镍氢电池结构和原理

锂离子电池的主要构成

(1)电池盖

(2)正 极----活性物质为氧化钴锂

(3)隔 膜----一种特殊的复合膜

(4)负 极----活性物质为碳

(5)有机电解液

(6)电池壳

锂离子电池生产配料基础知识

一、 电极的组成:

1、 正极组成:

a、 钴酸锂:正极活性物质,锂离子源,为电池提高锂源。

b、 导电剂:提高正极片的导电性,补偿正极活性物质的电子导电性。

提高正极片的电解液的吸液量,增加反应界面,减少极化。

c、 PVDF粘合剂:将钴酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一起。

d、 正极引线:由铝箔或铝带制成。

2、 负极组成:

a、 石墨:负极活性物质,构成负极反应的主要物质;主要分为天然石墨和人造 石墨两大类。

b、 导电剂:提高负极片的导电性,补偿负极活性物质的电子导电性。

提高反应深度及利用率。

防止枝晶的产生。

利用导电材料的吸液能力,提高反应界面,减少极化。

(可根据石墨粒度分布选择加或不加)。

c、 添加剂:降低不可逆反应,提高粘附力,提高浆料黏度,防止浆料沉淀。

d、 水性粘合剂:将石墨、导电剂、添加剂和铜箔或铜网粘合在一起。

e、 负极引线:由铜箔或镍带制成。

二、 配料目的:

配料过程实际上是将浆料中的各种组成按标准比例混合在一起,调制成浆料,以利于均匀涂布,保证极片的一致性。配料大致包括五个过程,即:原料的预处理、掺和、浸湿、分散和絮凝。

三、 配料原理:

(一) 、正极配料原理

1、 原料的理化性能。

(1) 钴酸锂:非极性物质,不规则形状,粒径D50一般为6-8 μm,含水量≤0.2%,通常为碱性,PH值为10-11左右。

锰酸锂:非极性物质,不规则形状,粒径D50一般为5-7 μm,含水量≤0.2%,通常为弱碱性,PH值为8左右。

(2) 导电剂:非极性物质,葡萄链状物,含水量3-6%,吸油值~300,粒径一般为 2-5 μm;主要有普通碳黑、超导碳黑、石墨乳等,在大批量应用时一般选择超导碳黑和石墨乳复配;通常为中性。

(3) PVDF粘合剂:非极性物质,链状物,分子量从300,000到3,000,000不等;吸水

后分子量下降,粘性变差。

(4) NMP:弱极性液体,用来溶解/溶胀PVDF,同时用来稀释浆料。

2、 原料的预处理

(1) 钴酸锂:脱水。一般用120 oC常压烘烤2小时左右。

(2) 导电剂:脱水。一般用200 oC常压烘烤2小时左右。

(3) 粘合剂:脱水。一般用120-140 oC常压烘烤2小时左右,烘烤温度视分子量的大小决定。

(4) NMP:脱水。使用干燥分子筛脱水或采用特殊取料设施,直接使用。

3、 原料的掺和:

(1) 粘合剂的溶解(按标准浓度)及热处理。

(2) 钴酸锂和导电剂球磨:使粉料初步混合,钴酸锂和导电剂粘合在一起,提高团聚作用和的导电性。配成浆料后不会单独分布于粘合剂中,球磨时间一般为2小时左右;为避免混入杂质,通常使用玛瑙球作为球磨介子。

4、 干粉的分散、浸湿:

(1) 原理:固体粉末放置在空气中,随着时间的推移,将会吸附部分空气在固体的表面上,液体粘合剂加入后,液体与气体开始争夺固体表面;如果固体与气体吸附力比与液体的吸附力强,液体不能浸湿固体;如果固体与液体吸附力比与气体的吸附力强,液体可以浸湿固体,将气体挤出。

当润湿角≤90度,固体浸湿。

当润湿角>90度,固体不浸湿。

正极材料中的所有组员都能被粘合剂溶液浸湿,所以正极粉料分散相对容易。

(2) 分散方法对分散的影响:

A、 静置法(时间长,效果差,但不损伤材料的原有结构);

B、 搅拌法;自转或自转加公转(时间短,效果佳,但有可能损伤个别

材料的自身结构)。

1、搅拌桨对分散速度的影响。搅拌桨大致包括蛇形、蝶形、球形、桨形、齿轮形等。一般蛇形、蝶形、桨型搅拌桨用来对付分散难度大的材料或配料的初始阶段;球形、齿轮形用于分散难度较低的状态,效果佳。

2、搅拌速度对分散速度的影响。一般说来搅拌速度越高,分散速度越快,但对材料自身结构和对设备的损伤就越大。

3、浓度对分散速度的影响。通常情况下浆料浓度越小,分散速度越快,但太稀将导致材料的浪费和浆料沉淀的加重。

4、浓度对粘结强度的影响。浓度越大,柔制强度越大,粘接强度

越大;浓度越低,粘接强度越小。

5、真空度对分散速度的影响。高真空度有利于材料缝隙和表面的气体排出,降低液体吸附难度;材料在完全失重或重力减小的情况下分散均匀的难度将大大降低。

6、温度对分散速度的影响。适宜的温度下,浆料流动性好、易分散。太热浆料容易结皮,太冷浆料的流动性将大打折扣。

5、 稀释。将浆料调整为合适的浓度,便于涂布。

(二)、负极配料原理(大致与正极配料原理相同)

1、 原料的理化性能。

(1) 石墨:非极性物质,易被非极性物质污染,易在非极性物质中分散;不易吸水,也不易在水中分散。被污染的石墨,在水中分散后,容易重新团聚。一般粒径D50为20μm左右。

颗粒形状多样且多不规则,主要有球形、片状、纤维状等。

(2) 水性粘合剂(SBR):小分子线性链状乳液,极易溶于水和极性溶剂。

(3) 防沉淀剂(CMC):高分子化合物,易溶于水和极性溶剂。

(4) 异丙醇:弱极性物质,加入后可减小粘合剂溶液的极性,提高石墨和粘合剂溶液的相容性;具有强烈的消泡作用;易催化粘合剂网状交链,提高粘结强度。

乙醇:弱极性物质,加入后可减小粘合剂溶液的极性,提高石墨和粘合剂溶液的相容性;具有强烈的消泡作用;易催化粘合剂线性交链,提高粘结强度(异丙醇和乙醇的作用从本质上讲是一样的,大批量生产时可考虑成本因素然后选择添加哪种)。

(5)去离子水(或蒸馏水):稀释剂,酌量添加,改变浆料的流动性。

2、 原料的预处理:

(1) 石墨:A、混合,使原料均匀化,提高一致性。B、300~400℃常压烘烤,除去表面油性物质,提高与水性粘合剂的相容能力,修圆石墨表面棱角(有些材料为保持表面特性,不允许烘烤,否则效能降低)。

(2) 水性粘合剂:适当稀释,提高分散能力。

3、 掺和、浸湿和分散:

(1) 石墨与粘合剂溶液极性不同,不易分散。

(2) 可先用醇水溶液将石墨初步润湿,再与粘合剂溶液混合。

(3) 应适当降低搅拌浓度,提高分散性。

(4) 分散过程为减少极性物与非极性物距离,提高势能或表面能,所以为吸热反应,搅拌时总体温度有所下降。如条件允许应该适当升高搅拌温度,使吸热变得容易,同时提高流动性,降低分散难度。

(5) 搅拌过程如加入真空脱气过程,排除气体,促进固-液吸附,效果更佳。

(6) 分散原理、分散方法同正极配料中的相关内容,在三、(一)、4中有详细论述,在此不予详细解释。

4、 稀释。将浆料调整为合适的浓度,便于涂布。

工作原理

3.1 充电过程

如上图一个电源给电池充电,此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上,正锂离子Li+从正极“跳进”电解液里,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达负极,与早就跑过来的电子结合在一起。

正极上发生的反应为

LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+Xli++Xe(电子)

