鋰離子電池基礎(chǔ)知識(shí)（一）毅力能源有限公司制訂：二次鋰離子電池工作原理圖

電池反應(yīng)方程式：

LiCoO2+6C=====Li1-×CoO2+Li×C6二次鋰離子電池工作原理圖

電池反應(yīng)原理圖：

[NagativeElectrode](C)[PositiveElectrode],(LiCoO2)Li+Li+Li+Li+Li+Li+chargeO(oxygen)Co(Metalatom)Li(Li-ion)C(Carbon)

二次鋰離子電池組裝圖

二次鋰離子電池組裝圖圓柱形

鋰離子電池結(jié)構(gòu)

1.絕緣體2.墊片3.PTC元件4.正極端子5.防爆閥6.正極7.隔膜8.負(fù)極9.負(fù)極引線10.正極引線11.外殼12.電解液

鋰離子電池設(shè)計(jì)

1.電池設(shè)計(jì)的目的和基本原則電池設(shè)計(jì),就是根據(jù)儀器設(shè)備的要求,為其提供具有最佳使用性能的工作電源或動(dòng)力電源。因此，電池設(shè)計(jì)首先必須滿足用電電器的使用要求，并進(jìn)行優(yōu)化，使其具有最佳的綜合性能，以此來(lái)確定電池的電極、電解液、隔膜、外殼和其它零部件的參數(shù)，并將它們合理搭配，制成具有一定規(guī)格和指標(biāo)的電池或電池組。

鋰離子電池設(shè)計(jì)

2.電池的設(shè)計(jì)要求（1）電池的工作電壓；（2）電池的工作電流，即正常的放電電流和峰值電流；（3）電池的工作時(shí)間，包括連續(xù)放電時(shí)間，使用期限或循環(huán)壽命；（4）電池工作環(huán)境，包括電池工作時(shí)間所處狀態(tài)及環(huán)境溫度；（5）電池的最大允許體積；（6）綜合考慮：A.材料來(lái)源,B.電池性能,C.電池特性的決定因素,D.電池工藝,E.經(jīng)濟(jì)指標(biāo),F.環(huán)境問(wèn)題等方面的因素。

鋰離子電池設(shè)計(jì)

3.評(píng)價(jià)電池性能的主要指標(biāo)（1）容量，電池容量是指在一定放電條件下，可以從電池獲得的電量，即電流對(duì)時(shí)間的積分，一般用Ah或mAh來(lái)表示，它直接影響到電池的最大工作電流和工作時(shí)間。（2）放電特性和內(nèi)阻，電池的放電特性是指電池在一定的放電制度下，其工作電壓的平穩(wěn)性，電壓平臺(tái)的高低以及大電流放電性能等，它表征電池帶負(fù)載的能力，電池內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和電化學(xué)極內(nèi)阻，大電流放電時(shí)，內(nèi)阻對(duì)放電特性的影響尤為明顯。

鋰離子電池設(shè)計(jì)

3.評(píng)價(jià)電池性能的主要指標(biāo)（3）工作溫度范圍，用電器的工作環(huán)境和使用條件要求電池在特定的溫度范圍內(nèi)具有良好的性能。（4）貯存性能，電池貯存一段時(shí)間后，會(huì)因某些因素的影響使性能發(fā)生變化，導(dǎo)致電池自放電；電解液泄漏；電池短路等。（5）循環(huán)壽命（二次電池）循環(huán)壽命是指二次電池按照一定的制度進(jìn)行充放電，其性能衰減到某一程度（例如，容量初始值的80%）時(shí)的循環(huán)次數(shù)。

鋰離子電池設(shè)計(jì)

3.評(píng)價(jià)電池性能的主要指標(biāo)（6）內(nèi)壓和耐過(guò)充性能（二次電池）對(duì)于密封型二次電池，大電流充電過(guò)程中電池內(nèi)部壓力能否達(dá)到平衡，平衡壓力的高低，電池耐大電流過(guò)充性能等都是衡量電池性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)，如果電池內(nèi)部壓力達(dá)不到平衡或平衡壓力過(guò)高，就會(huì)使電池限壓裝置（如防爆閥）開啟而引起電池泄氣或漏液，從而很快導(dǎo)致電池失效。如果限壓裝置失效，則有可能會(huì)引起電池殼體開裂或爆炸。

鋰離子電池設(shè)計(jì)

4.決定電池特性的因素（1）電極流活性物質(zhì)決定了電極的理論容量和電極平衡電位，從而決定著電池容量和電池電動(dòng)勢(shì)。電極的理論容量是指活性物質(zhì)全部參加電池的成流反應(yīng)，根據(jù)Faraday(庫(kù)侖)定律計(jì)算出的電量。電池活性物質(zhì)除了要有較高的理論容量和較正（正極）或較負(fù)（負(fù)極）的平衡電位外，還要求活性物質(zhì)具有合適的晶型、粒度、表面狀態(tài)等，從而獲得較高的活性。而且電池在開路情況下，活性物質(zhì)應(yīng)具有良好的穩(wěn)定性，與電池內(nèi)各組分不發(fā)生任何作用。

鋰離子電池設(shè)計(jì)

