锂离子电池基础知识培训

1 锂离子电池基础知识培训 目录页 CONTENTS PAGE 2 3 1 锂电池结构原理简介 前段：搅拌、涂布、分切 工艺流程及控制要点 产品不良及影响 中段：卷绕、装配、注液 后段：化成、分容、模组 4 锂电池原材料简介 一、锂离子电池结构原理简介 锂离子电池结构 锂离子电池工作原理 LFP4017397A-60Ah铁锂方壳电池结构介绍 LFP4017397A方壳电池主要由上盖板组件、前后侧板、电芯、绝热垫、麦拉膜和外壳组成。 方壳电池型号：LFP4017397A-60Ah方壳电池； 40-方壳电池的厚度为40mm； 173-方壳电池的宽度为173mm； 97-方壳电池外壳的高度为97mm。 目前LFP4017397A方壳电池的容量：60Ah。 •电池在一定放电条件下所能给出的电量称为电池的容量，以符号C表示。常用的单位为安培小时，简称安时（Ah）或毫安时（mAh）。 •电池的容量可以分为理论容量、额定容量、实际容量。 •理论容量是把活性物质的质量按法拉第定律计算而得的最高理论值。为了比较不同系列的电池，常用比容量的概念，即单位体积或单位质量电池所能给出的理论电量，单位为Ah/kg（mAh/g)或Ah/L(mAh/cm3)。 •实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量。它等于放电电流与放电时间的乘积，单位为 Ah，其值小于理论容量。 •额定容量也叫保证容量，是按国家或有关部门颁布的标准，保证电池在一定的放电条件下应该放出的最低限度的容量。 容量 锂离子电池的基本概念 • 开路电压：电池在开路状态下的端电压称为开路电压。电池的开路电压等于电池的正极的还原电极电势与负极电极电势之差。 • 工作电压：工作电压指电池接通负载后在放电过程中显示的电压，又称放电电压。在电池放电初始的工作电压称为初始电压。电池在接通负载后，由于欧姆电阻和极化过电位的存在，电池的工作电压低于开路电压。 •电流通过电池内部时受到阻力，使电池的电压降低，此阻力称为电池的内阻。 •电池的内阻不是常数，在放电过程中随时间不断变化，因为活性物质的组成、电解液浓度和温度都在不断地改变。 •电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又包括电化学极化与浓差极化。内阻的存在，使电池放电时的端电压低于电池电动势和开路电压，充电时端电压高于电动势和开路电压。 •欧姆电阻遵守欧姆定律；极化电阻随电流密度增加而增大，但不是线性关系，常随电流密度的对数增大而线性增大。 电压 内阻 •电池在完全充电后完全放电，循环进行，直到容量衰减为初始容量的80%，此时循环次数即为该电池之循环寿命 •循环寿命与电池充放电条件、环境有关 •锂离子电池室温下1C充放电循环寿命可达300-500次（3C、消费类行业标准），动力类≥1000次（不同体系实际值不同，三元材料、锰酸锂： ≥1000次；磷酸铁锂： ≥2000次）。 •电池按标准完全充电后，常温放置一个月。然后用1C放电至3.0V，其容量记为C2；电池初始容量记为C0；1-C2/C0即为该电池之月自放电率； •行业标准锂离子电池月自放电率小于12%，实际做到3%-6% •电池自放电与电池的放置性能有关，其大小和电池内阻结构和材料性能有关 循环寿命 自放电 二、锂离子电池原材料简介 正极材料 负极材料 金属件 隔膜 电解液 磷酸铁锂 PVDF NMP Al foil 导电剂 石墨 LA133 去离子水 铜箔 MAC500 导电剂 顶盖 铝壳 绝缘托板 顶盖贴片 底部贴片 软连接 顶支架 迷你杯 隔膜 电解液ESN-126 三、工艺流程及控制要点 检验包装分容化成静置密封注液装配卷绕烘烤辊压分切涂布搅拌原料检验前段 中段 后段 工 艺 流 程 图 模切 11 前工序工艺简介 一、搅拌工序 二、涂布工序 三、辊压分切工序 前工序制程  前工序概述  前工序以投入物料完成电池极片的制造为主，上承材料开发利用，下启组装、测试，前工序制造工艺及品质直接决定着电池的“先天”性能。 搅拌 涂布 辊压 分切 前工序制程-搅拌  搅拌工艺流程 溶剂 粘结剂 成品胶液 活性物 导电剂 电池浆料 固含量粘度 固含量粘度 涂布工序 混粉 添加剂 正负极粉 粉料 干燥并混合 正负极制胶 NMP 称重 PVDF称重 胶 混合 Mixing 浆料 其他 固含量检验 固含量和粘度检验  搅拌原料 正极 磷酸铁锂 NMP 导电剂 PVDF 负极 石墨 去离子水 导电剂 粘结剂 CMC 正极材料：磷 酸 铁 锂 材料性能 物理参数 包装外观 产品外观 高能量密度、安全性高 寿命长、充电性能快 松装密度、振实密度（g/m3） 中位径（μ m）、比表面积（m2/g） 防潮，防水， 密封性好，附质检报告单 灰黑色粉末， 无杂质、无结块 特性简释： 松装密度：是指粉末在规定条件下自由充满标准容器后所测得的堆积密度，即松散填装时单位体积的质量，单位g/cm3； 振实密度：是指在规定条件下容器中的粉末经振实后所测得的单位容积的质量； 中位径：粒度分布D50，一个样品的累计粒度分布百分数达到50%时所对应的粒径 ； 比表面积：单位体积或单位质量颗粒的总表面积；  主要原料： 良品：灰黑色粉末、无杂质、无结块 不良品：有杂质、结块 √ × 磷 酸 铁 锂 正极材料：PVDF 材料性能 物理参数 包装外观 产品外观 对活性物质颗粒间起到粘接作用，将活性物质粘接在集流体上 相对分子质量、密度、 旋转粘度、溶解性、含水率 防潮，防水， 密封性好，附质检报告单 白色粉末， 无杂质、无结块 特性简释： 粘度：流体在流动时，在其分子间产生内摩擦的性质，称为流体的黏性，粘性的大小用黏度表示； 溶解性：溶解性是物质在形成溶液时的一种物理性质。它是指物质在一种特定溶剂里溶解能力大小的一种属性； PVDF 良品：白粉末、无杂质、无结块 √ 不良品：有杂质、结块 × 正极材料：NMP 材料性能 物理参数 包装外观 产品外观 能与水、醇、醚、酯、酮、卤代烃、芳烃和蓖麻油互溶 密度 色度 折射率 质量分数 罐槽方式，密封保存， 附有检验报告单 无色透明油状液体， 微有胺的气味 负极材料：石墨 材料性能 物理参数 包装外观 产品外观 良好的导电率，结构稳定，层状结构，成本低，锂离子扩散系数大，循环寿命长，良好的充放电平台 比表面积（m2/g） 振实密度（g/m3） 粒度、水分 袋装或桶装，坚固、整洁、密闭，每包附有标识和合格证外观 黑色粉末、无杂质、无结块 负极材料：LA133 材料性能 物理参数 包装外观 产品外观 粘度高，对粉体材料具有更好的悬浮能力，品质纯净，有良好的抗氧化和抗还原能力。使锂离子电池具有较好的循环性能和倍率性能，电池极化小。 粘度、粒径、固含量、PH 桶装密闭，附带产品标签 乳白色或微黄色水乳液  搅拌目的和作用 目的：物料分散、混合均匀，主要指标为细度；  物料混合配比符合设计标准，主要指标为固含量；  成品胶液、浆料混合固液相稳定，主要指标为