Short communication
Li 3VO 4/N-doped graphene with high capacity and excellent cycle stability as anode for lithium ion batteries
Shibing Ni a ,b ,Jicheng Zhang a ,Jianjun Ma a ,Xuelin Yang a ,b ,*,Lulu Zhang a ,b
a College of Materials and Chemical Engineering,China Three Gorges University,8Daxue Road,Yichang,Hubei 443002,China b
Hubei Provincial Collaborative Innovation Center for New Energy Microgrid,China Three Gorges University,China
h i g h l i g h t s
g r a p h i c a l a b s t r a c t
Li 3VO 4nanoparticles embed in N-doped graphene is prepared.
Small size of Li 3VO 4can improve the lithium ion diffusion ef ?ciency.
N-doped graphene in the composite can enhance the electronic conductivity.
The Li 3VO 4/N-doped graphene ex-hibits superior electrochemical
performance.
a r t i c l e i n f o
Article history:
Received 27May 2015Received in revised form 10July 2015
Accepted 17July 2015
Available online 31July 2015Keywords:
Lithium vanadate Anode
Lithium ion battery N doped graphene
a b s t r a c t
Li 3VO 4/N-doped graphene with unique architecture of Li 3VO 4nanoparticles embed in N-doped graphene is successfully prepared via a facile method,which shows superior electrochemical performance as anode for Li-ion batteries.At a speci ?c current of 0.15A g à1,it delivers discharge and charge capacities of 550and 429mAh g à1in the initial cycle,which maintain of 478and 476mAh g à1after 100cycles.After 150cycles at various speci ?c currents from 0.1to 2.0A g à1,the discharge capacity can restore to 487mAh g à1when reverting the speci ?c current to 0.1A g à1.Meanwhile,even after 900cycles at a speci ?c current of 2.0A g à1,the Li 3VO 4/N-doped graphene electrode can deliver discharge and charge capacities of 195and 193mAh g à1.
?2015Elsevier B.V.All rights reserved.
1.Introduction
Lithium vanadate,Li 3VO 4is a new promising anode material for Li-ion batteries,which shows safer discharge plateau than graphite and lower voltage plateau and higher capacity than Li 4Ti 5O 12[1].As an ionic conduction material,one of the main restriction of its
application in Li-ion batteries is the low electronic conductivity [1,2].Combining it with carbon materials such as graphene,carbon nanotubes,amorphous carbon and natural graphite are testi ?ed to be effective ways to improve the electronic conductivity of Li 3VO 4[2e 7],which have distinctly improved the electrochemical per-formance.Meanwhile,the lithium ion diffusion process also has important effect on the electrochemical performance of Li 3VO 4,which shows close relationship with the size of Li 3VO 4particles [1].The smaller the size of Li 3VO 4particles is,the higher the lithium ion diffusion ef ?ciency shows.Previous study has demonstrated that solution based methods such as solution precipitation,
*Corresponding author.College of Materials and Chemical Engineering,China Three Gorges University,8Daxue Road,Yichang,Hubei 443002,China.Tel./fax:+867176397505.
E-mail addresses:shibingni07@https://www.doczj.com/doc/8b12634610.html, (S.Ni),xlyang@https://www.doczj.com/doc/8b12634610.html, (X.
Yang).Contents lists available at ScienceDirect
Journal of Power Sources
journal h omepage:www.elsevier.co m/lo cate/jp owsou
r
https://www.doczj.com/doc/8b12634610.html,/10.1016/j.jpowsour.2015.07.0530378-7753/?2015Elsevier B.V.All rights reserved.
Journal of Power Sources 296(2015)377e 382
hydrothermal and sol e gel method are bene?cial to reduce the size of Li3VO4[1,8e10],which can improve the speci?c capacity of Li3VO4.Thus it is reasonable to believe that combining the advan-tages of improving the electronic conductivity and reducing the size of Li3VO4can further improve its electrochemical performance of Li3VO4.
