1、聚合物鋰電池原理、特性及安全使用注意事項,Jan 11th, 2012,McNair New Power Co., Ltd,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,目 錄,鋰電池認(rèn)知及原理,鋰電池性能特性,鋰電池常見問題,鋰電池裝配注意事項,鋰電池安全使用注意事項,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,鋰電池認(rèn)知及原理,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,鋰電池認(rèn)知及原理,1、電池認(rèn)知： A、電池是一種將電能轉(zhuǎn)換成化學(xué)能的一種儲能設(shè)備。 常見的電池可分為兩大類；一類為一次性電

2、池（即用完后不能夠再次充電重復(fù)利用的電池，常見的有：鋅錳電池、堿性電池等），另一類二次性電池（即用完后可通過再次充電后重復(fù)使用的電池，常見的有：鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰電電池等）。 B、電池屬于安規(guī)部品。 C、電池的使用必須滿足一定的內(nèi)外部條件并提供足夠的保護(hù)。 D、電池的相關(guān)安全認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)。 UL1642/UL2054 GB18287 IEC61950-1/IEC61950-2 UN .,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,Anode (-),Li Ion Cell,Cathode (+),Separator,Electrolyte,Cell,鋰電池認(rèn)知

3、及原理,2、鋰電池原理： 鋰離子電芯的反應(yīng)機(jī)理是隨著充放電的進(jìn)行，鋰離子在正負(fù)極之間嵌入和脫出，往返穿梭電芯內(nèi)部而沒有金屬鋰的存在，因此鋰離子電芯更加安全穩(wěn)定。其反應(yīng)示意圖及基本反應(yīng)式如下所示：,CELL組成部分,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,-,+,Charge: Cathode (+): LiCoO2 Li1-xCoO2 + xLi+ + xe- Anode (-): nC + xLi+ +xe- LixCn Battery reaction: LiCoO2 + 6C Li1-xCoO2 + LixC6,鋰電池認(rèn)知及原理,充電反應(yīng)原理及反應(yīng)式

4、,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,鋰電池認(rèn)知及原理,鋰電池構(gòu)造結(jié)構(gòu)圖,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,鋰電池性能特性,鋰電池認(rèn)知及原理,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,1、鋰電池優(yōu)缺點(diǎn)： A、優(yōu)點(diǎn)： a、電壓高:單體電池的工作電壓高達(dá)3.7-3.8V（電芯電壓最高可充到4.2V），是Ni-Cd、Ni-H電池的3倍. b、比能量大:目前能達(dá)到的實(shí)際比能量為555Wh/kg左右，即材料能達(dá)到150mAh/g以上的比容量（3-4倍于Ni-Cd，2-3倍于Ni-MH

5、），已接近于其理論值的約88%。 c、循環(huán)壽命長：一般均可達(dá)到500次以上,甚至1000次以上，磷酸鐵鋰的可以達(dá)到2000次以上。對于小電流放電的電器,電池的使用期限，將倍增電器的競爭力。,鋰電池性能特性,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,d、安全性能好：無公害,無記憶效應(yīng).作為Li-ion前身的鋰電池,因金屬鋰易形成枝晶發(fā)生短路,縮減了其應(yīng)用領(lǐng)域：Li-ion中不含鎘、鉛、汞等對環(huán)境有污染的元素：部分工藝（如燒結(jié)式）的Ni-Cd電池存在的一大弊病為“記憶效應(yīng)”，嚴(yán)重束縛電池的使用，但Li-ion根本不存在這方面的問題。 e、自放電?。菏覝叵鲁錆M電的

6、Li-ion儲存1個月后的自放電率為2%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni、MH的30-35%。 f、可快速充放電：充電30分鐘容量可以達(dá)到標(biāo)稱容量的80%以上，現(xiàn)在磷鐵電池可以達(dá)到10分鐘充電到標(biāo)稱容量的90%。 g、工作溫度范圍高：工作溫度為-2555C，隨著電解液和正極的改進(jìn)，期望能擴(kuò)寬到-4070C。,鋰電池性能特性,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,B、缺點(diǎn)： a、衰老：與其它充電電池不同，鋰離子電池的容量會緩慢衰退，與使用次數(shù)無關(guān)，而與溫度有關(guān)?？赡艿臋C(jī)制是內(nèi)阻逐漸升高，所以，在工作電流高的電子產(chǎn)品更容易體現(xiàn)。用鈦酸鋰取代石墨似

7、乎可以延長壽命。 儲存溫度與容量永久損失速度的關(guān)系： 充電電量 儲存溫度0 儲存溫度25 儲存溫度40 儲存溫度60 4060 2/年 4/年 15/年 25/年 100 6/年 20/年 35/年 80/6月 b、不耐受過充：過充電時，過量嵌入的鋰離子會永久固定于晶格中，無法再釋放，可導(dǎo)致電池壽命短及產(chǎn)氣造成氣鼓。,鋰電池性能特性,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,c、不耐受過放：過放電時，電極脫嵌過多鋰離子，可導(dǎo)致晶格坍塌，從而縮短壽命及產(chǎn)氣造成氣鼓。 d、需要多重保護(hù)機(jī)制：由于錯誤使用會減少壽命，甚至可能導(dǎo)致爆炸，所以，鋰離子電池設(shè)計時增加了多

