锂离子电池安全培训教学课件.ppt

1、锂离子电池安全培训锂离子电池安全培训2012内内 容容一、事故警示一、事故警示二、锂离子电池基本概念二、锂离子电池基本概念三、生产过程的危险与有害因素辨识三、生产过程的危险与有害因素辨识四、锂离子电池组装的安全要求四、锂离子电池组装的安全要求2012安安理理全全管管培培课课训训基本概念基本概念锂电池事故锂电池事故案例案例1201012010年年1010月月1111日日2323时时3535分，电池公司客户退回的锂电分，电池公司客户退回的锂电池在存放处发生自燃起火，工人用灭火器扑救后再次发生池在存放处发生自燃起火，工人用灭火器扑救后再次发生起火，过火面积起火，过火面积5050平方米左右。平方米左右

2、。案例案例2201222012年年2 2月月1919日日1111时时4040分许，位于深圳公司三楼清洗房分许，位于深圳公司三楼清洗房发生发生火灾发生发生火灾,火灾中一批手机锂电池被烧毁，两名工人火灾中一批手机锂电池被烧毁，两名工人因吸入浓烟感到不适送医院治疗。因吸入浓烟感到不适送医院治疗。案例案例3201232012年年8 8月月2222日，位于公司，电器线路着火引发火灾事日，位于公司，电器线路着火引发火灾事故，将三楼车间多台设备烧坏。故，将三楼车间多台设备烧坏。案例案例4201242012年年1010月月1010日日1313时时3535分，分，位于公司的二楼仓库发生位于公司的二楼仓库发生火灾

3、事故，火灾事故，1515时时3030分左右扑灭，无人员伤亡，将存放在库分左右扑灭，无人员伤亡，将存放在库房中的锂电池烧，损失房中的锂电池烧，损失400400万元。万元。案例案例5201252012年年1111月月2828日日2222时时4444分公司老化房起火，烧毁多个分公司老化房起火，烧毁多个货柜式老化房，待电池一批。货柜式老化房，待电池一批。2012 20122012年年2 2月月1919日日1111时时4040分许，位于深圳市某公司三楼分许，位于深圳市某公司三楼清洗房发生发生火灾清洗房发生发生火灾,火灾中一批手机锂电池被烧毁，两火灾中一批手机锂电池被烧毁，两名工人因吸入浓烟感到不适送医院

4、治疗。名工人因吸入浓烟感到不适送医院治疗。案例一案例一“219”“219”深圳某电池厂火灾事故深圳某电池厂火灾事故案例二案例二“10.22”龙岗电池厂火灾事故龙岗电池厂火灾事故 20122012年年1010月月2222日龙岗电池厂因值班人员擅离岗日龙岗电池厂因值班人员擅离岗位，使的老化电池短路发热而无人知晓，最后发生位，使的老化电池短路发热而无人知晓，最后发生火灾。火灾。n储存区储存区老化区老化区n充电检测区充电检测区案例三案例三“10.10”龙岗电池厂火灾事故龙岗电池厂火灾事故 2012 2012年年1010月月1010日日1313时时3535分，分，位于公司的二楼仓库位于公司的二楼仓库发生

5、火灾事故，发生火灾事故，1515时时3030分左右扑灭，无人员伤亡，将分左右扑灭，无人员伤亡，将存放在库房中的锂电池烧掉，损失存放在库房中的锂电池烧掉，损失400400万元。万元。2012安安理理全全管管培培课课训训基本概念基本概念10电池（电池（battery）电池是指通过正负极之间的电化反应将化学能转化为电电池是指通过正负极之间的电化反应将化学能转化为电能的装置。能的装置。充电时，将电能转化为化学能进行储存。充电时，将电能转化为化学能进行储存。放电时，将化学能转化为电能释放，作为电源供用电器。放电时，将化学能转化为电能释放，作为电源供用电器。活性物质电池充放电时，能进行氧化或还原反应而产生

6、活性物质电池充放电时，能进行氧化或还原反应而产生电能和储存化学能的电极材料。电能和储存化学能的电极材料。11什么叫锂离子电池？什么叫锂离子电池？LiIon battery LiIon battery 锂离子电池是指锂离子电池是指Li+Li+嵌入化合物为正、负极的二次电池。嵌入化合物为正、负极的二次电池。正极采用锂化合物正极采用锂化合物LiXCoO2LiXCoO2、LiXNiO2 LiXNiO2、LiXMnO2 LiXMnO2、LiFePO4LiFePO4和三和三元复合材料。元复合材料。负极采用锂碳层间化合物负极采用锂碳层间化合物LiXC6LiXC6。在充放电过程中，在充放电过程中，Li+Li+

7、在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，被形象的称为被形象的称为“摇椅电池摇椅电池”。充电池时，充电池时，Li+Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态。于富锂状态。放电时则相反。放电时则相反。12 二次锂电池的构造二次锂电池的构造141516正极集流体：铝带（约0.若单一电池发热，立即放入通风防火区域或密闭容器中使其降温，这可能是内部短路，内部短路会产生冒烟，当内部能量释放结束后，温度会停止上升。1）正极被过度放电而释放O2，同时电极材料转变成不能再充电的形态，容量会明显下降。4、锂离子电池安全守则操作上之警告PACK在