In our previous study,we fabricated Li3VO4via hydrothermal pretreatment and subsequent sintering[8].It is interesting that a solution phase was obtained after hydrothermal pretreatment, which is bene?cial to improve the homogeneity of?nal products. Here in this paper,we report the preparation of Li3VO4/N-doped graphene by introducing graphite oxide in hydrothermal reaction. During the formation of Li3VO4precursor solution,graphite oxide was simultaneously reduced into graphene,accompanied by an in situ ammoni?cation owing to the decomposition of hexamethy-lenetetramine[11].In the subsequent sintering process,the gen-eration of Li3VO4and the doping of N in graphene occurs simultaneously[8,11].The presence of graphene can suppress the growth of Li3VO4particles,whereas the formation of Li3VO4can mitigate the aggregation of graphene.Finally,a unique architecture of Li3VO4particles with mean size about40nm embed in gra-phenes was obtained.In the Li3VO4/N-doped graphene composite architecture,the small size of Li3VO4is a guarantee of high elec-trochemical activity,and the N-doped graphene can provide high electronic conductivity for the composite.As results,the as-prepared Li3VO4/N-doped graphene shows superior electro-chemical performance as anode for Li-ion batteries owing to combined advantages of high electronic conductivity and high lithium ion diffusion ef?ciency.
2.Experimental section
2.1.Sample preparation
V2O5,Li2CO3and hexamethylenetetramine were analytical grade and purchased from Shanghai Chemical Reagents.Graphite oxide was purchased from Jichang nanotechnology corporation.In a typical procedure,1mmol V2O5,3mmol Li2CO3and5mmol hexamethylenetetramine were added in30ml distilled water and stirred for30min until a homogeneous yellowy suspension was formed.Meanwhile,0.027g graphene oxide power was added in 10ml distilled water and ultraphonically treated for30min.Then the graphite oxide solution was added into the suspension drop by drop under stirring.After that,the mixed suspension was trans-ferred into a50ml te?onlined autoclave,distilled water was sub-sequently added to80%of its capacity.The autoclave was at last sealed and placed in an oven,heated at120 C for24h.After hy-drothermal reaction,the homogeneous solution was dried and sintered in N2atmosphere at550 C for5h.
2.2.Structure and morphology characterization
The structure and morphology of the resulting products were characterized by X-Ray powder diffraction(Rigaku Ultima IV Cu K a radiation l?1.5406?),?eld-emission scanning electron micro-scopy(FE-SEM JSM7500F,JEOL),and transmission electron mi-croscopy(TEM,FEI,Tecnai G2F30)equipped with selected area electron diffraction(SAED).
2.3.Electrochemical characterization
For fabricating Li-ion batteries,the as-prepared Li3VO4/N-doped graphene was dried at120 C for24h in vacuum oven.Coin-type cells(2025)of Li/1M LiPF6in ethylene carbonate,dimethyl car-bonate and diethyl carbonate(EC/DMC/DEC,1:1:1v/v/v)/Li3VO4/G were assembled in an argon-filled dry box(MIKROUNA,Super 1220/750,H2O<1.0ppm,O2<1.0ppm).A Celgard2400micro-porous polypropylene was used as the separator membrane.Gal-vanostatic charge/discharge test was characterized on a multichannel battery test system(LAND CT2001A)in the voltage region between0.02and3V.The cyclic voltammetry measurement of the electrodes(vs.Lit/Li)was carried out on a CHI660C elec-trochemical workstation at a scan rate of0.2mV sà1between0and 3V.Electrochemical impedance spectroscopy measurements were performed on CHI660C electrochemical workstation under open circuit conditions over a frequency range from0.01Hz to100kHz by applying an AC signal of5mV in amplitude throughout the tests. Equivalent circuit?tting of EIS data was carried out via ZsimpWin software.
3.Results and discussion
Typical XRD pattern of the as-prepared products is shown in Fig.1(a).As seen,the diffraction peaks located at16.3 ,21.5 , 22.8 ,24.3 ,28.2 ,32.9 ,36.3 ,37.7 ,43.9 ,49.7 ,58.6 ,64.1 , 66.2 and71.0 can be attributed to the(100),(110),(011),(101), (111),(200),(002),(201),(220),(202),(320),(141),(203)and (322)faces of orthorhombic Li3VO4with lattice constants a?6.319?,b?5.448?and c?4.940?,which is in good agreement with JCPDS,no.38-1247.Fig.1(b)is the Raman spec-trum of the products,which exhibits two strong peaks near1358 and1601cmà1that correspond to disorder phase(D-band)and graphite phase(G-band)of carbon[6],originating from graphene in the composite.Meanwhile,the composition of the Li3VO4/ graphene was also characterized by XPS.As shown in Fig.1(c),the survey spectrum con?rms the presence of O,V,N and C in the products.The high resolution spectrum of V2p is shown in Fig.1(d),which can be divided into four peaks.The peaks at525 and517.4eV can ascribe to V2p1/2and V2p3/2of V5tspin-orbit levels,whereas the peaks at521.9and516.6eV can be attrib-uted to V2p1/2and V2p3/2of V4tspin-orbit levels[12].Fig.1(e)is the high resolution spectrum of C1s,which is?tted by three peaks.The strong peak at284.5eV corresponds to the C e C bond in graphite-like sp2C[13e15],the peak near285.7can ascribe to C e N or C^N[16,17],and the peak near289.7eV can be attributed to O e C]O chemical bonds[16,18].The high resolution spectrum of N1s is shown in Fig.1(f),which can be divided into three peaks. The peaks near397.8and400.1eV correspond to pyridinic and pyrrolic N,respectively,and the peak near398.9eV can ascribe to C e N or C^N[13,16,19].Combined the results of XRD,Raman and XPS,it can be concluded that Li3VO4/N-doped graphene is suc-cessfully prepared.Meanwhile,the weight of graphene in the composite is studied via thermal analysis,which is about15.6% (TG and DSC curves see ESI,Fig.S1).
