鋰電池開發(fā)培訓(xùn)課件2023REPORTING鋰電池基本原理與結(jié)構(gòu)鋰電池材料體系及制備技術(shù)鋰電池設(shè)計方法與優(yōu)化策略鋰電池生產(chǎn)工藝流程及關(guān)鍵控制點鋰電池測試評價方法及標準解讀鋰電池安全性能提升措施探討目錄CATALOGUE2023PART01鋰電池基本原理與結(jié)構(gòu)2023REPORTING充電時，鋰離子從正極材料中脫出，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極材料中；放電時則相反，鋰離子從負極材料中脫出，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入正極材料中。鋰離子在正負極之間的遷移正負極材料在充放電過程中的氧化還原反應(yīng)導(dǎo)致電子的轉(zhuǎn)移，從而產(chǎn)生電流。電池電壓取決于正負極材料的電化學(xué)性質(zhì)和電解質(zhì)的性質(zhì)。電極反應(yīng)與電池電壓鋰電池工作原理鋰電池主要結(jié)構(gòu)通常為含鋰的過渡金屬氧化物，如LiCoO2、LiFePO4等，負責(zé)提供鋰離子。一般為石墨、硅基材料等，負責(zé)接收和儲存鋰離子。位于正負極之間，負責(zé)傳輸鋰離子，同時阻止電子的直接傳輸。防止正負極直接接觸導(dǎo)致短路，同時允許電解質(zhì)中的鋰離子通過。正極材料負極材料電解質(zhì)隔膜表示電池儲存電量的能力，通常以安時（Ah）或毫安時（mAh）表示。電池容量表示電池在不同放電倍率下的性能表現(xiàn)，通常以C-rate表示。倍率性能表示電池正負極之間的電位差，通常以伏特（V）表示。電池電壓表示電池單位體積或單位質(zhì)量所儲存的能量，通常以瓦時/千克（Wh/kg）或瓦時/升（Wh/L）表示。能量密度表示電池在多次充放電后能保持其性能的能力，通常以充放電次數(shù)表示。循環(huán)壽命0201030405鋰電池性能參數(shù)PART02鋰電池材料體系及制備技術(shù)2023REPORTING高能量密度，良好的循環(huán)性能，但熱穩(wěn)定性較差，成本較高。鈷酸鋰（LCO）高比容量，良好的循環(huán)和安全性能，成本適中。鎳鈷錳三元材料（NCM）高熱穩(wěn)定性，長循環(huán)壽命，但能量密度相對較低。磷酸鐵鋰（LFP）低成本，環(huán)境友好，但循環(huán)性能較差。錳酸鋰（LMO）正極材料類型及特點石墨硅基負極鈦酸鋰（LTO）合金類負極負極材料類型及特點01020304高導(dǎo)電性，良好的循環(huán)性能，是目前商業(yè)化鋰電池的主要負極材料。高比容量，但體積膨脹嚴重，循環(huán)性能較差。高安全性，快速充放電性能，但能量密度較低。高比容量，但體積變化大，循環(huán)性能不穩(wěn)定。溶劑鋰鹽添加劑性能要求電解液組成與性能要求常用碳酸酯類溶劑，如碳酸乙烯酯（EC）、碳酸二乙酯（DEC）等。用于改善電解液的某些性能，如提高導(dǎo)電性、降低粘度等。常用六氟磷酸鋰（LiPF6）等作為電解質(zhì)鹽。高離子導(dǎo)電率，良好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，與電池材料相容性好。低成本，良好的機械性能和化學(xué)穩(wěn)定性。聚乙烯（PE）隔膜聚丙烯（PP）隔膜多層復(fù)合隔膜陶瓷涂層隔膜較高的熔點，良好的熱穩(wěn)定性。結(jié)合PE和PP的優(yōu)點，提高隔膜的綜合性能。在基膜上涂覆陶瓷材料，提高隔膜的熱穩(wěn)定性和安全性。