8、種保護(hù)機(jī)制。 保護(hù)電路：防止過充、過放、過載、過熱。 排氣孔：避免電池內(nèi)部壓強(qiáng)過大。 隔膜特性：有較高的抗穿刺強(qiáng)度，防止內(nèi)部短路；在電池內(nèi)部溫度過高時 還能融化，阻止鋰離子通過，阻滯電池反應(yīng)，升高內(nèi)阻(至2k)。,鋰電池性能特性,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,2、鋰電池的危險性： 鋰離子電池在擁有優(yōu)越的性能的反面，也有幾個危險性： A、過充電時鋰金屬析鋰到電極與電極間，產(chǎn)生短路，會有破裂，冒煙，起火的危險。 B、如果過充電的話，電壓會上升到4.6Vcell以上，元件達(dá)到熱爆炸的狀態(tài)，從而發(fā)生破裂，冒煙，起火的危險。 C、 因?yàn)殡姎馊萘看髢?nèi)部電阻低

9、，所以外部短絡(luò)時通過大的電流，電池內(nèi)部達(dá)到熱爆炸的狀態(tài)，從而發(fā)生破裂，冒煙，起火的危險。 D、因?yàn)殡娊庖菏褂昧擞袡C(jī)溶劑所以有燃燒的可能性。,鋰電池性能特性,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,鋰電池性能特性,鋰電池常見問題,鋰電池認(rèn)知及原理,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,鋰電池常見問題,聚合物鋰離子電池生產(chǎn)及使用過程中可能出現(xiàn)的問題： 1、氣脹和漏液 2、掉電 3、容量不足 4、無電壓/無法充放電 5、外觀不良 6、尺寸超標(biāo) 7、其他,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDR

10、ESS,鋰電池性能特性,鋰電池常見問題,鋰電池裝配注意事項,鋰電池認(rèn)知及原理,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,鋰電池裝配注意事項,1、電池裝配前準(zhǔn)備事項： A：所有作業(yè)人員要戴好棉手套及靜電環(huán)；保持臺面整潔無任何尖銳物； B：作業(yè)臺面最好要用絨布鋪平整,無任何其它與作業(yè)無關(guān)的物質(zhì)； C：在轉(zhuǎn)用時電池擺放整齊有序，不能有堆積與碰撞電池及劃傷表面鋁塑膜； D：所有焊接電池使用的恒溫烙鐵溫度都必須控制在35010，焊接時間小于5S；,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,鋰電池裝配注意事項,2、電池檢測操作過程中注

11、意事項： A：所有作業(yè)員在測試電壓、內(nèi)阻時不能將電池的極耳或引線進(jìn)行短路； B: 進(jìn)行剪電池極耳或引線時剪刀不能碰傷電池表面任何地方； C：在電池下拉的時要輕拿輕放，避免對電池造成損傷； D：所有電池在進(jìn)行焊接PCBA的時要防止烙鐵碰到保護(hù)板的任何元件或電池表面鋁塑膜上；在焊接引線的時烙鐵不能燙傷電池引線;電池的正負(fù)極不能焊反； E: 在進(jìn)行電池功能測試時,不能將電池的正負(fù)極接反,更不能將電池的正負(fù)極短路；,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,鋰電池裝配注意事項,3、電池與整機(jī)組裝注意事項: A：全檢所有電池外觀,在確保電池外觀良好的情況下才進(jìn)行組裝；

12、 B:電池在進(jìn)行組裝前要將每個電池作好絕緣措施,防止電池在組裝過程中發(fā)生短路； C:所有電池組裝后都要進(jìn)行確認(rèn)檢查電池表面有無損傷，有無被擠壓，有無將電池正負(fù)極接反等，確保每個電池組裝后的有一定的的空間(3MM以上)； D:電池組裝后不能有電池晃動或不固定的現(xiàn)象，電池在整機(jī)內(nèi)不能有接觸、靠近產(chǎn)生高溫器件或裸露導(dǎo)電引線相接觸； E:電池組裝周圍位置必須平整無尖銳狀物品相接觸； F:電池組裝后非試驗(yàn)品嚴(yán)禁跌落，跌落后電池不能以良品使用； G:整機(jī)維修時建議將電池取下，避免因操作不當(dāng)損傷電池。,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,鋰電池性能特性,鋰電池常見問

