1、電池基礎(chǔ)知識(shí)技術(shù)中心：設(shè)計(jì)室日期：2011-3-18主要內(nèi)容一、常見(jiàn)電池的基本概念與分類(lèi)二、鋰離子電池基本原理三、鋰離子電池的分類(lèi)四、鋰離子電池的術(shù)語(yǔ)及其定義五、中航鋰電動(dòng)力電池主要組成部分及生產(chǎn)工藝流程六、鋰離子電池的基本測(cè)試七、鋰離子電池的濫用與安全性測(cè)試1、電池的概念？2、電池的分類(lèi)：一次電池鋅錳電池（干電池） 電壓1.5V堿錳電池（堿性電池） 電壓1.5V鋅銀電池 電壓1.5V鋰錳電池 電壓3.0V二次電池鉛酸電池 電壓2.0V鎳鎘電池 電壓1.2V鎳氫電池 電壓1.2V鋰離子電池 電壓3.2V/3.6V一、電池基本概念與分類(lèi)電能化學(xué)能各種電池圖片介紹鋅錳電池堿錳電池鋅銀電池或鋰錳電池

2、鎳氫電池鎳鎘電池鉛酸電池鋰離子電池二、鋰離子電池的工作原理 鋰離子電池實(shí)際上是一種鋰離子濃差電池，鋰離子在兩個(gè)電極之間往返脫嵌，被形象地稱(chēng)為“搖椅電池”，電池充電時(shí)，Li+從正極化合物中脫出并嵌入負(fù)極晶格；放電時(shí)則相反，Li+從負(fù)極脫出并嵌入正極。在正常充放電情況下，鋰離子在層狀結(jié)構(gòu)的碳材料和層狀結(jié)構(gòu)的氧化物層間嵌入和脫出，一般只引起層面間距變化，不破壞晶體結(jié)構(gòu)。由于鋰離子在正負(fù)極中有相對(duì)穩(wěn)定的空間和位置，因此電池充放電有較好的可逆性，從而保證了電池的循環(huán)壽命和工作的安全性。四、鋰離子電池的術(shù)語(yǔ)及其定義1. 容量：指電池在一定的放電條件下所放出的實(shí)際電荷量，單位是Ah或mAh。 2. 額定容量

3、（Ah）：生產(chǎn)廠家標(biāo)明的電池容量 。3. 額定電壓：電池正負(fù)極材料因化學(xué)反應(yīng)所造成的電位高低之差，利用這些關(guān)系，所產(chǎn)生的電壓，稱(chēng)為額定電壓，中航鋰電動(dòng)力電池額定電壓是3.2 V。4. 內(nèi)阻： 是指電池在工作時(shí)，電流流過(guò)電池內(nèi)部所受到的阻力。有歐姆內(nèi)阻與極化內(nèi)阻兩部分組成。電池內(nèi)阻大，會(huì)導(dǎo)致電池放電工作電壓降低，放電時(shí)間縮短。內(nèi)阻大小主要受電池的材料、制造工藝、電池結(jié)構(gòu)等因素的影響。5. 自放電：是指電池在開(kāi)路狀態(tài)下，電池所儲(chǔ)存的電量在一定條件下的保持能力。6. 荷電（SOC）：電池還有多少電量，又稱(chēng)剩余電量，常取其與額定容量或?qū)嶋H容量的比值，稱(chēng)荷電程度。 電池術(shù)語(yǔ)及其定義7. 充放電倍率：是指

4、電池在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)放出其額定容量時(shí)所需要的電流值，它在數(shù)據(jù)值上等于電池額定容量的倍數(shù)，通常以字母C表示。 以中航鋰電100 Ah電池為例，0.3 C 充放電=0.3*100=30 A；0.5 C充放電=0.5*100=50 A；1 C充放電=1*100=100 A；2 C充放電=2*100=200 A。8. 充電截至電壓：按生產(chǎn)廠家規(guī)定，電池由恒流充電轉(zhuǎn)入恒壓充電時(shí)的電壓值，中航鋰電充電截至電壓3.6 V。 9. 放電截至電壓：規(guī)定放電終止時(shí)電池的負(fù)載電壓,中航鋰電放電截至電壓2.5V 。10. 質(zhì)量比能量：?jiǎn)挝毁|(zhì)量下的能量，單位是 wh/kg。 以中航鋰電100 Ah電池為例，重量是3.14

5、 kg，質(zhì)量比能量 =100*3.2/3.14=101.9 wh/kg。11. 體積比能量：?jiǎn)挝惑w積下的能量，單位是 wh/L。 以中航鋰電100 Ah電池為例，體積是2.07 L，體積比能量= 100*3.2 / 2.07 = 154.6 wh/L。 項(xiàng)目鈷酸鋰三元材料錳酸鋰磷酸亞鐵鋰額定電壓（V）3.63.63.63.2克容量（Ah/ kg）135145145155100115130150循環(huán)性能(80 DOD %)500次500次500次2000次安全性能差好良好優(yōu)秀成 本高較高低低適用領(lǐng)域小電池手機(jī)電池或動(dòng)力電池手機(jī)電池或動(dòng)力電池動(dòng)力電池 不同材料的鋰離子電池性能比較 項(xiàng)目鉛酸電池鎳鎘