负极上发生的反应为

6C+XLi++Xe=====LixC6

3.2 电池放电过程

放电有恒流放电和恒阻放电,恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化而变化的可变电阻,恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。由此可知,只要负极上的电子不能从负极跑到正极,电池就不会放电。电子和Li+都是同时行动的,方向相同但路不同,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。

二、 工艺流程

三、 电池不良项目及成因:

1.容量低

产生原因:

a. 附料量偏少; b. 极片两面附料量相差较大; c. 极片断裂;

d. 电解液少; e. 电解液电导率低; f. 正极与负极配片未配好;

g. 隔膜孔隙率小; h. 胶粘剂老化→附料脱落; i.卷芯超厚(未烘干或电解液未渗透) j. 分容时未充满电; k. 正负极材料比容量小。

2.内阻高

产生原因:

a. 负极片与极耳虚焊; b. 正极片与极耳虚焊; c. 正极耳与盖帽虚焊;

d. 负极耳与壳虚焊; e. 铆钉与压板接触内阻大; f. 正极未加导电剂;

g. 电解液没有锂盐; h. 电池曾经发生短路; i. 隔膜纸孔隙率小。

3.电压低

产生原因:

a. 副反应(电解液分解;正极有杂质;有水); b. 未化成好(SEI膜未形成安全); c. 客户的线路板漏电(指客户加工后送回的电芯); d. 客户未按要求点焊(客户加工后的电芯);

e. 毛刺; f. 微短路; g. 负极产生枝晶。

4.超厚

产生超厚的原因有以下几点:

a. 焊缝漏气; b. 电解液分解; c. 未烘干水分;

d. 盖帽密封性差; e. 壳壁太厚; f. 壳太厚;

g. 卷芯太厚(附料太多;极片未压实;隔膜太厚)。

5.成因有以下几点

a. 未化成好(SEI膜不完整、致密); b. 烘烤温度过高→粘合剂老化→脱料; c. 负极比容量低;

d. 正极附料多而负极附料少; e. 盖帽漏气,焊缝漏气; f. 电解液分解,电导率降低。

6.爆炸

a. 分容柜有故障(造成过充); b. 隔膜闭合效应差; c. 内部短路

7.短路

a. 料尘; b. 装壳时装破; c. 尺刮(小隔膜纸太小或未垫好);

d. 卷绕不齐; e. 没包好; f. 隔膜有洞; g. 毛刺

8.断路

a) 极耳与铆钉未焊好,或者有效焊点面积小;

b) 连接片断裂(连接片太短或与极片点焊时焊得太靠下)

1、 基本工作原理

1)、正极反应: LiCoO2 ===== Li1-xCoO2 + x Li+ + xe-

2)、负极反应: 6C + x Li+ + xe- ===== LixC6

3)、电池反应:LiCoO2 + 6C ====== Li1-xCoO2 + LixC6

4)、电池的电动势:

(1)、定义:在没有电流的情况下,电池正、负极两端的电位差。

(2)、影响因素:由电极材料决定,不受其它任何辅助材料影响。

2、 电压特性

1)、开路电压:用电压表直接测量的正、负极两端的电压。

E = V – I R

2)、工作电压范围:2.75 ~ 4.2 volt。

3)、额定电压:3.6 volt。

4)、平均工作电压: 3.72 volt。

5)、影响电压特性的基本因素

(1)、电极材料;(2)、电极配方;(3)、电池设计;

4、 工作电流:

1)、电极的极化:由于电池电极上有电流通过,导致电极电位偏离平衡状态。 a、欧姆极化:电池材料的电阻影响。

b、电化学极化:得失电子的难易,导致电极电位偏离平衡状态。

c、浓差极化:由于离子迁移速度慢,导致电极电位偏离平衡状态。

2)、极化与电流的关系:ie

2)、工作电流的确定: 《 ic; 2-3 mA/cm2;

3》、影响工作电流的因素

(1)、电极配方,导电材料性能、用量、粘合剂用量。

(2)、极片的面积;

(3)、极片压实密度;

(4)、钝化膜的厚度;

A.锂动力电池的主要构成

(1) 电池盖

(2) 正极----活性物质为氧化钴锂

(3) 隔膜----一种特殊的复合膜

(4) 负极----活性物质为碳

(5) 有机电解液

(6) 电池壳

B. 锂动力电池的优越性能

我们经常说的锂离子电池的优越性是针对于传统的镉镍电池(Ni/cd)和氢镍电池(Ni/cd)来讲的。那么,锂离子电池究竟好在哪里呢?

