电池设计基础知识.docx

电池设计：（1） 正极参LiCoO2 活性物质比容量 140mAh/g活性物质含量0.96 正极基体厚度（Al） 15p（ mg/cm2）35~45碾压密度 （ g/cm3） 3.66~3.68（ 2） 负极参数 ：活性物质比容量308mAh/g活性物质含量0.91 副负极基体厚度（Cu）10^负极涂敷量（ mg/cm2） 10~30碾压密度 （ g/cm3） 1.66~1.68（3）设计 N/P（负正）：1.03（ 4）装配参:极耳处封装高度4mm极耳间距极耳上保护胶带层（5）辅助材料参数：隔膜厚度旳正、负极片宽度差（ mm） 1~3负极同隔膜宽度差（ mm） 21~2客户要求1保护胶带厚度P 100#终止胶带厚度# 80#铝塑袋厚度# 113#极耳厚度 # 100#极耳宽度 mm 3~4（6）设备公差：正极涂敷量公差 +/-（mg/cm2） 0.6（7）材料系负极涂敷量公差 +/-（mg/cm2）隔膜溶胀率0.020.3极组化成膨胀率 0.2极组满电膨胀率 0.1例：421270 280 mAh膜宽：70-7=63负极： 63-2=61正极 ：卷针宽度：正极单面：A+B=28O+20/60*135*D/2*O・96*105 ——A-B=2*12+2电池厚度=极组厚度+极组厚度/10+0.2+0.1（修正）For Example：0520304・9=x+0・1x+0・3极组厚度为：4・2极组宽度=20-1・5=18・5注：1・5为两个折边+壳For Example : 441070 （采取651321 卷法） 250 mAh壳最长： 67隔膜宽: 60负极: 58正极: 56正极单边=2*10+2=22=A-BA+B=250+20/56*135*D/2*0.96得出 A、B负极片长=正极片长极组宽度=10-1.5=8.5极组厚度=4.4-0.3/1.1=3.7如果正极极耳用镍，则会把镍电解正极: Co 酸锂 LiCoO2 粘接剂（ PVDF1300，1700） 导电剂导电剂：提高电极导电性CB、KS、SS、SP、KB和LSTM。

粘接剂:把活性物质和导电剂粘在铝箔上负极：石墨活性材料石■: MCMB P15B-HG MCF （碳纤维）天然石墨CMS导电剂：SS、SP、LSTM （负极本身导电性很好，但颗粒小，SS能把颗粒连接 起来）粘接剂： PVDF1100， SBR、 CMC隔膜：电子绝缘，离子导通（要求强度好，多孔结构，在电池温度过高时，具有 闭孔特性）孔隙度40%好联苯4.7VPCS5.2V联苯：把隔膜孔堵住，切断电流电解液：电池内部电化学反映的环境，主要由溶剂：（EC、DEC、DML、EML、PC.内丁脂等）注：EC ：碳酸二乙烯脂；PC :低温性能，电解质（LiPF6 "LiBF；,LiN（ SO2CF3） 2、LiN （ SO2C2F5 ） 2和功能性添加剂，如：连苯（防过充）Vc（循环寿命）PCS （防过充）PS :加速形成SEILiN（ SO2CF3） 2：金氟硫酸亚胺锂LiN（ SO2C2F5） 2：能有效的抑制电极产生气体和提高温度循环等正极反应 :LiCoO2 - ~充电 * Li1-x CoO2+Xli++xeIF U=4.1v 时， x=0.5负极反应：6C+xLi++ xe ► Lix C6过充LiCoO2不稳定 k 分解 —k CO2O3 —► CO3O4容易发生爆炸C 的 1g 容量6个C带一个Li+72gC ► 1mol Li+72gC=1mol Li+=1.69*10-19*6.23*10231 gC=(1.69*10-19*6.23*1023)/72，形成固态电初次化成过程中：电池在 0-2.5V 左右时，电解液在负极表面还解质界面（SEI膜：烷基碳酸锂.氧化锂.碳酸锂.氟化锂等）, 初次是不可逆的，如果容量占总容量的 10%左右， 对电池而 言产生气体:乙烯、丙烯、 CO2 等试剂还原产生的。