8、这里是指包装、封装、装配的意思导电剂、溶剂、粘合剂、基体*由于电池初期的产气现象，电池内部压力增大同时使电液在极组中分布4、锂离子电池安全守则操作上之警告氟化氢和金属反应会产生爆炸性的气体。案例42012年10月10日13时35分，位于公司的二楼仓库发生火灾事故，15时30分左右扑灭，无人员伤亡，将存放在库房中的锂电池烧，损失400万元。(3)放电终止电压：应避免单只锂离子电池放电电压低于3.（71）不要违规作业禁目挤压、碰撞或其它尖锐工具使电池绝缘片破损而导致短路（4）不要将电池放到可能产生高温的场所通常是电位低的电极，锂离子电池中石墨电极。镍 片：为电芯正极引出过度连接用。3、短路因为电池

9、容量大内部电阻低，所以外部短絡时通过大的电流，电池内部达到热爆炸的状态，从而发生破裂，冒烟，起火的危险。仓库温度保持在摄氏205度范围内，最高不得超过30，锂离子电池内部存有参与反应的液态电解质，且不允许有水的存在，因此电池要求完成封闭，封装的壳体要求耐电解质及大气的腐蚀，且有一定的耐内部压力的能力，4、锂离子电池安全守则操作上之警告（风机、照明、插座、开关、线路、接头等）；17锂离子电池结构锂离子电池结构 正极正极 活性物质活性物质 导电剂、溶剂、粘合剂、基体导电剂、溶剂、粘合剂、基体 负极负极 活性物质活性物质（石墨、（石墨、MCMB、CMS)粘合剂、溶剂、基体粘合剂、溶剂、基体 隔膜隔膜

10、 电解液电解液 外壳五金件外壳五金件（钢壳、铝壳、盖板、极耳、绝缘片、绝缘胶带）（钢壳、铝壳、盖板、极耳、绝缘片、绝缘胶带）18锂离子电池结构锂离子电池结构正极正极正极基体：铝箔（约正极基体：铝箔（约0.016mm厚厚)正极物质：正极物质：LiFePO4+碳黑碳黑+PVDF正极集流体：铝带（约正极集流体：铝带（约0.1mm厚）厚）高温胶带（约高温胶带（约0.05mm厚）厚）电池放电时从外电路获得电子的电极电池放电时从外电路获得电子的电极,此时电极发生还原反此时电极发生还原反应。通常是电位高的电极。锂离子电池中的钴酸锂、锰酸锂应。通常是电位高的电极。锂离子电池中的钴酸锂、锰酸锂电极等。电极等。1

11、9正极：主要材料包括活性物质、黏结剂、导电剂 钴酸锂或锰酸锂：参与电化学反应的活性材料导电剂：提高电极的导电性，如CB、KS、SS、SP、和LSTM黏结剂：把活性材料和导电剂黏结在铝箔(15和20微米厚）之上如 PVDF1300，1700等 正极材料需要做成有一定粘度的浆料涂覆在具有集流作用的载体上，并且能够与之紧密粘接，同时正极活性物质为半导体，导电性不好，因此需要加有一定量导电剂以增加正极的导电性，降低电池的内阻，因此正极中除需要有活性物质外还需要有导电剂、粘接剂、溶解粘接剂的溶剂等。正极组成正极组成20锂离子电池结构锂离子电池结构负极负极负极基体：铜箔（约负极基体：铜箔（约0.010mm

12、厚厚)负极物质：石墨负极物质：石墨+CMC+SBR负极集流体：镍带（约负极集流体：镍带（约0.07mm厚）厚）电池放电时向外电路输送电子的电极，此时电极发生氧化反应。通常是电位低的电极，锂离子电池中石墨电极。21负极：主要材料包括活性材料石墨、黏结剂、导电剂活性材料石墨：参与电化学反应的活性材料如：MCMB、P15B HG、MCF、天然石墨、CMS等导电剂：提高电极的导电性，如SS、SP、LSTM等黏结剂：把活性材料和导电剂黏结在箔(15和20微米厚）上，如PVDF1100、SBR、CMC等 厚度为8微米到18微米的铜箔作为负极集流体。负极组成负极组成22电解液电解液溶溶 剂剂锂锂 盐盐添加剂

13、添加剂EC、PC、EMC、DEC等等LiPF6、LiClO4、LiBF4等等防过充添加剂防过充添加剂阻燃剂阻燃剂抑制气体生成抑制气体生成改善改善SEISEI膜性能膜性能控制水和酸含量控制水和酸含量锂离子电池电解液组成示意图锂离子电池电解液组成示意图23锂离子电池结构锂离子电池结构电解液电解液锂离子电池所使用的有锂离子电池所使用的有机溶剂机溶剂1.1.碳酸酯类碳酸酯类2.2.羧酸酯类羧酸酯类3.3.醚类有机溶剂醚类有机溶剂4.4.含硫有机溶剂含硫有机溶剂25锂离子电池结构锂离子电池结构隔膜隔膜l材质：单层材质：单层PEPE（聚乙烯）或者（聚乙烯）或者 三层复合三层复合PPPP（聚丙烯）（聚丙烯）