(1)工作电压高 (2)比能量大 (3)循环寿命长 (4)自放电率低 (5)无记忆效应(6)无污染

C.锂动力电池的组装过程

锂动力电池的工艺及技术要求非常严格、复杂,这里只能简单介绍一下其中的几个主要工序。

(1) 制浆

用专门的溶剂和粘贴剂分别与粉末状的正负极活性物质混合,经高速搅拌均匀后,制成浆状的正负极物质。

(2) 涂膜

将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔的表面,烘干,分别制成正极极片和负极极片。 (3) 装配

按正极片-隔膜-负极片-隔膜自上而下的顺序放好,经卷绕制成电池极芯,再经注入电解液、封口等工艺过程,即完成电池的装配过程,制成成品电池。

(4) 化成

用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试,对每一只电池都进行检测,筛选出合格的成品电池,待出厂。

D.锂动力电池的安全特性

锂动力电池已非常广泛地应用于人们的日常生活中,所以它的安全性能绝对应该是锂离子电池的第一项考核指标。对于锂动力电池安全性能的考核指标,国际上规定了非常严格的标准,一只合格的锂离子电池在安全性能上应该满足以下条件。

(1) 短路:不起火,不爆炸;

(2) 过充电:不起火,不爆炸

(3) 热箱试验:不起火,不爆炸(150℃恒温10min)

(4) 针刺:不爆炸(用直径3mm钉穿透电池)

(5) 平板冲击:不起火,不爆炸(10kg重物自1米高处砸向电池)

(6) 焚烧:不爆炸(煤气火焰烧烤电池)

锂离子电池的主要构成

(1)电池盖

(2)正 极----活性物质为氧化钴锂

(3)隔 膜----一种特殊的复合膜

(4)负 极----活性物质为碳

(5)有机电解液

(6)电池壳

锂离子电池生产配料基础知识

一、 电极的组成:

1、 正极组成:

a、 钴酸锂:正极活性物质,锂离子源,为电池提高锂源。

b、 导电剂:提高正极片的导电性,补偿正极活性物质的电子导电性。

提高正极片的电解液的吸液量,增加反应界面,减少极化。

c、 PVDF粘合剂:将钴酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一起。

d、 正极引线:由铝箔或铝带制成。

2、 负极组成:

a、 石墨:负极活性物质,构成负极反应的主要物质;主要分为天然石墨和人造 石墨两大类。

b、 导电剂:提高负极片的导电性,补偿负极活性物质的电子导电性。

提高反应深度及利用率。

防止枝晶的产生。

利用导电材料的吸液能力,提高反应界面,减少极化。

(可根据石墨粒度分布选择加或不加)。

c、 添加剂:降低不可逆反应,提高粘附力,提高浆料黏度,防止浆料沉淀。

d、 水性粘合剂:将石墨、导电剂、添加剂和铜箔或铜网粘合在一起。

e、 负极引线:由铜箔或镍带制成。

二、 配料目的:

配料过程实际上是将浆料中的各种组成按标准比例混合在一起,调制成浆料,以利于均匀涂布,保证极片的一致性。配料大致包括五个过程,即:原料的预处理、掺和、浸湿、分散和絮凝。

三、 配料原理:

(一) 、正极配料原理

1、 原料的理化性能。

(1) 钴酸锂:非极性物质,不规则形状,粒径D50一般为6-8 μm,含水量≤0.2%,通常为碱性,PH值为10-11左右。

锰酸锂:非极性物质,不规则形状,粒径D50一般为5-7 μm,含水量≤0.2%,通常为弱碱性,PH值为8左右。

(2) 导电剂:非极性物质,葡萄链状物,含水量3-6%,吸油值~300,粒径一般为 2-5 μm;主要有普通碳黑、超导碳黑、石墨乳等,在大批量应用时一般选择超导碳黑和石墨乳复配;通常为中性。