Fig.2(a)is a low magni?cation TEM image of the obtained Li3VO4/N-doped graphene,which exhibits a large number of nano?akes with diameter of several micrometers,in which a large number of nanoparticles embed.A high magni?cation TEM image of the Li3VO4/N-doped graphene is shown in Fig.2(b),which sug-gests these nanoparticles are of mean size about40nm,exhibiting good combination with the nano?akes.For further studying the microstructure of the Li3VO4/N-doped graphene,a HRTEM image of the Li3VO4/N-doped graphene is shown in Fig.2(c),which exhibits clear architecture of nanoparticles embed in nano?akes.As seen, the interplanar spacing for the nanoparticle is about0.38nm, which corresponds to the(011)face of orthorhombic Li3VO4. Meanwhile,long lattice fringes can be clearly seen(the blue line areal),which can ascribe to graphene in the composite.Fig.2(d)is a SAED pattern of the Li3VO4/N-doped graphene.As seen,irregular diffraction spots demonstrate the polycrystalline characteristics of
S.Ni et al./Journal of Power Sources296(2015)377e382 378
the Li 3VO 4,whereas the regular diffraction spots that distributed as ring correspond to graphene in the composite.
Galvanostatic charge/discharge cycling was carried out in the potential window of 0.02e 3.0V versus Li.Fig.3(a)shows the capacity retention and the initial three and the 100th charge/discharge voltage profiles of the Li 3VO 4/N-doped graphene elec-trode at a speci ?c current of 0.15A g à1.As seen,the initial discharge curve differs slightly from the subsequent ones,showing two sloping potential regions (2.5e 0.8and 0.8e 0.02V),which correspond to the insertion of lithium ions into Li 3VO 4and the formation of solid electrolyte interface (SEI)[3,6].The subse-quent discharge curves show similar pro ?le with two sloping potential regions (2.5e 0.4and 0.4e 0.02V),accompanied by ca-pacity attenuation.The initial three and the 100th charge curves exhibit similar pro ?le with a sloping potential region (0.8e 2.5V),which corresponds to the extraction of lithium ions from Li 3tx VO 4[3,6].The initial discharge and charge capacities are 550and 429mAh g à1,respectively,and the irreversible capacity originates from the formation of SEI [1,8].Remarkably,the Li 3VO 4/N-doped graphene electrode shows superior cycle performance,which delivers discharge and charge capacities of 478and 476mAh g à1after 100cycles.The capacity and cycle stability of the Li 3VO 4/N-doped graphene shows distinct improvement than those reported in literature (capacity comparison see ESI,Table S1y )[1e 3,8e 10,20,21].The cyclic voltammetric (CV)curves of the Li 3VO 4/N-doped graphene electrode were tested over a voltage region 0e 3.0V at a scan rate of 0.2mV s à1.As shown in Fig.3(b),the profiles of CV curves for the 2nd and 3rd cycle are similar,whereas an obvious difference between the ?rst and subsequent two cycles is found.In the 1st cathodic scan,three obvious reduction peaks at around 0.71,0.52and 0.35V are observed,which correspond to the lithiation process that can be described as:xLi ttLi 3VO 4txe à/Li 3tx VO 4[3,6e 9].Remarkably,it is the ?rst observation of clear reduction peak near 0.35V,which demonstrates more suf ?cient lithiation of the Li 3VO 4/N-doped graphene [3].The reduction peaks shift to 0.48and 0.76V in the 2nd cathodic scan and then shift to 0.54and 0.84V in the 3rd cycle,which can be ascribed to the activation of the Li 3VO 4
/N-
Fig.1.(a)XRD patterns,(b)Raman spectrum and (c)e (f)XPS spectra of Li 3VO 4/N-doped graphene.(c)The survey spectrum.High resolution spectrum of (d)V2p,(e)C1s and (f)N1s.
