锂电电池性能教材

1、电池基础知识培训吴明辉2010.2.261、电池简介 2、电池的组成 3、电芯原理与结构 4、电池生产工艺 5、电池测试标准 6、保护板原理 7、电池的开发流程目 录电池简介 电池分类 一次电池 干电池 锌锰干电池、碱性锌锰电池 贮备电池 锌银电池 二次电池 可充电电池 铅酸电池 、镍镉电池 、 金属氢化物-镍电池 、锂离子电池 燃料电池 氢氧燃料电池 二次电池对比Ni-CdNi-MHLi-ionLi-ion polymer能量密度 (Wh/kg)80120160180循环寿命 (times)15005005001000额定电压 (V)1.251.253.73.7自放电率 (/month)20%30%10%10%脉冲放电能力HighmoderateModerateModerate环境友好性NoYesYesYes记忆 效应YesSmallNoNo安全性 (滥用试验 )HighHighLowModerate电池基本概念额定容量: 实际容量: 最小容量: 典型容量: 平均容量: 标称电压: 工作电压:电池基本结构可充电锂离子电池基本构造 1.电芯 2.保护版 3.连接器（或外壳,导线）电芯化

2、学体系l 钴酸锂-常规 l 锰酸锂-低成本,低高温存储性能, l 三元体系-低成本 l 高倍率-高成本,低性能聚合物锂离子电芯 固体聚合物电解质锂离子电池，电解质为聚 合物与盐的混合物，这种电池在常温下的离 子电导率低，适于高温使用。 凝胶聚合物电解质锂离子电池，即在固体聚 合物电解质中加入增塑剂等添加剂，从而提 高离子电导率，使电池可在常温下使。 “软包装”电池。此种电池使用液态电解质，是 现在市面上的主流产品。聚合物电芯的分类聚合物电芯的结构 锂离子电池 六要素 负极 (石墨) 正极 (LiCoO2) 电解液 (碳酸脂 +LiPF6) 隔离膜(PP或PE) 电极引线(镍(铜)、 铝) 外包装(软、硬)聚合物电芯的工艺流程3. 辊压2.涂布1.搅拌3. 检查3. 裁切3. 分切工艺流程示意 - 1成型包装铝箔分切7.卷绕6. 正极制片6. 负极制片隔离膜分切装配入壳工艺流程示意 - 213/14. 烘烤工艺流程示意 - 38/9. 热封10-12. 灌注电解液容量测试预充181716老化电压，内阻 测试15Electrolyte圆柱电池工艺简介Cylindrical battery

3、structureCylindrical battery structureGasketCapPTCVentGasket-RingCID1. M6C battery structure1. battery structureCathode正极Separator隔离膜Anode负极Core cell after winding卷绕后的裸电芯Head gasket头部绝缘垫Bottom gasket底部绝缘垫Cap盖帽Can after beading滚槽后钢壳Can钢壳Cylindrical battery 钢壳电池Electrolyte 电解液2. General Process 通用的工艺电池认证相关标准一、通用标准 GB/T-18287-2000(蜂窝电话用锂离子电池总规范) UL1642-2004(锂电池UL安全测试标准) UL2054-2004(家用和商用电池UL安全测试标准) UN38.3-2003(联合国锂电池运输试验和标准手册) JIS C8714、IEC62133-2002(JIS C8712)，PSE测试 IEEE1725-2006(蜂窝电话可充电电池IEEE标准)

4、IEEE1625 IEC61960-2003 二、专用标准: 企业标准, 借用标准测试标 准测试项 目异 常 充 电 测 试强 制 放 电 测 试高 倍 率 充 电过 充 电 保 护 测 试过 放 电 保 护 测 试短 路 保 护 测 试持 续 充 电过 充 测 试常 温 短 路 测 试5 5 短 路 测 试恒 温 恒 湿温 度 循 环 测 试热 冲 击 测 试挤 压 测 试撞 击 测 试冲 击 测 试振 动 测 试火 焰 喷 射 测 试内 部 短 路自 由 跌 落高 度 模 拟 测 试GB-18287 UL1642 UN38.3 PSE UN38.3判定方法样品数量容许 不合格 数1高度模拟电芯和电池无质量损失、无漏液、无排气、 无解体、无开裂、无着火，测试后开路电压 不低于测试前的90% 。完全放电的电芯和 电池无开路电压要求。A. 电芯：满充和满放电芯各 10pcs B. 电池：满充和满放电池各4pcs; 循环50次的满充和满放电池各 4pcs02热冲击3振动4冲击5外部短路电芯和电池的表面温度不可超过170 C，测 试的6小时内无解体、无开裂、无着火。6撞击电芯或组合电芯的表面