14、+PE+PP+PE+PPl厚度：单层一般为厚度：单层一般为0.0160.0160.020mm0.020mm 三层一般为三层一般为0.0200.0200.025mm0.025mm隔膜是放置于两极之间，作为隔离电极的装置，藉以避免两极上的活性物质直接接触而造成电池内部的短路。但隔膜仍需能让带电离子通过，以形成通路。隔膜要求：离子透过度大 机械性强度适当 本身为绝缘体 不与电解液及电极发生反应 26电池外壳电池外壳锂离子电池内部存有参与反应的液态电解质，且不允许有水的存锂离子电池内部存有参与反应的液态电解质，且不允许有水的存在，因此电池要求完成封闭，封装的壳体要求耐电解质及大气的在，因此电池要求完成

15、封闭，封装的壳体要求耐电解质及大气的腐蚀，且有一定的耐内部压力的能力，腐蚀，且有一定的耐内部压力的能力，一般采用不锈钢、镀镍钢或铝材，因为铝较轻且易于成型，因此一般采用不锈钢、镀镍钢或铝材，因为铝较轻且易于成型，因此我们主要采用铝壳壳体。我们主要采用铝壳壳体。电池有正负两极，电池壳体可以作为一极，另外一只需要于壳体电池有正负两极，电池壳体可以作为一极，另外一只需要于壳体绝缘，因此两极之间需要加装绝缘密封垫，电池壳体组件是以激绝缘，因此两极之间需要加装绝缘密封垫，电池壳体组件是以激光焊接的方式进行密封的，因此绝缘密封垫还应该具有较好的耐光焊接的方式进行密封的，因此绝缘密封垫还应该具有较好的耐热性

16、能。我们一般选用耐腐蚀性、耐高温性及密封性较好的氟塑热性能。我们一般选用耐腐蚀性、耐高温性及密封性较好的氟塑料作为电池的绝缘密封垫料作为电池的绝缘密封垫2728锂离子电池的工作原理锂离子电池的工作原理 电池在充电时，锂离子从正极中脱出，通过电解质和隔膜，嵌入到电池在充电时，锂离子从正极中脱出，通过电解质和隔膜，嵌入到负极中；电池放电时，锂离子由负极中脱出，通过电解质和隔膜，重新负极中；电池放电时，锂离子由负极中脱出，通过电解质和隔膜，重新嵌入到正极中。在充放电过程中，锂离子在正负极之间嵌入脱出反复运嵌入到正极中。在充放电过程中，锂离子在正负极之间嵌入脱出反复运动，实现化学能和电能的相互转化。电

17、池体系中锂永远以离子的形态出动，实现化学能和电能的相互转化。电池体系中锂永远以离子的形态出现，不会以金属的形态出现，所以这种电池叫做锂离子电池。现，不会以金属的形态出现，所以这种电池叫做锂离子电池。锂离子脱出反应式为锂离子脱出反应式为LiMO2xLi+Li1xMO2+xe负极采用碳电极，从理论上讲，每负极采用碳电极，从理论上讲，每6个碳原子可吸藏一个锂离子，锂离个碳原子可吸藏一个锂离子，锂离子嵌入反应式为子嵌入反应式为xe+xLi+nCLixCn式中的式中的M为为Co，Ni，Mn，Fe等金属元素，等金属元素，C表示负极化合物，如表示负极化合物，如LiC6，TiS2，WO3等等。等等。（6）通过

18、分级达标验收和通过本通用安全要点验收；（5）精细操作，不留安全隐患；当负极处的单质铁积累到一定程度，沉积铁尖硬的棱角会刺穿隔膜，发生微短路，进一步导致自放电。镍 片：为电芯正极引出过度连接用。EC、PC、EMC、DEC等锂离子电池的存储特性 锂离子电池的存储特性是指锂离子长期有储后保持容量的特性及恢复容量等特性。用三个字母和6位数字来表示，前两个字母表示锂离子电池(LI)，后一个字母表示方形(S)，前两位数字表示以mm为单位的最大厚度，中间两位数字表示以mm为单位的宽度，后两位数字以mm为单位的最大高度，如LIS043048即表示厚度为4mm，宽30mm，高48mm的方形锂离子电池。（4）24

19、小时监控和值班；在关键工序使用自动化设备和改善工夹具三、锂离子电池的命名不可燃性，加热和酸类进行反应会产生有害的氟化氢（腐蚀性）。放电时，将化学能转化为电能释放，作为电源供用电器。溶剂的氧化：ROCO2R+3O2立即拆解组件如PCM，CELL，确认电池已经远离热源环境使电池降低温度；材质：单层PE（聚乙烯）或者 三层复合PP（聚丙烯）+PE+PP案例42012年10月10日13时35分，位于公司的二楼仓库发生火灾事故，15时30分左右扑灭，无人员伤亡，将存放在库房中的锂电池烧，损失400万元。电池是指通过正负极之间的电化反应将化学能转化为电能的装置。4、锂离子电池安全守则操作上之警告（风机、照