S.Ni et al./Journal of Power Sources 296(2015)377e 382379
doped graphene electrode,being similar to those of Li 3VO 4re-ported in literature [3,6e 9].The pro ?les for the initial three anodic scan are similar,showing two oxidation peaks near 1.37and 1.64V,which are attributed to the delithiation process that can be described as:Li 3tx VO 4/xLi ttLi 3VO 4txe à[3,6,8,9].Generally,pristine Li 3VO 4usually shows one oxidation peak near 1.36V [8,10,11,20],whereas C coated Li 3VO 4shows additional weak peak near 1.6V.Noticeably,it is the ?rst observation of clear oxidation peak near 1.64V,further demonstrating more suf ?cient delithiation [3].The enhanced lithiation/delithiation of the Li 3VO 4/N-doped graphene may be relevant to both the speci ?c architecture and N doping.The capacity contribution of the Li 3VO 4in the composite is enhanced owing to the speci ?c architecture.The small size of Li 3VO 4and the good contact between Li 3VO 4and graphene can provide high lithium ion storage activity and elec-tronic conductivity (EIS spectra of pristine Li 3VO 4and Li 3VO 4/N-doped graphene see ESI,Fig.S2(a)y ),which results in enhanced electrochemical reaction kinetics,facilitating the lithiation/deli-thiation process.Meanwhile,N-doping can effectively enhance the capacity contribution of graphene in the composite,which is similar to that of N doped disordered carbon [22].Fig.3(c)shows the discharge and charge curves of the Li 3VO 4/N-doped graphene electrode at various speci ?c currents from 0.1to 2.0A g à1.Along with the increasing of speci ?c current,the discharge potential decreases and the charge potential increases due to enhanced polarization [23,24].When reverting the speci ?c current to 0.1A g à1,the voltage polarization disappears,suggesting repeat-able lithiation/delithiation process.As shown in the rate capability in Fig.2(d),the 10th discharge capacity is 491,453,398,319,268and 209mAh g à1at speci ?c current of 0.1,0.2,0.5,1.0,1.5and 2.0A g à1,respectively.After that,the discharge capacity can
restore to 487mAh g à1when reverting the speci ?c current to 0.1A g à1,suggesting good recover ability.The Li 3VO 4/N-doped graphene also exhibits excellent long cycle performance.As shown in Fig.3(e),after 900cycles at a speci ?c current of 2.0A g à1,it can deliver discharge and charge capacities of 195and 193mAh g à1,respectively.The superior electrochemical perfor-mance of the Li 3VO 4/N-doped graphene can be attributed to two aspects.Firstly,the lithiation/delithiation of the Li 3VO 4/N-doped graphene is enhanced owing to the speci ?c architecture and N doping.Secondly,the structure stability of the Li 3VO 4/N-doped graphene in cycling can be improved owing to the good contact between Li 3VO 4and graphene (EIS spectra of Li 3VO 4/N-doped graphene under different state see ESI,Fig.S2(b)y ).As results,the Li 3VO 4/N-doped graphene exhibits both high reversible capacity and excellent cycle stability.4.Conclusions
In summary,Li 3VO 4/N-doped graphene with unique architec-ture of Li 3VO 4nanoparticles embed in graphene nano ?akes was successfully prepared via hydrothermal pretreatment and subse-quent sintering.The Li 3VO 4/N-doped graphene shows superior electrochemical performance as anode for Li-ion batteries owing to the enhanced lithium ion diffusion and electron transfer ef ?ciency.It delivers discharge and charge capacities of 478and 476mAh g à1after 100cycles at a speci ?c current of 0.15A g à1.The combined advantages of high reversible capacity,superior cycle stability,appropriate charge/discharge plateaus and facile fabrication method that can be easily scale up demonstrate great potential of the as-prepared Li 3VO 4/N-doped graphene as anode for high per-formance Li-ion
batteries.
Fig.2.(a)Low and (b)high magni ?cation TEM images,(c)HRTEM image and (d)SAED pattern of the Li 3VO 4/N-doped graphene.