4.決定電池特性的因素（2）電解液是電池的主要組成之一，電解液的性質(zhì)（冰點(diǎn)、沸點(diǎn)、熔點(diǎn)等）直接決定了電池的工作溫度范圍。改善電解液的性質(zhì)可以擴(kuò)大電池工作溫度范圍，發(fā)問(wèn)電池的高低溫性能；電解液的比電導(dǎo)直接影響電池的內(nèi)阻，一般應(yīng)選擇比電導(dǎo)較高者。但還應(yīng)該注意電池的使用條件，如在低溫下工作，還要考慮電解液的冰點(diǎn)情況。電解液需要長(zhǎng)期保存于電池中，所以要求它具有良好的穩(wěn)定性，電池開路時(shí)，電解質(zhì)不發(fā)生任何反應(yīng)。電解液必須具有足夠的分解電壓，鋰離子電池通常選用分解電壓大于4.5V以上的溶劑，常見的有LiPF6作電解質(zhì)，用EC+DMC/DEC或PC+DMC/DEC作溶劑的電解液體系。

鋰離子電池設(shè)計(jì)

4.決定電池特性的因素（3）隔膜，化學(xué)電源對(duì)隔膜的基本要求是有足夠的化學(xué)穩(wěn)定性和電化學(xué)穩(wěn)定性，有一定的耐濕性、耐腐蝕性，具有足夠的隔離性和電子絕緣性，能保證正負(fù)極的機(jī)械隔離和阻止活性物質(zhì)的遷移，具有足夠的吸液保濕能力和離子導(dǎo)電性，保證正負(fù)極間良好的離子導(dǎo)電作用，此外，還要有較好的透氣性能，足夠的機(jī)械性能和防震能力。隔膜的以上性質(zhì)對(duì)于電池的內(nèi)阻、放電特性、貯存性能及自放電循環(huán)性能、內(nèi)壓和耐過(guò)充性能等都有著重要的影響，合理選擇使用隔膜的種類和厚度，對(duì)電池性能尤為重要(隔膜紙為PP或PE多孔塑料膜）。

鋰離子電池設(shè)計(jì)4.決定電池特性的因素（4）電池結(jié)構(gòu)與裝配，合理的電池結(jié)構(gòu)有利于發(fā)揮電池的最佳性能。兩極物質(zhì)的配比、電池組裝的松緊程度、電池上部氣室的大小都對(duì)電池的內(nèi)阻、內(nèi)壓和活性物質(zhì)的利用率有一定程度的影響。鋰離子電池常見問(wèn)題（1）容量衰減過(guò)快循環(huán)壽命短；（2）電池放電平臺(tái)低；（3）電池厚度發(fā)鼓；（4）電池短路/斷路；（5）電池漏液/爆炸；（6）電池外觀尺寸不良等鋰電池為什么有安全性問(wèn)題

在科技飛速發(fā)展的今天，各種移動(dòng)的電子設(shè)備在人類生活中大量應(yīng)用，鋰電池也隨之迅速發(fā)展成為二次電池領(lǐng)域中重要的一個(gè)產(chǎn)業(yè)。鋰電池在比容量、無(wú)記憶效應(yīng)、長(zhǎng)壽命、環(huán)保等綜合性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他二次電池，鋰電池被稱為“終極電池”，但為什么在大容量電池領(lǐng)域卻沒(méi)有見到鋰電池的身影呢？關(guān)鍵問(wèn)題是受到鋰電池的安全性問(wèn)題的制約。希望通過(guò)這次培訓(xùn)能夠?yàn)楦魑徽J(rèn)識(shí)鋰離子電池的安全性，對(duì)于選擇和應(yīng)用鋰離子電池帶來(lái)幫助，推動(dòng)我們公司鋰離子電池的發(fā)展。

鋰電池為什么有安全性問(wèn)題鋰電池為什么有安全性問(wèn)題1、內(nèi)部短路是如何形成的：鋰離子電池的最大的隱患是應(yīng)用鈷酸鋰的鋰離子電池在過(guò)充的情況下（甚至正常充放電時(shí)），鋰離子在負(fù)極堆積形成枝晶，刺穿隔膜，形成內(nèi)部短路。2、

產(chǎn)生大電流：外部短路，內(nèi)部短路將產(chǎn)生幾百安培甚至更大的過(guò)大電流

i.外部短路時(shí)，由于外部負(fù)載過(guò)低，電池瞬間大電流放電。在內(nèi)阻上消耗大量能量，產(chǎn)生巨大熱量。

ii.內(nèi)部短路，主要原因是隔膜被穿透，內(nèi)部形成大電流，溫度上升導(dǎo)致隔膜熔化，短路面積擴(kuò)大，進(jìn)而形成惡性循環(huán)而使產(chǎn)生爆炸或其他安全問(wèn)題；鋰電池為什么有安全性問(wèn)題

3、

氣體是哪里來(lái)的：鋰離子電池為達(dá)到單只電芯3.0－4.2V的高工作電壓（鎳氫和鎳硌電池工作電壓為1.2V，鉛酸電池工作電壓為2V），必須采取分解電壓大于2V的有機(jī)電解液，而采用有機(jī)電解