演講人：日期:鋰離子電池原理與關(guān)鍵技術(shù)目錄CONTENTS基礎(chǔ)概念概述工作原理與反應(yīng)機(jī)制關(guān)鍵材料技術(shù)解析電池制造核心技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景與挑戰(zhàn)應(yīng)用場(chǎng)景與挑戰(zhàn)未來(lái)技術(shù)發(fā)展方向01基礎(chǔ)概念概述鋰離子電池基本定義鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)存儲(chǔ)和放出能量。鋰離子電池是一種二次電池鋰離子電池是鋰電池的一種，也叫離子電池，是鋰電池發(fā)展而來(lái)的電池。鋰電池發(fā)展而來(lái)的電池技術(shù)發(fā)展歷程鋰離子電池的起源鋰離子電池最早由JohnB.Goodenough等科學(xué)家在20世紀(jì)80年代初期提出并研究成功。01鋰離子電池的商業(yè)化1991年，鋰離子電池首次被商業(yè)化應(yīng)用，被廣泛應(yīng)用于便攜式電子設(shè)備等領(lǐng)域。02鋰離子電池的改進(jìn)隨著科技的不斷進(jìn)步，鋰離子電池的能量密度、循環(huán)壽命、安全性等方面得到了不斷提高和改進(jìn)。03電池系統(tǒng)核心組成正極材料負(fù)極材料電解液隔膜正極材料是鋰離子電池的重要組成部分，主要包括層狀氧化物、尖晶石型氧化物等，其性能直接影響著電池的性能。負(fù)極材料一般采用石墨等碳材料或鋰金屬等，其性能也直接影響著鋰離子電池的性能和使用壽命。電解液是鋰離子電池中的重要組成部分，主要承擔(dān)鋰離子在正負(fù)極之間的傳輸，對(duì)電池的性能和安全性具有重要影響。隔膜位于正負(fù)極之間，主要作用是防止直接接觸導(dǎo)致短路，同時(shí)保證鋰離子在充放電過(guò)程中的順暢傳輸。02工作原理與反應(yīng)機(jī)制正負(fù)極材料電子遷移電子遷移過(guò)程在外部電路中，電子從負(fù)極流向正極，驅(qū)動(dòng)外部設(shè)備工作。03負(fù)極通常采用石墨等碳材料或硅基材料，能夠可逆地嵌入和脫嵌鋰離子，實(shí)現(xiàn)電荷的存儲(chǔ)和釋放。02負(fù)極材料正極材料鋰離子電池正極通常采用鋰化合物，如鈷酸鋰、錳酸鋰等，在充放電過(guò)程中提供鋰離子和電子。01鋰離子電池電解液由有機(jī)溶劑、鋰鹽和其他添加劑組成，主要作用是在正負(fù)極之間傳導(dǎo)鋰離子。電解液中離子傳導(dǎo)路徑電解液組成在電場(chǎng)作用下，電解液中的鋰離子向負(fù)極遷移，同時(shí)電子通過(guò)外部電路流向正極，形成閉合回路。離子傳導(dǎo)機(jī)制電解液的電導(dǎo)率、粘度、穩(wěn)定性等特性直接影響鋰離子電池的充放電性能和安全性能。電解液對(duì)性能的影響充放電過(guò)程動(dòng)態(tài)平衡充電過(guò)程在充電過(guò)程中，外部電源提供電子和鋰離子，使其分別向正極和負(fù)極移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)電能向化學(xué)能的轉(zhuǎn)化。放電過(guò)程平衡狀態(tài)在放電過(guò)程中，鋰離子和電子從負(fù)極和正極釋放，通過(guò)外部電路和電解液移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化。充放電過(guò)程中，正極和負(fù)極的活性物質(zhì)會(huì)發(fā)生變化，但總體結(jié)構(gòu)保持穩(wěn)定，確保電池性能的長(zhǎng)期穩(wěn)定。12303關(guān)鍵材料技術(shù)解析正極材料（鈷酸鋰/磷酸鐵鋰）高電壓、高能量密度、振實(shí)密度大、充放電穩(wěn)定、優(yōu)異的電化學(xué)性能，但成本高、資源有限。鈷酸鋰價(jià)格較低、資源豐富、安全性好、循環(huán)壽命長(zhǎng)、高溫性能穩(wěn)定，但能量密度相對(duì)較低、低溫性能不佳。磷酸鐵鋰導(dǎo)電性好、結(jié)晶度高、嵌鋰容量大、循環(huán)穩(wěn)定，但理論比容量有限，難以滿(mǎn)足更高能量密度需求。石墨理論比容量高、資源豐富、成本低，但體積膨脹大、導(dǎo)電性差、循環(huán)穩(wěn)定性差，需改性或復(fù)合處理。硅基復(fù)合0102負(fù)極材料（石墨/硅基復(fù)合）電解液與隔膜特性01電解液對(duì)鋰離子傳導(dǎo)起著關(guān)鍵作用，需具有高離子電導(dǎo)率、低粘度、寬電化學(xué)窗口、良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性。02隔膜位于正負(fù)極之間，防止直接接觸導(dǎo)致短路，需具有優(yōu)異的離子透過(guò)性、機(jī)械強(qiáng)度、浸潤(rùn)性和化學(xué)穩(wěn)定性。04電池制造核心技術(shù)電極涂布工藝控制涂布均勻性涂層附著力涂布量控制溶劑殘留控制確保電極材料在集流體上的涂布均勻，避免出現(xiàn)局部過(guò)厚或過(guò)薄的現(xiàn)象，以提高電池的一致性和穩(wěn)定性。