20、明、插座、开关、线路、接头等）；(4)反极充电不要对电池进行反极充电。1.1.锂离子电池的充电特性锂离子电池的充电特性 由于锂离子电池要求，其充放电需精由于锂离子电池要求，其充放电需精密控制，因此，锂离子电池需采用专门的密控制，因此，锂离子电池需采用专门的恒流，恒压充电法进行充电。通常恒流充恒流，恒压充电法进行充电。通常恒流充电到电到4.2V/4.2V/节，后转入恒压，定时充电，待节，后转入恒压，定时充电，待恒压充电电流降到恒压充电电流降到100mA100mA左右时，终止充电左右时，终止充电，恒流充电电率为，恒流充电电率为0.1C0.1C1.5C1.5C（C C当电池额当电池额定容量为定容量为

21、1000mAh1000mAh时，则时，则1.0C1.0C充电率表示充充电率表示充电电流为电电流为1000mA1000mA，1.5C1.5C充电电流为充电电流为1500mA1500mA，依此类推），只要进入恒压充电状态，依此类推），只要进入恒压充电状态，充电电流会慢慢降低到零，并停止充电。充电电流会慢慢降低到零，并停止充电。3.3.锂离子电池的存储特性锂离子电池的存储特性 锂离子电池的存储特性是指锂离子长锂离子电池的存储特性是指锂离子长期有储后保持容量的特性及恢复容量等特性期有储后保持容量的特性及恢复容量等特性。锂离子电池剩余容量与存储时间和存储温。锂离子电池剩余容量与存储时间和存储温度有关，在

22、度有关，在2020环境温度下保存半年，容量环境温度下保存半年，容量可保持在额定值的可保持在额定值的90%90%以上，而同一电池在以上，而同一电池在6060环境温度下保存一个月后，容量保持仅环境温度下保存一个月后，容量保持仅此有额定容量的此有额定容量的80%80%左右。可见锂离子电池宜左右。可见锂离子电池宜在低温下保存，一般用户长期不用的电池宜在低温下保存，一般用户长期不用的电池宜放在冰箱冷冻室内保存。放在冰箱冷冻室内保存。关键电池充电关键电池充电(1)(1)充电电压单只电池最高充电电压为充电电压单只电池最高充电电压为4.2V4.2V。(2)(2)充电电流充电电流应为充电电流充电电流应为0.7C

23、mA0.7CmA或更低。或更低。3)3)充电温度充电温度 应在应在0 0C C至至4545C C温度范围内进行充电。温度范围内进行充电。(4)(4)反极充电不要对电池进行反极充电。反极充电不要对电池进行反极充电。关键-电池放电(1)放电电流：放电电流应为1CmA或更小(2)放电温度：应在-20C至60C温度范围内进行放电。(3)放电终止电压：应避免单只锂离子电池放电电压低于3.0V，过放电会损坏电池性能。关键-电池贮存 锂离子电池应充电30%至50%容量后在室温下贮存。锂电制作的一般流程锂电制作的一般流程配浆配浆涂布涂布辊压辊压装配装配注液注液化成化成检测检测出货出货二、锂离子电池生产的主要工

24、艺34圆柱型锂离子电池的制造工艺流程圆柱型锂离子电池的制造工艺流程正极配料正极配料来料检验来料检验负极配料负极配料正极涂布正极涂布负极涂布负极涂布正极制片正极制片负极制片负极制片隔隔 膜膜卷卷 绕绕入入 壳壳烘烘 烤烤短路检验短路检验滚滚 槽槽注注 液液封封 口口化化 成成密封性检验密封性检验分分 容容外包装外包装出出 厂厂出厂检验出厂检验湿度控制湿度控制35三、锂离子电池的命名三、锂离子电池的命名 锂离子二次电池的命名也分圆柱形和方形、扣式几种锂离子二次电池的命名也分圆柱形和方形、扣式几种:圆柱形的命名用三个字母和圆柱形的命名用三个字母和5 5位数字来表位数字来表示，前两个字母表示锂离子电池

25、示，前两个字母表示锂离子电池(LI)(LI)，后，后一个字母表示圆柱形一个字母表示圆柱形(R)(R)，前两位数字表，前两位数字表示以示以mmmm为单位的最大直径，后三位数字表为单位的最大直径，后三位数字表示以示以0.lmm0.lmm为单位的最大高度，如为单位的最大高度，如LIR18500LIR18500即表示直径为即表示直径为18mm18mm，高，高50mm50mm的圆的圆柱形锂离子电池。柱形锂离子电池。18mm高度高度50mmLIR1850036方形的命名方形的命名用三个字母和用三个字母和6 6位数字来表示，位数字来表示，前两个字母表示锂离子电池前两个字母表示锂离子电池(LI)(LI)，后一

