电池基础知识
电池基础知识
2004.06
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电池基础知识
第一部分
整体概述
THE FIRST PART OF THE OVERALL OVERVIEW, PLEASE SUMMARIZE THE CONTENT
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主要内容
Ø 锂电池的历史 Ø 锂离子电池的原理 Ø 锂离子电池的组成部分介绍 Ø 锂离子电池的常规性能 Ø 电芯不良项目及成因 Ø 电芯生产各工序控制要点 Ø 国内主要电芯生产厂家 Ø 锂离子电池的标准 Ø 电池安全---电池为什么会爆炸？ Ø 锂离子电芯安全实验 Ø 锂离子电池保护板原理概述 Ø 电池PACK结构设计时注意事项 Ø 售后电池常见电池故障分析
Ø Hard-packing (Al or Fe-can) Ø Can-wall thickness: 200~500um Ø Higher cost (for can, cap & safety vent) Ø Less electrolyte leakage possibility -- if can-cap laser sealing quality is good Ø Possibility of explosion -- if safety vent design is not appropriate
的水分、内层材料中含有的水分，以及反应时产生的氢氟酸，使氢氟 酸不能渗透到中间不复存在铝箔上产生腐蚀 Ø 5、在保证封口强度。耐穿刺性能及电绝缘性能的前提下，内层越薄， 对外界和内界的阻隔性越好，封口越宽越好。
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锂电池的历史
Ø 1981年发表了第一个锂离子电池方面的专利。 Ø 八十年代末，SONY公司利用此发现制成了LIB。 Ø 实验室制成的第一只18650型锂离子电池容量仅为
600mAh。 Ø 1992年，SONY公司开始大规模生产民用锂离子电池。 Ø 1998年方型锂离子电池大量投放市场，占据了市场较大份
额。 Ø 1999年国内锂离子电池开始大批量生产 Ø 2002年国产锂离子电池占据了国内主导市场
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锂离子电池原理
Ø 锂离子电池是指Li+嵌入化合物为正极的二次电池。电子和Li+都是同时行动的， 方向相同但路径不同，放电时，电子从负极经过电子导体跑到正极，锂离子Li+ 从负极“跳进”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达正 极，与早就跑过来的电子结合在一起。
Ø 只要负极上的电子不能从负极跑到正极，电池就不会放电。
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反应原理
Ø 正极采用锂化合物LixCoO2,（还有LixNiO2,或LiMn2O4等目前没有商 品化）,负极采用锂碳层间化合物LixC6。电解质为溶解有LiPF6,LiAsF6 等的有机溶液。在充放电过程中，Li在两个电极之间往返嵌入和脱嵌， 被形象地称为“摇椅式电池”（Rocking Chair Batteries,缩写为 RCB）
主要就是减少了成本和增加了安全性
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锂离子电池的软包装材料
Ø
聚合物锂离子蓄电池软包装材料是由铝箔、多种塑料及多种粘合剂（包括
粘结树脂）所组成的复合软包装材料。它的设计、制造及应用技术（简称软包
装技术）是锂离子蓄电池行业要解决的三大技术难题之一。
Ø 具有流动性、渗透性、腐蚀性、溶解性的电解液是电池 软包装材料设计主 要考虑的问题。
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Ø 内层多功能层: 内层多功能层是对锂离子蓄电池中电解液的特殊性能而设计的特殊多 功能层，这些功能主要有
Ø 1、耐电解液浸泡及使用时电化学反应过程中，内层表现出良好的化学 稳定性（如不被溶涨、溶解或发生化学反应而遭到破坏）
Ø 2、良好的耐穿刺性能 Ø 3、内膜具有耐高温（175度）热封不短路的性能 Ø 4、内层中间须能够固定，能够吸收制作过程中电芯内的水分、空气中
Ø Soft-packing (Laminated Al-foil) Ø Foil thickness: 100~150um Ø Lower cost, lighter weight & flexibility Ø More liquid electrolyte leakage possibility Ø No explosion possibility
Ø 2、中间层铝箔层
根据目前国际上软质铝箔加工工艺和技术条件，我们认为，26um以上的 铝箔无针孔，对氧气或其它流体（固体不存在问题）可以起到绝对的阻隔作用，
即透过率认为是零。
Ø
冷冲压要保证冲压后的厚度各点都大于26um,厚度大于30um的铝箔对于
提高阻隔性能没有实际意义，且会增加质量，厚度和成本
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电极表面钝化现象严重，聚合物电解质，由于它固体状态特性，降低了与电极 反应活性。 Ø 4、安全性提高，聚合物电解质电池比液态电解质电池耐冲击，振动，变形。 Ø 5、聚合物电解质可以加工成多样的形状。
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锂聚合物电池结构
由于电池中不存在游离电解质，电池结构大大简化
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软包装与“硬包装”相比的好处
Ø 0<X<0.5 X的增大会提高容量及放电电位，
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电池基础知识锂离子电池来自组成部分Ø 电池的主要组成部分为：（如右图） 正极片、负极片、电解液、 隔膜纸、盖帽、外壳、绝缘层。
电池可分为卷绕式、切片式 叠片式三种：
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锂离子聚合物电池
Ø 锂离子聚合物电池属第二代可充锂离子电池。 Ø 这类电池和正负极材料与液态锂离子相同。电池的工作原理也与液态锂离子相
同 Ø 不同的是锂离子聚合物电池的电解质是将液态有机电解液吸附在一种聚合物基
质上，被称作胶体电解质。
Ø 研究者把聚合物电解质应用于锂离子蓄电池 时，显示出了一些优越的性能： Ø 1、抑制了枝晶的生长。 Ø 2、耐充放电过程体积的变化。 Ø 3、降低了与电极反应的活性。一般认为溶剂对于锂甚至碳电极是不稳定的，
Ø 设计要求
Ø 1、外保护层：主要是对中间层起良好的保护作用
非冷冲压成型软包装材料:只要求外层耐高温[热封温度160+/-15度]耐摩 擦性。耐刺穿性和耐折性好，对中间铝层起保护作用即可，通常 首选PET作为 外层。
冷冲压成型软包装材料：还要求全知的伸长率，较高的抗冲击强度撕裂强 度和断裂强度。NY是最适合冷冲压成型的外层材料。