(3) PVDF粘合剂:非极性物质,链状物,分子量从300,000到3,000,000不等;吸水

后分子量下降,粘性变差。

(4) NMP:弱极性液体,用来溶解/溶胀PVDF,同时用来稀释浆料。

2、 原料的预处理

(1) 钴酸锂:脱水。一般用120 oC常压烘烤2小时左右。

(2) 导电剂:脱水。一般用200 oC常压烘烤2小时左右。

(3) 粘合剂:脱水。一般用120-140 oC常压烘烤2小时左右,烘烤温度视分子量的大小决定。

(4) NMP:脱水。使用干燥分子筛脱水或采用特殊取料设施,直接使用。

3、 原料的掺和:

(1) 粘合剂的溶解(按标准浓度)及热处理。

(2) 钴酸锂和导电剂球磨:使粉料初步混合,钴酸锂和导电剂粘合在一起,提高团聚作用和的导电性。配成浆料后不会单独分布于粘合剂中,球磨时间一般为2小时左右;为避免混入杂质,通常使用玛瑙球作为球磨介子。

4、 干粉的分散、浸湿:

(1) 原理:固体粉末放置在空气中,随着时间的推移,将会吸附部分空气在固体的表面上,液体粘合剂加入后,液体与气体开始争夺固体表面;如果固体与气体吸附力比与液体的吸附力强,液体不能浸湿固体;如果固体与液体吸附力比与气体的吸附力强,液体可以浸湿固体,将气体挤出。

当润湿角≤90度,固体浸湿。

当润湿角>90度,固体不浸湿。

正极材料中的所有组员都能被粘合剂溶液浸湿,所以正极粉料分散相对容易。

(2) 分散方法对分散的影响:

A、 静置法(时间长,效果差,但不损伤材料的原有结构);

B、 搅拌法;自转或自转加公转(时间短,效果佳,但有可能损伤个别

材料的自身结构)。

1、搅拌桨对分散速度的影响。搅拌桨大致包括蛇形、蝶形、球形、桨形、齿轮形等。一般蛇形、蝶形、桨型搅拌桨用来对付分散难度大的材料或配料的初始阶段;球形、齿轮形用于分散难度较低的状态,效果佳。

2、搅拌速度对分散速度的影响。一般说来搅拌速度越高,分散速度越快,但对材料自身结构和对设备的损伤就越大。

3、浓度对分散速度的影响。通常情况下浆料浓度越小,分散速度越快,但太稀将导致材料的浪费和浆料沉淀的加重。

4、浓度对粘结强度的影响。浓度越大,柔制强度越大,粘接强度

越大;浓度越低,粘接强度越小。

5、真空度对分散速度的影响。高真空度有利于材料缝隙和表面的气体排出,降低液体吸附难度;材料在完全失重或重力减小的情况下分散均匀的难度将大大降低。

6、温度对分散速度的影响。适宜的温度下,浆料流动性好、易分散。太热浆料容易结皮,太冷浆料的流动性将大打折扣。

5、 稀释。将浆料调整为合适的浓度,便于涂布。

(二)、负极配料原理(大致与正极配料原理相同)

1、 原料的理化性能。

(1) 石墨:非极性物质,易被非极性物质污染,易在非极性物质中分散;不易吸水,也不易在水中分散。被污染的石墨,在水中分散后,容易重新团聚。一般粒径D50为20μm左右。

颗粒形状多样且多不规则,主要有球形、片状、纤维状等。

(2) 水性粘合剂(SBR):小分子线性链状乳液,极易溶于水和极性溶剂。

(3) 防沉淀剂(CMC):高分子化合物,易溶于水和极性溶剂。

(4) 异丙醇:弱极性物质,加入后可减小粘合剂溶液的极性,提高石墨和粘合剂溶液的相容性;具有强烈的消泡作用;易催化粘合剂网状交链,提高粘结强度。

乙醇:弱极性物质,加入后可减小粘合剂溶液的极性,提高石墨和粘合剂溶液的相容性;具有强烈的消泡作用;易催化粘合剂线性交链,提高粘结强度(异丙醇和乙醇的作用从本质上讲是一样的,大批量生产时可考虑成本因素然后选择添加哪种)。

