电池原理和主要过程控制点讲解课件.ppt

1、电池培训材料电池培训材料电池培训材料电池培训材料电电 池池 组组 成成 要要 素素电池电池电池电池电池电池电解槽电解槽电解槽电解槽电解槽电解槽基本组成要素有：正极、负极、电解液正极、负极、电解液辅助组成要素有：集流体、导电柱、隔膜、外壳等集流体、导电柱、隔膜、外壳等电池培训材料电池培训材料从左图可知，其实一个从左图可知，其实一个电池是由许多结构相同电池是由许多结构相同的小电池并联而成的。的小电池并联而成的。正正 极极隔隔 膜膜负负 极极正正 极极隔隔 膜膜负负 极极正正 极极隔隔 膜膜负负 极极正正 极极隔隔 膜膜负负 极极正正 极极隔隔 膜膜负负 极极电池培训材料电池培训材料锂离子电池的优点

2、 1、电压高 传统的干电池一般为1.5V，而锂离子电池可高达3.9V 2、比能量高 体积能量密度400Wh/L以上，为传统锌负极电池的25倍 3、工作温度范围宽 -4070 4、可快速充放电 5、放电平稳 大多数锂一次电池具有平稳的放电曲线 6、储存时间长 预期可达10年 7、没有环境污染 电池培训材料电池培训材料 循环寿命：在一定条件下，将充电电池进行反复充循环寿命：在一定条件下，将充电电池进行反复充放电，当容量等电池性能达到要求以下时所能发生的充放电次放电，当容量等电池性能达到要求以下时所能发生的充放电次数。数。自放电：电池在搁置过程中，没有与外部负荷相连自放电：电池在搁置过程中，没有与外

3、部负荷相连接而产生容量损失的过程（电池内部微短路、电极的腐蚀、活接而产生容量损失的过程（电池内部微短路、电极的腐蚀、活性物质的溶解以及电极上的歧化反应等）。性物质的溶解以及电极上的歧化反应等）。放电速率：表示放电程度的一种量度。所用的容量放电速率：表示放电程度的一种量度。所用的容量1h放电完毕，称为放电完毕，称为1C放电；放电；5h放电完毕，则为放电完毕，则为0.2C放电。放电。库仑效率：在一定的充放电条件下，放电时释放出来库仑效率：在一定的充放电条件下，放电时释放出来的电荷与充入的电荷的百分比（也叫充放电效率）的电荷与充入的电荷的百分比（也叫充放电效率）电电 池池 相相 关关 术术 语语电池

4、培训材料电池培训材料锂离子电池反应机理锂离子电池反应机理LiCoO2+C LiYC6+LixCoO2+Li1-X-YR充电时，锂离子从八面体位置发生脱嵌，释放一个电子；放电时，锂离子嵌入八面体位置得到一个电子。X的范围0X0.5，当X0.5时，LixCoO2在有机溶剂中不稳定，在有机溶剂中不稳定，会发生失氧反应；同时会发生失氧反应；同时CoO2不稳定，容量发生衰减。不稳定，容量发生衰减。电池培训材料电池培训材料固体电解质界面膜（SEI膜）SEI膜：充电时Li+和电解液、C等物质，在负极表面形成一层致密的膜，这层膜只允许离子通过，不允许其他大的分子进入。如果该膜不稳定或致密性不好，一方面电解液会

5、继续在发生分解；另一方面溶剂会发生插入，导致碳负极结构破坏。SEI膜形成：1、0.5V以上膜开始形成 2、0.552V膜基本形成。（时间非常短，就几分钟）电池培训材料电池培训材料一、锂离子含量即容量，正极活性物质的量决定容量。LiCoO2+C LiC6+LixCoO2二、正极过量会析出锂枝晶，易产生安全问题，所以负极比正极稍微过量。LiCoO2+C LiC6+LixCoO2+Li三、电解液起到运输锂离子的作用，因此实际量必须保证。锂离子电池设计原则锂离子电池设计原则电池培训材料电池培训材料四、水分会消耗锂离子，影响容量，同时产生气体造成鼓壳；同时可能和电解质反应，影响电池的循环、平台等，所以锂

6、离子电池不能有水分。LiCoO2+CH2O LiC6+LixCoO2+LiR+气体 LiPF6H2O LiF+PF3O+2HF生成HF会和SEI膜反应，生成水和气体。锂离子电池设计原则锂离子电池设计原则电池培训材料电池培训材料锂离子电池设计原则锂离子电池设计原则五、隔膜纸起着隔离的作用，一定不能破损，否则正、负极直接短路会带来安全问题。六、负极一定包注正极。电池培训材料电池培训材料电极中的各种材料用途特性电极中的各种材料用途特性比表面积（m2/g）：指材料单位质量粒子所具有的表面积。（测试方法：计算单位重量的材料所吸附的氩气体积）。粒径（m）：材料颗粒大小的描述，指材料粒子的直径大小。D50则