5、温度不超过170 C， 测试的6小时内无解体，无起火A.电芯：10个半充电池和循环 50次的满放电芯10pcs B.对于 可充电电池的组合电芯：10个 半充电池和循环50次的满放电 芯10pcs7过充测试后的7天内可充电电池无解体，无起火电池：未循环的满充电池4pcs 和循环50次的满充电池4pcs8强制放电测试的7天内一次电芯或可充电电芯无解体 ，无起火。电芯：未循环的满放电芯10pcs 和循环50次的满放电芯10pcs备注A.大电池：在满充电后，所有正极上的锂的含量总计超过500g的电池。 B.大电芯：在满充电后，正极上的锂或锂的等价物的含量超过12g的电芯。 质量损失：当质量的减小超过下表的限制值就称为“有质量损失”。为了量化质量 损失，特提供下面方法： 质量损失(%)=(M1M2)/M1*100%;M1 指测试前质量；M2指测试后质量 当质量的减小没有超过下表的限制值，则认为 “没有质量损失”:保护板原理:保护板通常包括控制IC、MOS开关。其 中控制IC，在一切正常的情况下控制 MOS开关导通，使电芯与外电路沟通， 而当电芯电压或回路电流超过规定值时 ，它立刻控制MOS开关关

6、断，保护电芯 的安全。功能:过压保护,欠压保护,电流保护保护板机理及功能保护板典型原理图保护板简易原理图1、电压保护能力 过充电保护：保护板必须具有预防电芯电压超过预设值的能力过放电保护：保护板必须具有预防电芯电压底于预设值的能2 2.电流能力(过流保护电流，短路保护）保护板作为锂电芯的安全保护器件,既要在设备的正常工作电 流范围内,能可靠工作,又要在当电池被意外短路或过流时能迅速 动作,使电芯得到保护.保护板参数-13、导通电阻： 定义：当充电电流为500mA时，MOS管的导通阻抗。由于通讯设备的工作频率较高，数据传输要求误码率低， 其脉冲串的上升及下降沿陡，故对电池的电流输出能力和电压 稳定度要求高，因此保护板的MOS管开关导通时电阻要小，单 节电芯保护板通常在70m，如太大会导致通讯设备工作不正 常，如手机在通话时突然断线、电话接不通、噪声等现象。保护板参数-24、自耗电流定义：IC工作电压为3.6V，空载状态下，流经保护IC的工 作电流，一般极小.保护板的自耗电流直接影响电池的待机时间，通常规定保护 板的自耗电流小于10微安. 5、机械性能、温度适应能力、抗静电能力保护板必须能

7、通过国标规定的震动,冲击试验;保护板在- 40到85度能安全工作,能经受15KV的非接触ESD静电测试.保护板参数-3IC过 放 控 制过 充 控 制+-充电 FUSE电芯MOS管当电池被充电使电压超过设定值VC(4.25-4.35V)后，VD1 翻转使Cout变为低电平，T1截止，充电停止，当电池电 压回落至VCR(3.8-4.1V)时，Cout变为高电平，T1导通充 电继续， VCR小于VC一个定值，以防止电流频繁跳变。1、过充保护IC电量过 放 控 制过 充 控 制+-充电IC电量过 放 控 制过 充 控 制+-充电IC电量过 放 控 制过 充 控 制+-充电IC电量过 放 控 制过 充 控 制+-充电IC电量过 放 控 制过 充 控 制+-充电4.25-4.30V 3.8-4.1V2、过放保护当电池被放电使电压超过设定值VC(.3-3.0V)后，Vss 翻转使Dout变为低电平，T2截止，放电停止，当电池电 压回落至VCR(2.4-3.0V)时，Dout变为高电平，T2导通, 放电继续。电量过 放 控 制过 充 控 制-IC+放电LOAD电量-放电IC+LOAD电压-放电2.3-2.5VIC+LOAD 当电路放电电流超过设定值或输出 被短路时，过流、短路检测电路动 作，使MOS管关断，电流截止。3、过流、短路保护IC过 放 控 制过 充 控 制+- 放电IC过 放 控 制过 充 控 制+- 放电原理框图同单节电芯一样，在多节电芯保护电路中，保 护板同样必须能对电芯提供过充、过放、过流 、短路，自耗电等保护。IC过放控 制过 充 控 制-n节电芯+连接器（外壳,导线） 连接器是和主机配合的部件，通常由客户 设计选定 常用品牌有:Molex,JST 导线:UL1571,3302,连接器构造特殊案例分析 1.直发器项目关于报价问题聚合物样品开发流程销售人员基本技能自我评估表问题与讨论 规格书申请问题 规格书确认与样品,量产定单评审问题 没有保护板的Pack开发问题 PN管理问题谢 谢!

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