26、个字母表示方形，后一个字母表示方形(S)(S)，前两位数字表示以前两位数字表示以mmmm为单位的为单位的最大厚度，中间两位数字表示最大厚度，中间两位数字表示以以mmmm为单位的宽度，后两位数为单位的宽度，后两位数字以字以mmmm为单位的最大高度，如为单位的最大高度，如LIS043048LIS043048即表示厚度为即表示厚度为4mm4mm，宽宽30mm30mm，高，高48mm48mm的方形锂离子的方形锂离子电池。电池。LIS043048高度高度48mm厚度厚度4.0mm宽度宽度30mm37锂离子电池用保护线路板锂离子电池用保护线路板 多节电池组保护板多节电池组保护板 手机电池保护板手机电池保护

27、板2012安安理理全全管管培培课课训训危险有害因素分析危险有害因素分析二次锂电池安全因素二次锂电池安全因素1 1、最主要的因素是目前电池能量密度大，同样的体积的、最主要的因素是目前电池能量密度大，同样的体积的情况下要得到更高的容量必定会对其安全造成影响，所情况下要得到更高的容量必定会对其安全造成影响，所以我们不一定要求供应商最小的体积做最大的容量。以我们不一定要求供应商最小的体积做最大的容量。2 2、过充对电芯过充电，当电压上升到、过充对电芯过充电，当电压上升到4.6V4.6Vcellcell以上或以上或更高时，电芯本体温度不断升高达到热爆炸的状态，从更高时，电芯本体温度不断升高达到热爆炸的状

28、态，从而发生破裂，冒烟，起火，爆炸的危险。而发生破裂，冒烟，起火，爆炸的危险。3 3、短路因为电池容量大内部电阻低，所以外部短絡时通、短路因为电池容量大内部电阻低，所以外部短絡时通过大的电流，电池内部达到热爆炸的状态，从而发生破过大的电流，电池内部达到热爆炸的状态，从而发生破裂，冒烟，起火的危险。裂，冒烟，起火的危险。4 4、因为电解液主要是由有机溶剂组成的、因为电解液主要是由有机溶剂组成的,所以有燃烧的可所以有燃烧的可能性。能性。圆柱型锂离子电池的制造工艺流程4、锂离子电池安全守则操作上之警告在一些设计或制作不好的锂电池中，长期循环会形成枝晶，锂金属沉积出来，形成粉末状单质（通常是电极边缘的

29、灰黑色粉末），遇到空气即可燃烧，非常危险。锂离子脱出反应式为10”龙岗电池厂火灾事故4、锂离子电池安全守则操作上之警告半年压降为50-60mV.锂离子电池所使用的有机溶剂电池是指通过正负极之间的电化反应将化学能转化为电能的装置。与其他房间相邻的墙应为无门、窗洞口的防火墙；4、锂离子电池安全守则操作上之警告电池放电时从外电路获得电子的电极,此时电极发生还原反应。对于铝塑复合膜包装的电池，如果包装膜被刺破、割破，可能发生电解液的泄漏。导电剂：提高电极的导电性，如SS、SP、LSTM等手上不宜带戒指等装饰物品。HF与正极反应：4HF+CoO2储存区域需阴凉干燥及不受天气影响，无雨淋日晒。正极基体：铝

30、箔（约0.1.1.电解液的溶剂电解液的溶剂 电解液（电解质盐电解液（电解质盐LiPFLiPF6 6 ）溶剂主要组成是碳酸烷基酯，）溶剂主要组成是碳酸烷基酯，如碳酸二甲酯（如碳酸二甲酯（DMCDMC）,碳酸二乙酯（碳酸二乙酯（DECDEC）,碳酸甲乙酯碳酸甲乙酯（EMCEMC）等，都是沸点很低的可燃液体，遇火易燃烧等，都是沸点很低的可燃液体，遇火易燃烧 。六氟磷酸锂六氟磷酸锂(LiPF6)(LiPF6)有腐蚀作用。不可燃性，加热和酸有腐蚀作用。不可燃性，加热和酸类进行反应会产生有害的氟化氢（腐蚀性）。氟化氢和类进行反应会产生有害的氟化氢（腐蚀性）。氟化氢和金属反应会产生爆炸性的气体。金属反应会产

31、生爆炸性的气体。产生火花点燃电解液，进而殃及塑料机身和与之接触的产生火花点燃电解液，进而殃及塑料机身和与之接触的易燃物，造成火灾；易燃物，造成火灾；引起电池内温度急骤上升，电池内空间很狭小，可能因引起电池内温度急骤上升，电池内空间很狭小，可能因压力增加而爆炸；压力增加而爆炸；电池内温度上升较慢，电池外壳逐渐溶化，使有腐蚀性电池内温度上升较慢，电池外壳逐渐溶化，使有腐蚀性的电解液泄漏。的电解液泄漏。锂电池生产危险性锂电池生产危险性2.2.储电的负极储电的负极 充好电的负极储存了多量的强还原性物质碳化锂（嵌充好电的负极储存了多量的强还原性物质碳化锂（嵌层化合物等），层化合物等），LiC6LiC6的