7、描述材料平均粒径大小。振实密度（g/cm3）：材料通过一定机械振动所得单位质量所振实下去的体积。另外，还有材料本身结构、外观型态、放电容量、容量效率、杂质含量等也是各项材料性能制约因素。材料理化性能定义及描述材料理化性能定义及描述电池培训材料电池培训材料 1、电极材料就一般锂离子二次电池而言正极材料：钴酸锂，本身克容量135-150mAh/g，压实密度3.65-4.00g/cc，LiCoO2为正极的锂离子电池具有开路电压高、比能量高（理论比能量1068Wh/kg，理论容量274mAh/g）、循环寿命长、能快速放电的特点，但价格贵。负极材料：人造石墨、中间相碳微球、天然石墨改性类等等。普通人造石

8、墨：克容量290-310mAh/g，压实1.45-1.55g/cc。中间相碳微球：克容量310-320mAh/g，压实1.55-1.65g/cc。天然石墨改性：克容量320-340mAh/g，压实1.55-1.65g/cc。电池培训材料电池培训材料 2、导电剂类碳墨类导电剂，属无定形碳，导电性能良好，有强吸附性，比表面积大，约为60-100 m2/g，其本身没有容量（S-P，S-S，乙炔黑）。人造石墨类导电剂，导电性较碳墨类稍差，但比表面积较小，为10-30m2/g，本身有容量，约为290mAh/g，其加工性能较好（KS-6，S-O）。另外还有天然石墨类，因其本身导电性良好，也可作为导电剂，又

9、因本身容量较高，也可作为负极材料。而纳米级碳纤维，导电性能良好，加工性能良好，但价格昂贵。电池培训材料电池培训材料 3、胶类对于俗名为PVDF的高分子胶来说，其化学名为聚偏氟乙烯，其粘度的大小受分子量、官能团位置及加工工艺影响。一般来说，对于相同加工工艺、相同官能团位置，则其分子量越大其粘度越高，但随着粘度的增高，其对浆料的沉降现象也就更为明显。而CMC和SBR则为水性体系中所配合使用的胶。CMC（羧甲基纤维素纳）：白色或微黄色粉末，本身有粘接性能，但在水性体系中其最基本作用还是分散材料及SBR。SBR（丁苯橡胶乳）：白色带浅蓝色乳状液体，高分子化合物，与CMC混合使用，其粘接性能较好。电池培

10、训材料电池培训材料 通过高温除去材料中的杂质和水分温度偏高正极材料结块温度偏低水分和杂质去除不干净，导致所有水分引起的问题。正负极材料热处理正负极材料热处理制程过程控制点制程过程控制点1潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 使各种原材料充分分散搅拌不均匀引起电池局部不均匀，对棍后可能出现极片有暗痕、硬块等现象，电池可能出现容量、内阻和循环寿命的异常甚至安全问题。搅拌过程中有杂质混入影响电池性能搅拌搅拌制程过程控制点制程过程控制点2 潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 使浆料均匀地涂覆在基体表面并烘干拉浆厚度不稳定/拉浆机调试不到位引起电池的局部不均匀，可能导致电池的容量和循环寿命的异

11、常甚至安全问题温度不稳定极片烘不干引起掉粉或过热影响极片的粘接性能拉拉 浆浆制程过程控制点制程过程控制点 3潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 将极片上无效位置和极耳位置的覆料刮除刮粉尺寸不准造成电池装配难度增加，甚至使正负极根本无法吻合，引起电池的安全问题刮伤基体导致断片或形成毛刺，严重时会引起电池的安全问题刮刮 粉粉制程过程控制点制程过程控制点 4潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 增加电极活性物质的密度并使表面平整压力不足，辊压厚度不到位装配困难，卷绕对位不准，严重时可能引起安全问题辊面不平整极片表面不光滑甚至有毛刺，引起电池短路、自放电甚至出现安全问题压的太死，极片太脆或断

12、片，引起电池容量、内阻、循环等性能异常。对对 辊辊制程过程控制点制程过程控制点 5潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 按型号要求剪裁极片切口有毛刺引起电池短路、自放电甚至出现安全问题极片出现弧形装配困难，卷绕对位不准，严重时可能引起电池短路甚至安全问题分分 条条制程过程控制点制程过程控制点6潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 使极片和极耳良好连接在一起虚焊电池断路或内阻偏大正极焊接正极焊接制程过程控制点制程过程控制点7潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 使极片和极耳良好连接在一起铆接不牢电池内阻增大甚至无穷大负极负极铆接接制程过程控制点制程过程控制点8潜在问题潜在问题电池培训

13、材料电池培训材料 封住极耳部位可能存在的毛刺贴的位置不当，露出毛刺或贴住活性材料毛刺引起电池的短路或安全问题，正极活性物质被贴住会影响容量正负极贴胶纸正负极贴胶纸制程过程控制点制程过程控制点9潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 除去极片中的水分温度过高极片变脆，引起极片掉粉或电池短路，导致电池自放电大甚至安全问题温度过低极片除水不净，导致电池容量低、内阻不稳定、循环差极片烘烤极片烘烤制程过程控制点制程过程控制点10潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 隔膜良好绝缘的基础上正负极良好地叠合正负极片对位不齐正极活性区域超出负极活性区域，具有安全隐患操作过程中隔膜受到损伤导致电池短路或自放