6、電池鎳氫電池磷酸亞鐵鋰電池額定電壓（V）21.21.23.2質(zhì)量比能量（wh/kg）304060707080100120循環(huán)性能300次500次500次2000次環(huán)境保護(hù)污染嚴(yán)重污染環(huán)保環(huán)保成 本低高高較高磷酸鐵鋰動(dòng)力電池與其他動(dòng)力電池對(duì)比五、中航鋰離子動(dòng)力電池的主要組成部分1、正極材料：磷酸亞鐵鋰（LiFePO4）2、正極集流體：鋁箔（Al）3、負(fù)極材料：石墨（C）4、負(fù)極集流體：銅箔（Cu）5、隔膜：PPPEPP或雙層PP6、電解液：含有LiPF6電解質(zhì)的有機(jī)溶劑7、正極柱：鋁材8、負(fù)極柱：銅材9、殼體：塑料殼中航鋰電鋰離子電池主要生產(chǎn)工藝流程合漿涂布烘卷切片輥壓折疊封裝烘烤封口烘烤注液化

7、成抽真空分容中航鋰電主要產(chǎn)品技術(shù)指標(biāo)項(xiàng)目名稱(chēng)SE40AHASE60AHASE100AHA額定容量（Ah）4060100額定電壓（V）3.23.23.2內(nèi)阻（m）110.9充電截止電壓（V）3.63.63.6放電截止電壓（V）2.52.52.5標(biāo)準(zhǔn)充放電電流（0.3C）121830最大瞬間放電電流（t10s）400600800循環(huán)壽命（0.3C充放）200020002000充電溫度范圍045 045 045 放電溫度范圍-2055 -2055 -2055 儲(chǔ)存溫度范圍-2045 -2045 -2045 重量（kg）約1.4約2.5約3.2殼體材料塑料殼塑料殼塑料殼六、動(dòng)力電池的基本性能評(píng)價(jià)1、電

8、池的容量：要求0.3C放電容量大于電池的標(biāo)稱(chēng)容量；2、電池的倍率性能：要求放電容量/標(biāo)稱(chēng)容量 100 %在0.3 C 100 %；0.5 C 98 % ； 1 C 95 % ；3、電池的高低溫性能：要求0.3C放電容量/標(biāo)稱(chēng)容量100% A) 55時(shí)95% B) 0時(shí)90% C) -10時(shí)80% D) -20時(shí)70%4、電池的自放電率：要求滿(mǎn)充電后，常溫儲(chǔ)存30天自放電率3%5、電池的循環(huán)性能：電池標(biāo)準(zhǔn)充放，80%DOD放電深度循環(huán)次數(shù)2000次動(dòng)力電池基本測(cè)試曲線充放電特性曲線倍率測(cè)試放電曲線 電池的放電倍率越高，放電電壓平臺(tái)和放電容量越低。動(dòng)力電池基本測(cè)試曲線不同溫度放電曲線循環(huán)性能測(cè)試曲

9、線-20放電容量接近額定容量的80%，表現(xiàn)出較好的低溫性能；電池1C充放電循環(huán)1600次，容量保持率89.2%。鋰離子電池的安全窗口安全運(yùn)行溫度范圍為：040 安全運(yùn)行電壓范圍為：2.04.2 V七、鋰離子電池的濫用與安全性測(cè)試安全性測(cè)試測(cè)試項(xiàng)目電池狀態(tài)測(cè)試條件判斷標(biāo)準(zhǔn)150熱沖擊滿(mǎn)充態(tài)烘箱溫度從常溫52/min速度升溫到150，保持30min 不起火、不爆炸 釘刺滿(mǎn)充態(tài)用3mm8mm的耐高溫鋼針、以10-40mm/s的速度，從垂直于蓄電池極板的方向貫穿（鋼針停留在蓄電池中）。多次重復(fù)針刺。 不起火、不爆炸短路滿(mǎn)充態(tài)用電阻小于5毫姆的導(dǎo)線將電池的正負(fù)極連接，短路10min 不起火、不爆炸擠壓滿(mǎn)

10、充態(tài)擠壓至電池原始尺寸的85%，保持5min后再擠壓至電池原始尺寸的50% 。 不起火、不爆炸跌落滿(mǎn)充態(tài) 蓄電池從1.5m高度處自由跌落到厚度為20mm的硬木地板上，每個(gè)面2次。 同一電池跌落12次。不起火、不爆炸、不漏液過(guò)放滿(mǎn)充態(tài)使用標(biāo)準(zhǔn)放電方式對(duì)電池放到正常截止條件，再繼續(xù)以1C放電0.5h不起火、不爆炸1C/5V過(guò)充滿(mǎn)充態(tài)1C恒流充至5V，再恒壓5V充至或者充電時(shí)間超過(guò)90min不起火、不爆炸擠壓針刺過(guò)充電池安全性測(cè)試圖片針刺短路過(guò)充擠壓SE70Ah電池過(guò)充曲線 中航鋰電SE70Ah電池在1C/5V過(guò)充測(cè)試中，電池最高上升溫度85.2，不起火、不爆炸，安全性能優(yōu)異。SE70Ah電池過(guò)放曲線 中航鋰電SE70Ah電池在1C過(guò)放0.5h測(cè)試中，電池最高上升溫度29.9 ，不起火、不爆炸，安全性能優(yōu)異。鋰離子電池的內(nèi)部短路當(dāng)電池過(guò)放電至12V時(shí)，作為負(fù)極集流體的銅箔將開(kāi)始溶解，在正極上析出，小于1V時(shí)，正極表面出出現(xiàn)銅枝晶，也會(huì)使電池內(nèi)部短路。過(guò)放電導(dǎo)致電池內(nèi)部