32、电位接近的电位接近3.03.0V V，还原剂与金还原剂与金属锂差不多，遇水即可燃烧。属锂差不多，遇水即可燃烧。3.枝晶枝晶 在一些设计或制作不好的锂电池中，长期循环会形成枝晶在一些设计或制作不好的锂电池中，长期循环会形成枝晶，锂金属沉积出来，形成粉末状单质（通常是电极边缘的，锂金属沉积出来，形成粉末状单质（通常是电极边缘的灰黑色粉末），遇到空气即可燃烧，非常危险。灰黑色粉末），遇到空气即可燃烧，非常危险。4.内部短路内部短路 当电池的正负极之间隔膜被意外刺破（如枝晶生长，外力当电池的正负极之间隔膜被意外刺破（如枝晶生长，外力作用）导致正负极直接连通时，即为内部短路，大量能量作用）导致正负极直接

33、连通时，即为内部短路，大量能量在电池内部释放，很容易燃烧或爆炸。在电池内部释放，很容易燃烧或爆炸。要求其厚度，厂家，空气渗透性（隔膜中孔的曲折程度，要求其厚度，厂家，空气渗透性（隔膜中孔的曲折程度，空气渗透性稳定，有利于提高锂离子电池的循环性能空气渗透性稳定，有利于提高锂离子电池的循环性能 ），孔隙率（适当的孔隙率能保证隔膜吸附足够的电解液，孔隙率（适当的孔隙率能保证隔膜吸附足够的电解液，提高离子电导率提高离子电导率 ），自闭温度，熔融温度，热性能，力），自闭温度，熔融温度，热性能，力学性能（隔膜的抗拉强度应保证在电池卷绕时不被拉断学性能（隔膜的抗拉强度应保证在电池卷绕时不被拉断 ），电导率）

34、，电导率安全性的内部因素微短路安全性的内部因素微短路 主要由正负极片上微粉或凸点刺穿隔膜主要由正负极片上微粉或凸点刺穿隔膜,引起引起电芯内部短路造成电芯内部短路造成.轻微的将造成自放电率高轻微的将造成自放电率高 严重的将造成电池爆炸严重的将造成电池爆炸极粉刺穿隔膜造成电池爆炸极粉刺穿隔膜造成电池爆炸安全性的内部因素极粉内短路安全性的内部因素极粉内短路 内层负极片掉粉刺穿隔膜内层负极片掉粉刺穿隔膜,造成电芯鼓胀造成电芯鼓胀安全性的内部因素电芯内部短路安全性的内部因素电芯内部短路 主要由于电芯极耳过长主要由于电芯极耳过长,与极片或与壳体接与极片或与壳体接触造成短路触造成短路.或极耳压迫卷芯或极耳压

35、迫卷芯,导致正负极短路导致正负极短路.引起电芯发烫引起电芯发烫,严重时会导致爆炸严重时会导致爆炸.内短路防范措施内短路防范措施电池结构设计优化电池结构设计优化 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同时材料体系的稳定性也有助于安全性的改善善.微短路和内短路电芯的筛除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

36、格存储条件,可把有微短路和内短路隐患的 电芯筛除.495.5.电解液分解电解液分解 在多种情况下，锂电池的电解液会产生气体，如电解液在在多种情况下，锂电池的电解液会产生气体，如电解液在循环充放电的过程中，不断与电极互相作用可能产生分解循环充放电的过程中，不断与电极互相作用可能产生分解放出；放出；电解液中带有水分等杂质时，在充电时水分或酸被分解产电解液中带有水分等杂质时，在充电时水分或酸被分解产生气体；生气体；电解质盐电解质盐LiPF6LiPF6在高温下也可能分解，分解放出气体等等在高温下也可能分解，分解放出气体等等。这种气体在电池内部会形成压力，积累太多可能导致电。这种气体在电池内部会形成压力

37、，积累太多可能导致电池变形、泄漏甚至爆炸。池变形、泄漏甚至爆炸。6.外壳破坏外壳破坏 液锂电池通常用钢壳或铝壳封装锂离子电池。通常情况下液锂电池通常用钢壳或铝壳封装锂离子电池。通常情况下没有什么问题，外壳也比较坚固。但在某些情况下，如充没有什么问题，外壳也比较坚固。但在某些情况下，如充电设备或保护电路出现故障产生过充电，电池内部隔膜被电设备或保护电路出现故障产生过充电，电池内部隔膜被刺穿导致内部短路等，导致电池内部温度迅速上升，压力刺穿导致内部短路等，导致电池内部温度迅速上升，压力也急剧增加，这时可能出现安全阀失灵或来不及动作，就也急剧增加，这时可能出现安全阀失灵或来不及动作，就会发现具破坏力

38、的爆炸。对于铝塑复合膜包装的电池，如会发现具破坏力的爆炸。对于铝塑复合膜包装的电池，如果包装膜被刺破、割破，可能发生电解液的泄漏。果包装膜被刺破、割破，可能发生电解液的泄漏。7.7.过充电过充电 锂离子电池中在某些情况下，如外部电路锂离子电池中在某些情况下，如外部电路故障或未使用保护时，则可能因为各种原因产故障或未使用保护时，则可能因为各种原因产生气体生气体1 1）正极被过度放电而释放）正极被过度放电而释放O2O2，同时电极材料转，同时电极材料转变成不能再充电的形态，容量会明显下降。变成不能再充电的形态，容量会明显下降。2 2）电解液分解。这是产生气体的主要原因。可能）电解液分解。这是产生气体