13、題,鋰電池裝配注意事項,鋰電池安全使用注意事項,鋰電池認(rèn)知及原理,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,鋰電池安全使用注意事項,1、充電： A、充電電流：充電電流不得超過產(chǎn)品規(guī)格書中規(guī)定的最大充電電流。使用高于推薦值電流充電將可能引起電芯的充放電性能、機(jī)械性能和安全性能的問題，并可能會導(dǎo)致發(fā)熱或泄漏。 B、充電電壓：充電電壓不得超過產(chǎn)品規(guī)格書中規(guī)定的充電電壓（4.2V/電芯）。充電電壓絕對不能超過產(chǎn)品規(guī)格書中規(guī)定最高的極限充電電壓。充電器的設(shè)計應(yīng)滿足這個條件。充電電壓高于充電極限電壓值時，將可能引起電芯的充放電性能、機(jī)械性能和安全性能的問題，可能會導(dǎo)致發(fā)

14、熱或泄漏并引起安全問題。 C、充電溫度：電池必須在產(chǎn)品規(guī)格書指定的環(huán)境溫度范圍內(nèi)進(jìn)行充電。 D、禁止反向充電：正確連接電池的正負(fù)極，嚴(yán)禁反向充電。若電池正負(fù)極接反，將無法對電芯進(jìn)行正常充電。同時，反向充電會降低電芯的充放電性能、安全性，并會導(dǎo)致發(fā)熱、泄漏。,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,鋰電池安全使用注意事項,2、放電： A、放電電流：放電電流不得超過本產(chǎn)品規(guī)格書規(guī)定的最大放電電流，大電流放電會導(dǎo)致放電芯容量劇減并導(dǎo)致過熱等一系列問題。 B、放電溫度：電芯必須在產(chǎn)品規(guī)格書中指定的環(huán)境溫度范圍內(nèi)進(jìn)行放電。 C、過放電：需要注意的是，在電芯長期未使用

15、期間，它可能會用其自放電特性而處于某種過放電狀態(tài)。為防止過放電的發(fā)生，電芯應(yīng)定期充電，將其電壓維持在3.7V/cell至3.99V/cell之間。過放電會導(dǎo)致電芯性能、電池功能的喪失及產(chǎn)氣。,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,鋰電池安全使用注意事項,3、保護(hù)電路模塊（PCM）： 電芯/電池包裝應(yīng)配有PCM以正確保護(hù)電芯/電池。PCM應(yīng)具備以下功能以保證安全并防止損壞電芯性能：1）過充電保護(hù)；2）過放電保護(hù)；3）過流保護(hù)，4）短路保護(hù)。 A、過充電保護(hù)：當(dāng)電池中任一電芯的電壓達(dá)到最大充電上限電壓時，過充電保護(hù)應(yīng)立刻停止充電。 B、過放電保護(hù)：當(dāng)電池中任

16、一電芯的電壓達(dá)到最小放電下限電壓時，過放電保護(hù)應(yīng)立刻停止放電。 C、過流保護(hù)：當(dāng)電池在充電或者放電過程中，經(jīng)過電路的電流高于過流保護(hù)電流時，過流保護(hù)應(yīng)立刻停止充電或者放電功能。 D、短路保護(hù)：當(dāng)電池在充電或者放電過程中，外部電路發(fā)生短路時，短路保護(hù)應(yīng)立刻停止充電或者放電功能。,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,鋰電池安全使用注意事項,4、貯存 A、電芯儲存溫度必須在產(chǎn)品規(guī)格書指定的環(huán)境底下進(jìn)行。 長期存儲電池（超過3個月） 須置于溫度為235、濕度為6520RH。貯存電壓為3.7V3.99V，貯存電量為50%70%。 B、電池存儲超過六個月后，需對電

17、池進(jìn)行充放電循環(huán)保養(yǎng)，避免電池壽命縮短。 C、當(dāng)電池存儲在主機(jī)里，且主機(jī)沒有硬關(guān)機(jī)的情況下，需三個月對電池進(jìn)行充電一次，避免由于主機(jī)枆電而造成電池過放，電池壽命縮短。,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,鋰電池安全使用注意事項,5、電芯操作注意事項： 由于電芯屬于軟包裝（鋁塑膜包裝），為保證電芯的性能不受損害，必須小心對電芯進(jìn)行操作。 A、鋁箔包裝材料易被尖銳部件刺損，諸如鎳片，尖針。 禁止用尖銳部件碰撞電池； 取放電芯時，請修短指甲或戴上手套； 應(yīng)清潔工作環(huán)境，避免有尖銳物體存在！ B、頂側(cè)封邊： 頂側(cè)封邊非常容易受到損害。 禁止彎折頂側(cè)封邊！,YO

18、UR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,鋰電池安全使用注意事項,C、折邊: 折邊在電池生產(chǎn)過程中已完成，并通過了密封測試。 禁止打開或破壞折邊！,D、極耳: 極片的機(jī)械強(qiáng)度并非異常堅固，特別是鋁極耳. 禁止多次彎折極耳！,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,鋰電池安全使用注意事項,E、機(jī)械撞擊: 禁止墜落、沖擊、彎折、損壞電芯電池！禁止將已用背膠粘在主機(jī)上的電池用力拆下！拆下的電池禁止使用！,F、短路: 任何時候禁止有短路！,YOUR COMPANY NAME or YOUR SITE ADDRESS,鋰電池安全使用注意事項,6、其它安全使用