隔膜材料選擇與應(yīng)用PART03鋰電池設(shè)計方法與優(yōu)化策略2023REPORTING確保電池在正常工作條件下安全可靠，采取防護措施避免濫用和意外情況。安全性設(shè)計通過改進電池結(jié)構(gòu)和材料，提高能量密度，延長電池續(xù)航時間。能量密度優(yōu)化優(yōu)化電池充放電性能，提高充電效率和放電穩(wěn)定性。充放電性能提升使電池適應(yīng)不同環(huán)境溫度和濕度條件，確保在各種環(huán)境下正常工作。環(huán)境適應(yīng)性改善電池設(shè)計基本原則與方法

正負極匹配設(shè)計技巧正負極材料選擇根據(jù)電池性能要求選擇合適的正負極材料，如高能量密度、高功率密度等。正負極容量匹配確保正負極容量相匹配，避免容量浪費和性能下降。正負極電化學(xué)性能優(yōu)化通過改進正負極材料的電化學(xué)性能，提高電池充放電效率和循環(huán)壽命。電池結(jié)構(gòu)創(chuàng)新通過改進電池結(jié)構(gòu)，如采用超薄隔膜、減少非活性物質(zhì)等，提高電池能量密度。先進制造工藝應(yīng)用采用先進的制造工藝，如激光焊接、3D打印等，提高電池制造精度和一致性。新型高能量密度材料研究探索具有高能量密度潛力的新型正負極材料，如硅基負極、富鋰正極等。提高能量密度途徑探討03回收利用與資源再利用建立電池回收利用體系，回收有價值的材料和組件進行再利用，降低資源消耗和成本。01材料成本降低通過尋找更便宜、性能相當(dāng)或更好的替代材料，降低電池材料成本。02制造過程優(yōu)化改進電池制造工藝，提高生產(chǎn)效率和良品率，降低制造成本。降低成本策略分析PART04鋰電池生產(chǎn)工藝流程及關(guān)鍵控制點2023REPORTING原料準備包括正極材料、負極材料、電解液、隔膜等原料的選擇和準備。電極制備將正負極材料涂覆在金屬集流體上，形成電極片。電池組裝將正負極片、隔膜、電解液等組裝成電池?；膳c分容對組裝好的電池進行首次充電和放電，完成電池的激活和性能檢測。生產(chǎn)工藝流程簡介ABCD關(guān)鍵控制點分析原料質(zhì)量控制確保原料的純度和性能符合要求，避免雜質(zhì)和不良品對電池性能的影響。電池組裝精度控制確保電池組裝的精度和質(zhì)量，防止漏液、短路等問題的發(fā)生。電極制備工藝控制優(yōu)化涂覆工藝參數(shù)，提高電極片的均勻性和一致性。化成與分容過程監(jiān)控實時監(jiān)測化成與分容過程中的電壓、電流、溫度等參數(shù)，確保電池性能的穩(wěn)定和一致性。根據(jù)生產(chǎn)需求和預(yù)算，選擇性能穩(wěn)定、操作簡便、維護方便的設(shè)備。設(shè)備選型建議分享設(shè)備調(diào)試過程中的經(jīng)驗和技巧，提高設(shè)備的使用效率和穩(wěn)定性。設(shè)備調(diào)試技巧介紹設(shè)備的日常維護和保養(yǎng)方法，延長設(shè)備的使用壽命和減少故障率。設(shè)備維護與保養(yǎng)設(shè)備選型與調(diào)試技巧分享原料問題解決方案針對原料不合格、雜質(zhì)超標等問題，提出相應(yīng)的處理措施和預(yù)防措施。電極制備問題解決方案解決電極片涂覆不均勻、厚度超標等問題的方法和建議。電池組裝問題解決方案針對電池漏液、短路等問題的解決方案和預(yù)防措施?；膳c分容問題解決方案解決化成與分容過程中電壓異常、容量不足等問題的方法和建議。生產(chǎn)過程中常見問題解決方案PART05鋰電池測試評價方法及標準解讀2023REPORTING循環(huán)性能測試評估鋰電池在不同充放電條件下的循環(huán)壽命和性能衰減情況。