提高電極涂層與集流體的附著強(qiáng)度，防止在使用過(guò)程中因涂層脫落而導(dǎo)致的電池內(nèi)短路或性能下降。精確控制電極材料的涂布量，以確保電池的容量和能量密度達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。涂布后需進(jìn)行烘干處理，確保溶劑充分揮發(fā)，避免對(duì)電池性能產(chǎn)生負(fù)面影響。確保電池內(nèi)部與外部環(huán)境的隔離，防止水分、氧氣和其他有害物質(zhì)侵入，從而延長(zhǎng)電池的使用壽命。根據(jù)電池的應(yīng)用場(chǎng)景和需求，設(shè)計(jì)合理的封裝尺寸和形狀，以便于安裝和使用。選用具有高阻隔性、耐高溫、耐化學(xué)腐蝕等特性的材料作為封裝材料，以提高電池的可靠性和安全性。優(yōu)化封裝工藝參數(shù)，如溫度、壓力、時(shí)間等，確保封裝過(guò)程不會(huì)對(duì)電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)和性能造成損害。電池封裝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)封裝密封性封裝尺寸與形狀封裝材料選擇封裝工藝控制電性能測(cè)試熱性能測(cè)試包括電池的開(kāi)路電壓、內(nèi)阻、短路電流等參數(shù)的測(cè)試，以評(píng)估電池的基本電性能。通過(guò)模擬電池在高溫或低溫環(huán)境下的使用情況，觀(guān)察電池的溫度變化、電性能變化等，以評(píng)估電池的熱穩(wěn)定性。安全性能測(cè)試規(guī)范外部沖擊測(cè)試模擬電池在運(yùn)輸、使用過(guò)程中可能受到的機(jī)械沖擊、振動(dòng)等外部條件，評(píng)估電池的抗沖擊能力和結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。短路保護(hù)測(cè)試將電池正負(fù)極短路，觀(guān)察電池的保護(hù)機(jī)制是否有效，以防止因短路引起的電池過(guò)熱、起火等危險(xiǎn)情況。05應(yīng)用場(chǎng)景與挑戰(zhàn)CCC認(rèn)證要求認(rèn)證意義獲得CCC認(rèn)證證書(shū)是鋰離子電池進(jìn)入市場(chǎng)的必要條件，有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量和安全性。03包括產(chǎn)品檢測(cè)、工廠(chǎng)審查和產(chǎn)品獲證后監(jiān)督等環(huán)節(jié)。02認(rèn)證流程認(rèn)證對(duì)象自2023年8月1日起，對(duì)鋰離子電池和電池組實(shí)施CCC認(rèn)證管理。01認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)與檢測(cè)方法01認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)鋰離子電池的認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)包括國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)以及認(rèn)證機(jī)構(gòu)制定的技術(shù)要求等。02檢測(cè)方法針對(duì)鋰離子電池的電性能、安全性能、環(huán)境適應(yīng)性等方面進(jìn)行檢測(cè)，如過(guò)充、過(guò)放、短路、溫度循環(huán)等測(cè)試。06未來(lái)技術(shù)發(fā)展方向固態(tài)電解質(zhì)研究進(jìn)展固態(tài)電解質(zhì)替代液態(tài)電解質(zhì)研究固態(tài)電解質(zhì)替代液態(tài)電解質(zhì)，以提高鋰離子電池的安全性和穩(wěn)定性。固態(tài)電解質(zhì)材料種類(lèi)固態(tài)電解質(zhì)技術(shù)難點(diǎn)氧化物、硫化物、聚合物等多種材料體系的固態(tài)電解質(zhì)研究正在不斷推進(jìn)。固態(tài)電解質(zhì)與電極材料之間的界面問(wèn)題、離子傳導(dǎo)性能及機(jī)械性能等仍是需要解決的技術(shù)難點(diǎn)。123新型正負(fù)極材料開(kāi)發(fā)硅基材料具有高比容量、低電位平臺(tái)等優(yōu)點(diǎn)，是下一代負(fù)極材料的重要研究方向。硅基負(fù)極材料富鋰正極材料正負(fù)極材料納米化富鋰材料具有高比容量和高能量密度，但存在首次充放電效率低和循環(huán)穩(wěn)定性差等問(wèn)題。通過(guò)納米化技術(shù)提高正負(fù)極材料的比表面積，增加鋰離子嵌入和脫出的活性位點(diǎn)，從而提高電池的充放電性能。電池回收與梯次利用技術(shù)回收與梯次利用政策制定相關(guān)政策和標(biāo)準(zhǔn)，推