(5)去离子水(或蒸馏水):稀释剂,酌量添加,改变浆料的流动性。

2、 原料的预处理:

(1) 石墨:A、混合,使原料均匀化,提高一致性。B、300~400℃常压烘烤,除去表面油性物质,提高与水性粘合剂的相容能力,修圆石墨表面棱角(有些材料为保持表面特性,不允许烘烤,否则效能降低)。

(2) 水性粘合剂:适当稀释,提高分散能力。

3、 掺和、浸湿和分散:

(1) 石墨与粘合剂溶液极性不同,不易分散。

(2) 可先用醇水溶液将石墨初步润湿,再与粘合剂溶液混合。

(3) 应适当降低搅拌浓度,提高分散性。

(4) 分散过程为减少极性物与非极性物距离,提高势能或表面能,所以为吸热反应,搅拌时总体温度有所下降。如条件允许应该适当升高搅拌温度,使吸热变得容易,同时提高流动性,降低分散难度。

(5) 搅拌过程如加入真空脱气过程,排除气体,促进固-液吸附,效果更佳。

(6) 分散原理、分散方法同正极配料中的相关内容,在三、(一)、4中有详细论述,在此不予详细解释。

4、 稀释。将浆料调整为合适的浓度,便于涂布。

工作原理

3.1 充电过程

如上图一个电源给电池充电,此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上,正锂离子Li+从正极“跳进”电解液里,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达负极,与早就跑过来的电子结合在一起。

正极上发生的反应为

LiCoO2=充电=Li1-xCoO2+Xli++Xe(电子)

负极上发生的反应为

6C+XLi++Xe=====LixC6

3.2 电池放电过程

放电有恒流放电和恒阻放电,恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化而变化的可变电阻,恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。由此可知,只要负极上的电子不能从负极跑到正极,电池就不会放电。电子和Li+都是同时行动的,方向相同但路不同,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。

二、 工艺流程

三、 电池不良项目及成因:

1.容量低

产生原因:

a. 附料量偏少; b. 极片两面附料量相差较大; c. 极片断裂;

d. 电解液少; e. 电解液电导率低; f. 正极与负极配片未配好;

g. 隔膜孔隙率小; h. 胶粘剂老化→附料脱落; i.卷芯超厚(未烘干或电解液未渗透) j. 分容时未充满电; k. 正负极材料比容量小。

2.内阻高

产生原因:

a. 负极片与极耳虚焊; b. 正极片与极耳虚焊; c. 正极耳与盖帽虚焊;

d. 负极耳与壳虚焊; e. 铆钉与压板接触内阻大; f. 正极未加导电剂;

g. 电解液没有锂盐; h. 电池曾经发生短路; i. 隔膜纸孔隙率小。

3.电压低

产生原因:

a. 副反应(电解液分解;正极有杂质;有水); b. 未化成好(SEI膜未形成安全); c. 客户的线路板漏电(指客户加工后送回的电芯); d. 客户未按要求点焊(客户加工后的电芯);

e. 毛刺; f. 微短路; g. 负极产生枝晶。

4.超厚

产生超厚的原因有以下几点:

a. 焊缝漏气; b. 电解液分解; c. 未烘干水分;

d. 盖帽密封性差; e. 壳壁太厚; f. 壳太厚;

g. 卷芯太厚(附料太多;极片未压实;隔膜太厚)。

5.成因有以下几点

a. 未化成好(SEI膜不完整、致密); b. 烘烤温度过高→粘合剂老化→脱料; c. 负极比容量低;

d. 正极附料多而负极附料少; e. 盖帽漏气,焊缝漏气; f. 电解液分解,电导率降低。

6.爆炸

a. 分容柜有故障(造成过充); b. 隔膜闭合效应差; c. 内部短路

7.短路

a. 料尘; b. 装壳时装破; c. 尺刮(小隔膜纸太小或未垫好);

d. 卷绕不齐; e. 没包好; f. 隔膜有洞; g. 毛刺

8.断路

a) 极耳与铆钉未焊好,或者有效焊点面积小;

b) 连接片断裂(连接片太短或与极片点焊时焊得太靠下)