SEI膜:溶剂化分子离子化"让阳离子单过■阴离子挡住■正.负极表面都形成,对负极更需要，SEI膜对负极是保护，负极层状PC有个甲基是楔状， 没有膜会把负极翘起，负极失效由于电池初期的产生现象：处理方法：（1）开口排气（ 2）新型电解液添加剂过充情况:产生氧气3CoO2=CO3 O4+注: 3COO2 不稳定注：2 HF：腐蚀性很强LiPF6+H2O ** 2 H^t +LiF+POF3设计:1、选用所用电池体系如果高容量则采用石墨体系负极，负极材料和电解液的匹配性，如果石墨体系中不能使用大量的PC, PC.V10%，而且要在电液中加 VC2、正、负极极片涂布参数的确定 1） 首先确定正负极可逆容量比 2） 根据电池容量、电池外形尺寸来计算极片的尺寸和涂布方式负极少，循环差应该0V4.2V-0=4.2V4.4V-02V=4.2V 造成正极过充 制胶：草酸使正极表面毛化 涂布敷和温度梯度设置(烘感区) 碾压：热压和冷压冷压：初始电压高，循环下降快，寿命一致性差热压：130°C (左右)毛刺控制：方型70p,型：30p ,聚合物正极：70p，负极：150险极片干燥： 130C 4 小时因： 1、去水。

2、除去 NMP3、PVDF卷绕注意问题：1、外形尺寸2、 居中对齐，正、负极活性物质对应良好，否则折锂3、 注意电极边缘是否有毛刺和掉粉，另外隔膜在空气中空气中长时间放置，需进行干燥处理4、 极组打开后，首极片是否断裂5、 铝壳电池的最外圈的铝箔和铝极耳，内部的对应位置上应没有:刁卷绕有三种方式： ( 1 ) 042025式；( 2 ) 651321式；( 3 ) 383562式；（gma^v^B） （u^（bis） （脚鰹）4IS SW JUMIK^——晦钾ai（pire勘m）（职士）餵啊硼 （Z）wmiN，m^vm^aa（型型參）（册霧）wm餾瞬MU锡||咖＜瞬 «satI趣壬&躍饭＜1（啊）（MIIB£S）葩&申（I）谓晦呕甲鲫理y：，（S£ZltO ttt低巧9 £勒）圳奉胖H丽回團則陣刊W，: WW3I穆锡’OST '詔±«3»*: WaiMM邮傭丑（了）'邮hira （【）：回土第却hLLTffit® :肇伽僦 1£)酗»3!沖紳，9H何闾B，9!彌紳：华低倒讥）禅茁昨”《B»r■f^MN :华鸵0即0"）结构，然后，低温延伸再高温延伸，结晶晶面发生剥离，形成微孔PP/PE/PP , PE熔点较低，容易使隔膜产生闭孔；PP 熔点高,可以在隔膜 闭孔后，仍有良好的机械特性。

