4
3.75 3.5
3.25
25℃/52Ah(20A) 55℃/48Ah(20A)
Voltage(V)
3
2.75 2.5
2.25
-40℃/46Ah(10A) -40℃/47Ah(20A)
2
0
5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 60
Discharge Capacity(Ah)
一、基础材料介绍－正极材料
钴酸锂材料
充电约一半时锂离子脱嵌 （(x≈0.5)，构造上由六 方晶体向单斜晶体转化。 随着锂脱嵌反应的进行氧 的层间距扩大，当一半以 上脱嵌时结构有破坏的趋 势。
为了减少锂离子在材 料内部镶嵌与脱嵌时引 起晶格的变化，以及改 善循环性能和稳定性能 等，材料中部分钴用其 他元素代替，如Ni、B、 Al等。
锂离子电池电解液组成示意图
电解液
溶剂
锂盐
EC、PC、EMC、DEC等 LiPF6、LiClO4、LiBF4等
添加剂
防过充添加剂
阻燃剂
抑制气体生成
改善SEI膜性能 控制水和酸含量
电解液常用溶剂物性参数及不同配比的分解电压
溶剂种类
EC PC DMC DEC EMC
组分 含量 分解电压
闪点
160℃ -----16℃ 33℃ 23℃
涂布量的设计。
Voltage/V
5.0 4.5 4.0 3.5 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0
0
半电池及三电极体系的概念
4.369
4.468
4.448
3.793
LiCoO2-Anode LiCoO2-Cathode LiCoO2-Cell
1.588
2.520
5000
0.610
0.249
10000
15000 20000 25000 T ime/min
30000
35000
40000
N/P的概念；
极组卷芯的不同设计方式
Heteroside Structure
2005-7-3
Olivine Structure
一、基础材料－负极材料
一、基础材料－电解液
锂离子电池电解液特性要求
• 能较好的溶解电解质盐，即有较高的介电常数；
• 应有较好的流动性，即低黏度； • 对电池的其他组件应该是惰性的，尤其是充电状 态下的正、负极表面； • 在很宽的温度范围内保持液态，熔点要低，沸点 要高； • 安全性要好，即闪点要高，无毒。
大粒径、高结晶度对于钴酸锂材料的影响
NCM三元材 料
锰酸锂材料
锰酸锂失效机理
结构不稳定
Jahn-Teller distortion
Mn3+ 的溶解
2Mn3+Mn2++Mn4+
Mn3+
正极
Mn2+
Mn2+ Mn
负极
磷酸铁锂材料
LiFePO4 Structure Charged and Discharged
Charge Curves at Different Rate of HEV-LP2770112AB Cell
1C
2C
3C
4C
5C
6C
7C
8C
9C
10C
12C 15C 18C 20C
10%
20%
30%
40% 50% SOC
60%
70%
80%
90%
三、极组卷芯设计
电极设计： 正负极材料的选择，导电剂比例，粘合剂比例，
不同材质隔膜的DSC测试数据
隔膜shutdown功能示意图常用隔膜基本参数指标源自电池性能与隔膜选取之间的关系
一、基础材料－锂离子电池导电剂
Super P； 石墨类导电剂； 纤维状导电剂。
二、电化学基础
Discharge Curves in Different Temperature for 50Ah Winding type Battery 4.25
EC/DEC 1:1 4.25
沸点
238℃ 242℃ 90℃ 127℃ 108℃
EC/DMC 1:1 5.1
熔点
37℃ -49℃ 3℃ -43℃ -55℃
PC/DEC 1:1 4.35
锂离子二次电池电解液常用添加剂
防过充添加剂； 阻燃剂； 抑制气体生成添加剂； 改善电极SEI膜添加剂。
放过充添加剂作用原理
在电解液中加入一些添加剂如炔衍生物、硅树脂、 磺酸基化合物、氟化芳香化合物等可抑制气体的生成。
SEI膜形成原理及添加剂作用
一、基础材料－锂离子电池隔膜
锂离子电池隔膜性能要求
电子绝缘； 较小的离子阻抗； 一定的机械强度； 耐受电液、电极材料的腐蚀； 阻止两电极间的杂质的迁移； 具有电液侵润性； 材料品质的稳定性。
锂离子电池电芯设计
主要内容
一、基础材料介绍：
1正极材料，2负极材料，3电解液，4隔膜，5导电剂。
二、电化学基础：
1电池原理，2界面概念，3等效电路概念，4内阻的概 念，5电化学原理的实际体现。
三、极组卷芯设计：
1电极设计，2半电池及三电极测试在材料体系设计中 的应用，3 N/P的影响，4极耳位置对于电池的影响，5 极组卷芯不同形式，6安全设计基础。
过充时,添加剂发生聚合,形成的聚合物增大电池 内阻，限制充电电流保护电池。典型实例:BP
阻燃添加剂作用原理
阻燃添加剂受热时释放出具有阻燃性能的自由基， 其可以捕获气相中的氢自由基或氢氧自由基，从而阻止 氢氧自由基的链式反应，使有机电解液的燃烧难以进行。
抑制气体生成添加剂
锂离子电池在充电过程中，由于溶剂、电解质锂 盐、杂质的还原分解会产生气体，电池在过充时也会 产生气体，锂离子电池在充放电循环过程中生成的气 体有CO2、CO、O2、CH4、C2H4、C3H6和C3H8。最 主要的产物是CO2，是由于正极活性物质分解和痕量 杂质的反应生成的 。
3.6
3.4
3.2
3.0
2.8
Voltage（V）
2.6
2.4
2.2
2.0
1.8
1.6
1C 3C 5C 10C
1.4
15C 18C 20C 25C
1.2
30C 35C 40C
1.0
0
1
2
Ca3pacity（Ah）4
5
6
7
Voltage(V)
4.2 4.0 3.8 3.6 3.4 3.2 3.0
0%
电压（V）
LiFePO4电池组－10度低温放电曲线区
43
41
39
37
35
33
常温
31
-10度4.5A放电
29
-10度9A放电
27
-10度18A放电
25
0
1
2
3
4
5
6
7
8
放电容量（Ah）
9
10
Discharge Curves at Different Rate of HEV-LP2770112AB Cell