一致性測試對同一批次鋰電池進行一致性評估，確保電池組中各單體電池性能相近。安全性能測試包括過充、過放、高溫、低溫、針刺等安全實驗，確保鋰電池在極端條件下的安全性。充放電性能測試通過充放電實驗，獲取鋰電池的容量、能量、功率、內(nèi)阻等關(guān)鍵性能參數(shù)。測試評價方法概述推薦性國家標準介紹國家推薦的鋰電池性能、尺寸、標識等方面的標準，如《鋰離子電池總規(guī)范》等。強制性國家標準解讀國家關(guān)于鋰電池安全、環(huán)保等方面的強制性標準，如《便攜式電子產(chǎn)品用鋰電池和電池組安全要求》等。行業(yè)標準概述各行業(yè)對鋰電池的特殊要求和標準，如電動汽車、儲能等領(lǐng)域的相關(guān)標準。國家相關(guān)標準解讀測試規(guī)范執(zhí)行情況回顧回顧企業(yè)內(nèi)部測試規(guī)范的執(zhí)行情況，包括測試設(shè)備、人員培訓(xùn)、數(shù)據(jù)記錄等方面的管理情況。問題與改進措施分析在執(zhí)行測試規(guī)范過程中遇到的問題，提出相應(yīng)的改進措施，以提高測試效率和準確性。企業(yè)內(nèi)部測試規(guī)范制定介紹企業(yè)內(nèi)部如何根據(jù)國家和行業(yè)標準，結(jié)合實際需求，制定鋰電池的測試規(guī)范。企業(yè)內(nèi)部測試規(guī)范制定和執(zhí)行情況回顧PART06鋰電池安全性能提升措施探討2023REPORTING正極、負極、電解液等材料的選擇和匹配直接影響鋰電池的安全性能。例如，正極材料的熱穩(wěn)定性、負極材料的嵌鋰能力以及電解液的耐高溫性能等都是關(guān)鍵因素。材料因素電池的結(jié)構(gòu)設(shè)計、熱管理系統(tǒng)設(shè)計以及電池管理系統(tǒng)的設(shè)計等也對安全性能產(chǎn)生重要影響。合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠降低電池在濫用條件下的風(fēng)險，而高效的熱管理系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)則能夠?qū)崟r監(jiān)測和控制電池狀態(tài)，確保電池安全運行。設(shè)計因素安全性能影響因素分析材料改性通過改進正負極材料、電解液以及隔膜等材料的性能，提高電池的耐高溫、耐高壓等安全性能。例如，采用高鎳三元材料、硅碳復(fù)合負極材料等。熱管理系統(tǒng)采用先進的熱管理技術(shù)，如液冷散熱、相變材料散熱等，確保電池在高溫甚至極端溫度條件下的安全運行。電池管理系統(tǒng)通過高精度傳感器和先進算法對電池狀態(tài)進行實時監(jiān)測和預(yù)測，確保電池在充放電過程中的安全性和穩(wěn)定性。例如，采用SOC/SOH估算算法、熱失控預(yù)警算法等。結(jié)構(gòu)優(yōu)化對電池結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化設(shè)計，如采用多層復(fù)合隔膜、增加排氣閥等安全措施，以降低電池在濫用條件下的風(fēng)險。提升安全性能技術(shù)手段介紹隨著新能源汽車市場的不斷擴大，高能量密度電池的需求將持續(xù)增長。未來，高鎳三元材料、硅碳復(fù)合負極材料等高性能材料將得到更廣泛的應(yīng)用。固態(tài)電池具有高安全性、高能量密度等優(yōu)點，被認為是下一代鋰電池的重要發(fā)展方向。未來，隨著固態(tài)電解質(zhì)材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化進程加速，