单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,锂离子电池基础知识,Sept.,20,10,锂离子电池基础知识,锂离子电池的历史,人类对便携能源的追求：高能量密度，高性能，方便快捷，经济环保,不懈追求高能电池,锂电池,聚合物电解质,安全问题,炭负极,聚合物锂离子,繁荣的锂离子电池,石墨负极锂离子,Li,固体电解质,安全活性材料,二次电池,70,年代,1989,年,1993,年,90,年代,应用领域的深化和拓展,锂离子电池的历史人类对便携能源的追求：高能量密度，高性能，方,锂离子电池应用,锂离子电池应用,锂离子电池种类,按外形：圆柱形、方形、异形,按包装材质：钢壳、铝壳、铝塑软包装,按电解液：液态锂离子、凝胶聚合物、固体聚合物,按构造：层叠式、卷绕式,按性能：高能量、高功率（高倍率）,按应用：便携小器件、电动能源,锂离子电池种类按外形：圆柱形、方形、异形,锂离子电池特点,优点：,能量密度高,单电池电压高,污染小，绿色环保,不足,:,安全（在逐步提高）,价格（现在很便宜了）,锂离子电池特点优点：,锂离子电池的构造,五要素：,正极材料：含锂的过渡族金属化合物,负极材料：炭材料,隔离膜：,PP,、,PE,类,电解液：含锂盐的有机电解液,包装：软包装、钢壳、铝壳,锂离子电池的构造五要素：,锂离子电池正极材料,种类：,Ni,、,Co,、,Mn,的化合物：钴酸锂，镍锰钴锂，镍钴锂，尖锰,磷酸盐类：磷酸铁锂，磷酸钒锂,结构：,层状结构,三维隧道结构,特点（钴酸锂）：,蓝黑色固体粉末,易吸潮,真实密度,5g/cc,，振实密度,2.5g/cc,，粒度,8um,容量,140mAh/g,锂离子电池正极材料种类：,钴酸锂,钴原子层、氧原子层和锂原子层交替堆叠而成的层状晶体结构,化学式：,LixCoO,2,通过高温烧结制造的陶瓷材料,钴,氧,锂,钴酸锂钴原子层、氧原子层和锂原子层交替堆叠而成的层状晶体结构,钴酸锂的电性能,可逆容量：,140mAh/g,平台,:,3.9-4.0V,电压范围,:,3.0-4.3V,0,150,50,100,3,4,V,mAh/g,Irr,Rev,首次充电,首次放电,钴酸锂的电性能可逆容量：140mAh/g015050100,钴酸锂的电性能,LiCoO,2,过充区域,安全使用范围,3.0,4.0,5.0,LiCoO,2,Li,0.5,CoO,2,Li,0.8,CoO,2,极度危险区域,完全失效区域,0mAh/g,137mAh/g,200mAh/g,钴酸锂的电性能LiCoO2安全使用范围3.04.05.0Li,锂离子电池负极材料,种类：,炭材料家族：人造石墨、天然石墨、硬炭,非炭类：硅炭、锡合金,结构（石墨）：,层状结构,特点：,黑色固体粉末,真实密度,2.2g/cc,，振实密度,1.1g/cc,，粒度,20um,容量,340mAh/g,锂离子电池负极材料种类：,石墨和石墨层间化合物,锂离子存储在石墨层中，以一定的结构形式存在，形成化合物,LixC,6,(0 x 1),，称之为石墨层间化合物（,GICs),，不同,x,对应不同状态,GICs,。,石墨和石墨层间化合物锂离子存储在石墨层中，以一定的结构形式存,石墨的电性能,几个平台？,平台：,0.3-0.05V,可逆容量：,300-360mAh/g,不可逆容量：首次充电过程损失部分,Rev,Irr,SEI,石墨的电性能几个平台？RevIrrSEI,充电后的负极石墨,颜色变化,黑色淡蓝色黄褐色金黄色,观察我们的负极,化学活性,非常活泼，遇空气易氧化，遇水剧烈反应,拆电池时要注意,热稳定性,温度越高越活泼，热稳定性差,充电后的负极石墨颜色变化,锂离子电池电解液,溶剂有机碳酸脂溶剂,环状脂：,EC,、,PC,、,GBL,链状脂：,DEC,、,DMC,、,EMC,、,MPC,盐大阴离子锂盐,LiPF6,、,LiBF4,特点：,密度：,1.2g/cc,电导率：,8mScm,粘度：,3.5mPas,（大约是水的三倍）,要求极低的水分含量（我们在充氮气手套箱中灌注电解液）,控制,HF,含量,锂离子电池电解液溶剂有机碳酸脂溶剂,锂离子电池电解液,锂离子电池电解液,电解液作用,环状脂的作用：,电解质盐强电离溶剂,高沸点,链状脂的作用：,稀释电解液,部分电离盐的作用,一般使用状态：,25,50,环状脂,75,50,链状脂,1M LiPF6,水分、,HF20ppm,电解液作用环状脂的作用：,电解液对电池的影响,SEI,电解液对,SEI,层质量起主导作用,内阻,产生一定的内阻,大电流时的浓差极化较大,热稳定性,高温时部分溶剂可能气化，鼓胀电池,盐在高温下分解加速,安全,有氧化燃烧的危险,电解液对电池的影响SEI,锂离子电池隔离膜,多孔有机高分子膜（某些聚合物电池例外）：,PP,膜、,PE,膜、复合膜,特点：,孔隙率：,45,孔径：,500,（,20,容量衰减）,环境影响：,30,40,度表现最佳，,50,度衰减加速较大,为什么会衰减？,材料,界面,循环性能一般要求：,倍率性能,一般使用对倍率的要求约,1C,大电流电池要求很高的倍率放电性能，如,5C,，,10C,等。,倍率性能一般使用对倍率的要求约1C,自放电,自放电比较小，常温存储,5,/,月。,正常自放电来源？,自蚀,内部微电流消耗,异常情况？,微短路,杂质腐蚀,材料不稳定,自放电自放电比较小，常温存储5/月。,高温存储,测试在某种,SOC,下，一定温度下存储后的容量保持率、内阻变化和厚度增长。,一般测试温度有,60,、,80,、,85,度,对软包装电池，最重要的是厚度增长不能超标（一般要求,90,（,25,储存,28,天后）,外包装材料,铝塑膜,90Ah单体电池基本参数标称电压3.8V额定容量90Ah（1,电动车电池组基本参数,项目,小箱体,大箱体,备注,数量,7,个,3,个,共,10,个,每箱电池数量,32,支,64,支,每车总计,416,支,组合方式,4,并,8,串,4,并,16,串,额定电压,30.4,V,60.8,V,电压范围,24,33.6V,48,67.2V,单体,3.0,4.2V,绝缘电阻,50M,50M,使用,AC1000V,摇表测试,箱体,尺寸,长,4651mm,8081mm,宽,8081mm,8081mm,高,3311mm,3311mm,重量,1341kg,2421kg,BMS,内置,内置,工作电压,DC24V,电动车电池组基本参数项目小箱体大箱体备注数量7个3个共10个,