限制电压为4.2V。 n b) 标称电压 用以表示电池电压的近似值。 n c) 终止电压 规定放电终止时电池的负载电压，其值为n*2.75V（锂离子单体电池的串联只数用“n”表示）。,10、Li-ion电池铝壳和钢壳电池比较它们的区别有哪些？,n 同型号的铝壳电池重量较钢壳