14、电大，甚至引起安全问题卷卷 绕绕制程过程控制点制程过程控制点11潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 将圆卷芯折成方形卷芯捏扁时位置不对使极耳偏离设计位置，引起套壳和盖板焊接困难捏捏 扁扁制程过程控制点制程过程控制点12潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 使电池芯叠层紧密，方便套壳压力过大或过小压力过大易导致电芯压坏短路，压力过小使电芯压不到位，影响下步操作压压 扁扁制程过程控制点制程过程控制点13潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 避免电池芯和壳体或盖板间的短路位置不当在电池受外界震动或碰撞时不能完全避免电池的内部短路，容易出现安全问题贴上下胶纸贴上下胶纸制程过程控制点制程过

15、程控制点14潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 将电芯完好无损地装电池壳中套破使电池短路或自放电大，具有安全隐患套套 壳壳制程过程控制点制程过程控制点15潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 使正极耳和盖帽良好连接在一起虚焊导致电池断路或内阻偏大焊正极耳焊正极耳制程过程控制点制程过程控制点16潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 使负极耳和钢壳良好连接虚焊导致电池断路或内阻偏大焊负极耳焊负极耳制程过程控制点制程过程控制点17潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 固定盖帽方便焊接虚焊或炸火虚焊会引起盖帽脱落，影响下步操作；炸火会导致外观不良点盖板点盖板制程过程控制点制程过程控制

16、点19潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 使电池壳和盖帽无缝连接焊接功率不稳定容易出现焊接漏点，引起电池漏气或漏液焊接时有杂物炸火引起电池漏气或漏液并影响电池外观焊接定位不良导致电池焊接合格率低并影响电池外观激光焊接激光焊接制程过程控制点制程过程控制点20潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 监测焊接效果出现漏检或误检影响电池的注液并出现盖底板漏液测气密性测气密性制程过程控制点制程过程控制点22潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 除去电池中的水分温度失控温度偏高会损坏电池，温度过低会影响水分的去除，导致电池容量低、内阻不稳定、循环差及尺寸异常等问题抽真空时不达标真空度不够会影响

17、电池中水分的去除烘电池烘电池制程过程控制点制程过程控制点23潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 检出短路电池漏检或误检短路或微短路的电池都会出现自放电大的情况，严重时还会在充放电时出现爆炸测短路测短路制程过程控制点制程过程控制点24潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 真空状态下定量注入电解液注液量不准注液量过多会导致电池漏液和鼓壳，过少会导致电池容量不足、内阻偏大、平台低及循环性差等问题注液时与外界隔离效果差容易导致电池内含水量增加，引起电池容量低、内阻大、平台低及循环性差等问题注注 液液制程过程控制点制程过程控制点25潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 使电解液充分渗透储存

18、时环境控制不好容易使电池吸水，引电池各项性能异常储储 存存制程过程控制点制程过程控制点26潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 使电池在小电流的状态下活化电流和时间控制不好电池充电不到位引起后续判断不准甚至电池鼓壳预充前后时间控制不当会使电池内含水量增加，引起电池容量低、内阻大、平台低及循环性差等问题预预 充充制程过程控制点制程过程控制点27潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 检测电池的自放电情况电压测量不准对自放电电池检定出错，易在分容过程中出现爆炸的异常情况测电压测电压制程过程控制点制程过程控制点28潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 检测电池的容量电流和时间控制不好放电电

19、流不准影响电池的分容准确度，出现误判现象恒压电压不准a、电压偏高会导致电池过充，影响电池性能和分容准确度，极端时可能出现爆炸b、电压偏低会导致电池充电不足，影响电池分容的准确度分分 容容制程过程控制点制程过程控制点 29潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 检测电池的自放电情况温度对储存结果有影响储储 存存制程过程控制点制程过程控制点30潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 清理电池表面抛光不良影响电池的外观定点抛光时间过长电池过热影响电池的各项性能抛抛 光光制程过程控制点制程过程控制点31潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 检测电池的自放电情况测量不准有自放电较大电池混入下一工序，电池在使用过程中可能出现安全问题测电压测电压制程过程控制点制程过程控制点32潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 将电池荷电50%电压控制不准容易引起出货时的误判单充电单充电制程过程控制点制程过程控制点33潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 加强电池封口处的密封性胶水配制不当或操作不当影响电池的外观点点 胶胶制程过程控制点制程过程控制点34潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料 检测电池的自放电情况测量不准有自放电较大电池直接出货，在使用过程中可能出现安全问题出货测电压出货测电压制程过程控制点制程过程控制点35潜在问题潜在问题电池培训材料电池培训材料