39、的主要原因。可能产生的气体有二氧化碳，一氧化碳，甲烷，乙产生的气体有二氧化碳，一氧化碳，甲烷，乙烷，乙烯等。烷，乙烯等。3 3）其它原因。如温度高时电解液汽化本身的蒸汽）其它原因。如温度高时电解液汽化本身的蒸汽，添加剂产生的副反应等。，添加剂产生的副反应等。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过充安全性过充安全性 主要与电芯正极材料有关主要与电芯正极材料有关.LiCoO2.LiCoO2 在在4.2V 4.2V 时时,结构结构不稳定并放出氧气不稳定并放出氧气.同时电解液在同时电解液在4.2V 4.2V 时分解时分解,与与LiCoO2LiCo

40、O2反应产生大量反应产生大量热热.导致电芯内压急剧升高发生爆炸导致电芯内压急剧升高发生爆炸.54在电池化成初次充电过程中：在电池化成初次充电过程中：电池电压大约在电池电压大约在02.5V02.5V左右，电解质在负极表面还原，形成固态电解左右，电解质在负极表面还原，形成固态电解 质界面（质界面（SEI SEI 膜：烷基碳酸锂、氧化锂、碳酸锂、氟化锂等），作用膜：烷基碳酸锂、氧化锂、碳酸锂、氟化锂等），作用 是使溶剂化锂离子脱去表面溶剂分子得到电子嵌入石墨层内。此时正极是使溶剂化锂离子脱去表面溶剂分子得到电子嵌入石墨层内。此时正极 开始脱出锂离子开始脱出锂离子,容量占总体容量的容量占总体容量的10

41、%10%左右。左右。对电池而言表现为产生气体：主要成分为溶剂还原产物如乙烯、丙烯对电池而言表现为产生气体：主要成分为溶剂还原产物如乙烯、丙烯 和和 COCO2 2 等。等。*由于电池初期的产气现象，电池内部压力增大同时使电液在极组中分布由于电池初期的产气现象，电池内部压力增大同时使电液在极组中分布 不均匀，出现析锂和电池鼓胀现象。不均匀，出现析锂和电池鼓胀现象。目前解决方案目前解决方案1 1：就是开口排气，使化成初期产生的气体排出电池之外，：就是开口排气，使化成初期产生的气体排出电池之外，采采 用真空的方法可能效果更好，使气体排出的同时，使电液进一步在极用真空的方法可能效果更好，使气体排出的同

42、时，使电液进一步在极组内部扩散。组内部扩散。解决方案解决方案2 2：采用新型电液添加剂，提高电池成膜电位，降低一次充电：采用新型电液添加剂，提高电池成膜电位，降低一次充电过程中的气体产生，从而实现闭口化成过程中的气体产生，从而实现闭口化成电压在电压在2.54.2V时时,电池的活性物质开始发生电化学反应电池的活性物质开始发生电化学反应,负极活性物质负极活性物质 开始嵌入锂离子开始嵌入锂离子,正极继续脱出锂离子。正极继续脱出锂离子。55过充情况下，电池的反应过程：过充情况下，电池的反应过程：产生氧气：产生氧气：3CoO2 Co3O4+O2溶剂的氧化：溶剂的氧化：ROCO2R+3O23CO2+3H2

43、O溶剂与水反应：溶剂与水反应：ROCO2R+H2O2ROH+CO2盐与水反应：盐与水反应：LiPF6+H2O2HF +LiF+POF3HF与正极反应：与正极反应：4HF+CoO2CoF4+2H2O？因此正极表面包覆因此正极表面包覆Al2O3作用就是抑制副反应，从而提高电池的安全性作用就是抑制副反应，从而提高电池的安全性56过放电情况下，电池的反应过程过放电情况下，电池的反应过程溶剂的还原和铜集流体的阳极化溶解：产生大量的烷烃气和铜溶剂的还原和铜集流体的阳极化溶解：产生大量的烷烃气和铜离子在正极上还原成金属铜离子在正极上还原成金属铜ROCO2R+1/2H2+e ROLiCO2 +Alkyl RO

44、CO2R+H2+2e+2Li Li2CO3 +R.R+正常充放电情况下，电池的失效过程正常充放电情况下，电池的失效过程v 溶剂的不可逆反应溶剂的不可逆反应:2EMC DEC+DMCv 正负极表面反应产物的积累：正负极表面反应产物的积累：Li2CO3、LiF 等等v 内部产生气体造成内压增大内部产生气体造成内压增大v 正极材料结构发生变化正极材料结构发生变化,如粉化、晶格塌陷等如粉化、晶格塌陷等v随着电池循环进行，电池的随着电池循环进行，电池的SEI膜损坏和修复，消耗电液，膜损坏和修复，消耗电液，使电池内阻增大使电池内阻增大8.8.电解液的毒性电解液的毒性 锂离子电池中最常用的电解质盐为六氟磷酸

