锂电池工作原理.ppt

单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,锂离子电池的工作原理及安全性,,2005,年,8,月,目录,锂离子电池的工作原理及组成,,锂离子电池的性能及测试,,影响锂离子电池安全性的因素,,改善电池安全性的措施和方法,,18650,电池示意图,,隔膜,正极,负极,安全阀,电解液,,,,锂离子电池的工作原理,,Li,+,+ 6C + e,LiC,6,LiMO,2,MO,2,+ Li,+,+ e,锂电制作的一般流程,配浆,涂布,辊压,装配,注液,化成,检测,出货,如何评价锂离子电池,安全性,:,短路,,,过充,,,热冲击,,,稳定性,:,循环和存储,,,容量,:,电池的重量能量比和体积能量比,锂离子电池的测试,安全性,:,外短路,,,针刺,,,过充,,,热冲击,.,,稳定性,:,循环,500,次和存储性能,.,,电化学性能,:,容量,,,不同倍率电流放电性能，高低温放电等,.,,可靠性测试,:,振动,,,撞击,,,跌落,,,挤压,.,,不同倍率电池放电性能,不同倍率放电容量相近,不同温度下的电池放电特性,1C at 55,o,C,,1C at 25,o,C,,0.5C at -20,o,C,,锂电池安全性,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,.,,,,,,,国际上有关锂电池爆炸的报道,2004,年全球共有一百二十万电池和电池组被招回,影响锂离子电池安全性的内部因素,(1),材料,:,,正极材料,: LiCoO,2,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,(2),电池结构,,结构设计的合理性,,,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,,极粉内短路,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,.,过充电,(,电压,),,外短路,,过温,: 150,度,30,分钟,,,以上几种情况均有可能导致电池发生,,安全性事故,影响锂离子电池安全性的外部因素,如何防范电池出现安全问题,(1),针对电池的内短路主要从以下几个方面解决,,电池结构设计优化,,在关键工序使用自动化设备和改善工夹具,,通过严格存储条件筛除微短路和内短路电芯,,同时材料体系的稳定性也有助于安全性的改善,.,,微短路和内短路电芯的筛除,,自放电严重的电芯有安全隐患,,半荷电电芯,,,正常情况下,,,开路电压大约,1,个月,,压降为,15-20mV, 2,个月的压降为,25-35mV,,,,半年压降为,50-60mV,.,,,通过严格存储条件,,,可把有微短路和内短路隐患的,,电芯筛除,.,,,如何防范电池出现安全问题,(2),针对外短路,,,过充，和热稳定性主要从电池的材料体系来解决,,,正负极材料的的选择和处理,,电解液组成及添加剂,,,提高电池本身稳定性和安全性,.,,过充安全性,主要与电芯正极材料有关,. LiCoO2,在,>4.2V,时,,,结构不稳定并放出氧气,.,,同时电解液在,>4.2V,时分解,,,与,LiCoO2,反应产生大量热,.,,导致电芯内压急剧升高发生爆炸,.,正负极材料的选择和二次处理,选择安全性和稳定性较好的正负极材料,,,对比表面较大的材料采取二次处理的方式,,,以降低正负极材料的反应活性,.,,,其好处是明显的,,电解液的添加剂,改善电池的稳定性,:,提高电池的循环性和存储性,,改善电池的过充安全性,,提高电芯的高，低温性能,.,小结,锂离子电池是高能量,,,长寿命的移动能源,.,但有一定安全隐患,.,,评价锂离子电池优主要从三个方面,:,安全性,,,稳定性,,,和体积容量,.,,锂离子电池性能取决与材料,,,设计和工艺控制,,锂离子电池的安全性问题是一个综合性问题,,,要从电池材料体系，结构设计和工艺控制等方面着手解决,.,,。