2、粘接剂：PVA （聚乙烯醇）（CH£HOH） 2CMC 羧甲基纤维素钠，白色粉末，易溶于水，良好的结合力，分 散能力锂离子电池电极制备是采用涂布工艺，一般采用刮刀或辊涂布的方式，通过 刀口间隙调节活性物质的厚度，刀口间隙很小PVDF粘接剂：PVDF（聚偏二氟乙烯），VF2（二氟乙烯）的均聚物和 VF2的共聚物 VF/HFD （六氟丙烯）是锂离子电池采用的粘接剂VF2 CH2=CF2 ， HFP CF2=CF( CF3)正极活性物质真空密度反高p=3・5~~4・5g・cm-3，宜采用粘度较高的粘接剂， 这样可以避免在制浆过程中由于沉降引起的浆料不稳定，实际制浆时，选择质量 比为活性物质：粘解剂为96 ： 4至 88： 1260C时初期容量迅速下降与PVDF粘接剂的过度膨胀有很大的关系 PVDF在一般的电解液体系中不膨胀，适合做粘接剂负：Pvdf : NMP=1 : 10 ( 60°C，恒温 2h )C： Pvdf=10： 1•Pvdf溶液中，调成浆料f 极片厚度V200pm，于150C 烘干 30min正：Pvdf : NMP=1 汁片 50C、恒温2h LiCoO2 45・5g 乙炔是 1.5 g、 3 g、 30 gNMP32g ―碳棒搅拌 15 min f 2000r/ min—120 匕干燥 一V 120pm 左右。

粘度小，汇算物质沉淀，粘度大，活性物质不分散浆料粘度的主要影响因素是：材料的配比和电极活性物质的性能（形态：粘度和比表面积等）隔膜：胶状隔膜选用Pvdf、气相二氧化硅、DBP作为造孔介质，采用相转移发泡技术，可制得孔径为50%、60%厚度约110pm的微孔膜在PE上，PP/PE/PP的基础上涂上一层Pvdf隔膜在电解液中要稳定，又要求有一定的孔径和适当的锂子导电性锂电池的化成：1、对所有商品锂离子电池来说，控制充电过程非常重要，先是恒流，后是恒压CC： 1C，OV : 4.1V~~4.2V，整个充电过程可在3小时之内完成化成时为了使负极碳材料表面形成均匀的 SEI，通常采用阶梯式充放电的方法，在不同的阶段，充放电电流不同，陈化的间隔不同cc,cv,陈化，放电，周期间隔CC —4・2 — CV f 30mA f 自放电间隔— 放电一周期间隔检测分选 分容容量：放电电流与放电时间的乘积而得到的SPE：体聚合物电解质GPE :凝胶聚合物电解质力神：卷绕式胶体聚合物锂离子电池，GPE引发剂，交连剂，单体PC 含量高，则导电性高EC碳酸乙烯酯 PC碳酸丙烯酯 DEC碳酸二乙酯DMC碳酸二甲酯 EMC碳酸甲乙酯 GBLy -丁内酯凝胶聚合物电解质的制备然后把所得的溶剂涂成薄层，再通过加热或减压的方式完全除去有机溶剂，即可得到体 SPE 。

对电解质膜的要求是离子电导率高，柔韧性好，能卷绕，孔率适当，有稳定的化学性能和电化学性能等聚合物隔膜制备：Pvdf涂到(PE/PP/PE/PP )上的隔膜塑剂及锂盐的后处理即得到GPE［力神就是这样的) 增留下微孔用以吸附电解液聚合所需要的能源：发射电子束，紫外线照射及加热法使电解质聚合电子束与紫外线照射有利于电解质溶液快速凝胶固化，大生产加热凝固速度较慢，但操作简单，成本低我们用Pvdf隔制作过程：先把Pvdf和DBP混合成均匀的溶液，并加入一部分EC另外将LiN(CF3SO2) 2溶于剩余的EC中”然后将两种溶液混合，并加热到60~~70匕，所得溶液倒入两块玻璃板中形成隔量高、循环寿命长Bellcore方法；须先制好正极膜、负极膜,GPE隔膜组成电池片，再将多块电池 片叠加热压成电池组，然后用一种有机溶剂将增塑剂萃取排除， 再将电池组装入铝塑膜盒中经升温、抽真空、干燥后注入电解正、负极电极膜的组成：正极： 15787负极： 1580~823~5聚合物基质材料活性物质导电剂%%%液使其活化内阻低、I — I聚合物基质材料百分比组成是骨架聚合物与 DBP 之比为 60： 40，负极为嵌锂。