1、 基本工作原理

1)、正极反应: LiCoO2 ===== Li1-xCoO2 + x Li+ + xe-

2)、负极反应: 6C + x Li+ + xe- ===== LixC6

3)、电池反应:LiCoO2 + 6C ====== Li1-xCoO2 + LixC6

4)、电池的电动势:

(1)、定义:在没有电流的情况下,电池正、负极两端的电位差。

(2)、影响因素:由电极材料决定,不受其它任何辅助材料影响。

2、 电压特性

1)、开路电压:用电压表直接测量的正、负极两端的电压。

E = V – I R

2)、工作电压范围:2.75 ~ 4.2 volt。

3)、额定电压:3.6 volt。

4)、平均工作电压: 3.72 volt。

5)、影响电压特性的基本因素

(1)、电极材料;(2)、电极配方;(3)、电池设计;

4、 工作电流:

1)、电极的极化:由于电池电极上有电流通过,导致电极电位偏离平衡状态。 a、欧姆极化:电池材料的电阻影响。

b、电化学极化:得失电子的难易,导致电极电位偏离平衡状态。

c、浓差极化:由于离子迁移速度慢,导致电极电位偏离平衡状态。

2)、极化与电流的关系:ie

2)、工作电流的确定: 《 ic; 2-3 mA/cm2;

3》、影响工作电流的因素

(1)、电极配方,导电材料性能、用量、粘合剂用量。

(2)、极片的面积;

(3)、极片压实密度;

(4)、钝化膜的厚度;

A.锂动力电池的主要构成

(1) 电池盖

(2) 正极----活性物质为氧化钴锂

(3) 隔膜----一种特殊的复合膜

(4) 负极----活性物质为碳

(5) 有机电解液

(6) 电池壳

B. 锂动力电池的优越性能

我们经常说的锂离子电池的优越性是针对于传统的镉镍电池(Ni/cd)和氢镍电池(Ni/cd)来讲的。那么,锂离子电池究竟好在哪里呢?

(1)工作电压高 (2)比能量大 (3)循环寿命长 (4)自放电率低 (5)无记忆效应(6)无污染

C.锂动力电池的组装过程

锂动力电池的工艺及技术要求非常严格、复杂,这里只能简单介绍一下其中的几个主要工序。

(1) 制浆

用专门的溶剂和粘贴剂分别与粉末状的正负极活性物质混合,经高速搅拌均匀后,制成浆状的正负极物质。

(2) 涂膜

将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔的表面,烘干,分别制成正极极片和负极极片。 (3) 装配

按正极片-隔膜-负极片-隔膜自上而下的顺序放好,经卷绕制成电池极芯,再经注入电解液、封口等工艺过程,即完成电池的装配过程,制成成品电池。

(4) 化成

用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试,对每一只电池都进行检测,筛选出合格的成品电池,待出厂。

D.锂动力电池的安全特性

锂动力电池已非常广泛地应用于人们的日常生活中,所以它的安全性能绝对应该是锂离子电池的第一项考核指标。对于锂动力电池安全性能的考核指标,国际上规定了非常严格的标准,一只合格的锂离子电池在安全性能上应该满足以下条件。

(1) 短路:不起火,不爆炸;

(2) 过充电:不起火,不爆炸

(3) 热箱试验:不起火,不爆炸(150℃恒温10min)

(4) 针刺:不爆炸(用直径3mm钉穿透电池)

(5) 平板冲击:不起火,不爆炸(10kg重物自1米高处砸向电池)

(6) 焚烧:不爆炸(煤气火焰烧烤电池)


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