45、锂锂离子电池中最常用的电解质盐为六氟磷酸锂LiPFLiPF6 6，它的电导率比较好，在有机溶剂中的溶解度高，耐氧化性它的电导率比较好，在有机溶剂中的溶解度高，耐氧化性好，是目前最重要的锂离子电解液电解质盐。但是它具有好，是目前最重要的锂离子电解液电解质盐。但是它具有毒性，与水会反应生成有害的氢氟酸等，对环境和人的伤毒性，与水会反应生成有害的氢氟酸等，对环境和人的伤害性很大。害性很大。其它事故其它事故1 1 注液不通风引起中毒注液不通风引起中毒,泄漏引起燃爆；泄漏引起燃爆；2 2 化成、老化时燃爆；化成、老化时燃爆；3 3 使用乙醇和丙酮擦洗容器，引起燃爆；使用乙醇和丙酮擦洗容器，引起燃爆；4

46、4 锂电池生产、储存中的自燃、爆炸十分突出；锂电池生产、储存中的自燃、爆炸十分突出；5 5 锂电池生产过程中不精细操作留下安全隐患；锂电池生产过程中不精细操作留下安全隐患；锂电池的安全隐患及事故目前无法杜绝。锂电池的安全隐患及事故目前无法杜绝。2012安安理理全全管管培培课课训训四四锂离子电池组装的锂离子电池组装的安全要求安全要求 1 1、电池的基本组成电池的基本组成 1 1）主要材料主要材料 三大部件：电芯、保护板、外壳三大部件：电芯、保护板、外壳 电芯：电芯：为电池的核心部件。为电池的核心部件。保护板：为保证电芯正常工作，用来对电芯提供保护功能的部件。保护板：为保证电芯正常工作，用来对电芯

47、提供保护功能的部件。外外 壳壳 ：根据使用要求制成不同外形和不同颜色。：根据使用要求制成不同外形和不同颜色。2 2）辅料辅料 镍镍 片：为电芯正极引出过度连接用。片：为电芯正极引出过度连接用。双面胶：固定电芯用。双面胶：固定电芯用。美纹胶纸：对电芯或保护板起绝缘用。美纹胶纸：对电芯或保护板起绝缘用。高温胶纸：对电芯或保护板起绝缘用。高温胶纸：对电芯或保护板起绝缘用。插头线、导线：根据客户需要加配。插头线、导线：根据客户需要加配。PACK在这里是指包装、封装、装配的意思PL-A425062PL-A393442PL-A4150502、电芯各类形状图电芯各类形状图梨形梨形椭圆形椭圆形圆形圆形超薄形超

48、薄形背包形背包形普通形普通形3、电池电池PACK工艺流程工艺流程带外壳产品带外壳产品电芯正极加接镍片电芯正极加接镍片(超声波金超声波金属焊属焊)电芯两极成型电芯两极成型电芯与保护板连接电芯与保护板连接(烙铁锡焊烙铁锡焊)扣进外壳扣进外壳半成品检测半成品检测超声波塑焊超声波塑焊成品检测成品检测包装入库包装入库不带外壳产品不带外壳产品电芯正极加接镍片电芯正极加接镍片(超声波金超声波金属焊属焊)电芯两极成型电芯两极成型电芯与保护板连接电芯与保护板连接(烙铁锡焊烙铁锡焊)加导线或其它辅料加导线或其它辅料加防护层加防护层(热缩膜或包装膜热缩膜或包装膜)成品检测成品检测包装入库包装入库 A.A.前加工部分

49、：前加工部分：包括：镍带点焊包括：镍带点焊/贴绝缘纸贴绝缘纸/正负极加锡正负极加锡/导线焊接导线焊接 B.组装部分：包括：包括：PCBPCB板加锡板加锡/扣扣PCBPCB板板/压焊压焊/底壳贴胶底壳贴胶/端子焊接端子焊接/焊接焊接B+B-B+B-/半成品检测半成品检测/扣盒扣盒/超焊超焊/外观检测外观检测/成品性能检测成品性能检测 /贴商标片贴商标片/贴防伪贴防伪 C.包装部分：喷码喷码/抹机抹机/包装入箱包装入箱/QA/QA抽检抽检/入仓入仓 电池PACK工序分为前加工、组装、包装三大部分 错误方式错误方式正确方式正确方式避免电芯正负交叉重叠放置避免电芯正负交叉重叠放置 电芯不要放在导电物质

50、或导电工具旁电芯不要放在导电物质或导电工具旁4、PACK加工需要注意的事项加工需要注意的事项1 1 避避免免电电芯芯正正负负极极短短路路 采用内折工艺焊接镍带时，弯折铝片或镍带长度不可超出电芯凹槽长度，以免过长而受压刺破绝缘胶与电芯包装薄膜，从而使电芯漏液。为正确的镍为正确的镍/铝带弯折长度铝带弯折长度弯折长度过长弯折长度过长，镍带顶到凹槽侧壁镍带顶到凹槽侧壁，容易刺破电芯容易刺破电芯 2 2、折叠正负极时注意折叠正负极时注意长度长度 严禁用尖锐之物刮擦其表面。应带严禁用尖锐之物刮擦其表面。应带指套作业，避免划伤电芯。指套作业，避免划伤电芯。避免用镊子之类的利器接触避免用镊子之类的利器接触电芯