S.Ni et al./Journal of Power Sources 296(2015)377e 382
380
Acknowledgments
We gratefully acknowledge the ?nancial support from Natural Science Foundation of China (NSFC,51302152,51272128and 51302153).Moreover,the authors are grateful to Dr.Jianlin Li at Three Gorges University for his kind support to our research.
Appendix A.Supplementary data
Supplementary data related to this article can be found at https://www.doczj.com/doc/8b12634610.html,/10.1016/j.jpowsour.2015.07.053.
References
[1]H.Q.Li,X.Z.Liu,T.Y.Zhai, D.Li,H.S.Zhou,Adv.Energy Mater.3(2012)
428e 432.
[2]Z.Shi,J.Z.Wang,S.L.Chou,D.Wexler,H.J.Li,K.Ozawa,H.K.Liu,Y.P.Wu,Nano
Lett.13(20)(2013)4715e 4720.
[3]Z.Y.Liang,Y.M.Zhao,L.Z.Ouyang,Y.Z.Dong,Q.Kuang,X.H.Lin,X.D.Liu,
D.L.Yan,J.Power Sources 252(2014)244e 247.
[4]Q.D.Li,J.Z.Sheng,Q.L.Wei,Q.Y.An,X.J.Wei,P.F.Zhang,L.Q.Mai,Nanoscale 6
(2014)11072e 11077.
[5]J.Liu,P.J.Lu,S.Q.Liang,J.Liu,W.J.Wang,M.Lei,S.S.Tang,Q.Yang,Nano
Energy 12(2015)709e 724.
[6]Z.L.Jian,M.B.Zheng,Y.L.Liang,X.X.Zhang,S.Gheytani,https://www.doczj.com/doc/8b12634610.html,n,Y.Shi,Y.Yao,
https://www.doczj.com/doc/8b12634610.html,mun.51(2015)229e 231.
[7]S.B.Ni,X.H.Lv,J.C.Zhang,J.J.Ma,X.L.Yang,L.L.Zhang,Electrochim.Acta 145
(2014)327e 334.
[8]S.B.Ni,X.H.Lv,J.J.Ma,X.L.Yang,L.L.Zhang,J.Power Sources 248(2014)
122e 129
.
Fig.3.Electrochemical performance of Li 3VO 4/N-doped graphene electrode.(a)The charge/discharge curves for the initial three and the 100th cycles and capacity retention at a speci ?c current of 0.15A g à1.(b)Cyclic voltammograms at a scan rate of 0.2mV s à1.(c)Representative charge and discharge curves at various speci ?c current.(d)Capacity retention at various speci ?c currents.(e)Long cycle performance at a speci ?c current of 2.0A g à1.
S.Ni et al./Journal of Power Sources 296(2015)377e 382381
[9]Z.Y.Liang,Z.P.Lin,Y.M.Zhao,Y.Z.Dong,Q.Kuang,X.H.Lin,X.D.Liu,D.L.Yan,
J.Power Sources274(2015)345e354.
[10]W.T.Kim,B.K.Min,H.C.Choi,Y.J.Lee,Y.U.Jeong,J.Electrochem.Soc.161
(2014)A1302e A1305.
[11]J.H.Kim,D.Bhattacharjya,J.S.Yu,J.Mater.Chem.A2(2014)11472e11479.
[12]G.Silversmit,D.Depla,H.Poelman,G.B.Marin,R.D.Gryse,J.Electron Spec-
trosc.Relat.Phenom.135(2010)167e175.
[13] D.C.Wei,Y.Q.Liu,Y.Wang,H.L.Zhang,L.P.Huang,G.Yu,Nano Lett.9(2009)
1752e1758.
[14]Z.S.Wu,A.Winter,L.Chen,Y.Sun,A.Turchanin,X.L.Feng,K.Müllen,Adv.
Mater.24(2012)5130e5135.
[15]H.Ming,J.Ming,X.W.Li,Q.Zhou,L.L.Jin,Y.Fu,J.Adkins,Z.H.Kang,J.W.Zheng,
RSC Adv.3(2013)15613e15617.
[16]Y.Qiao,X.L.Hu,Y.Liu,C.J.Chen,H.H.Xu,D.F.Hou,P.Hu,Y.H.Huang,J.Mater.
Chem.A1(2013)10375e10381.[17]L.Zhao,Y.S.Hu,H.Li,Z.X.Wang,L.Q.Chen,Adv.Mater.23(2011)1385e1388.
[18] C.Y.Ding,X.R.Qian,G.Yu,X.H.An,Cellulose17(2010)1067e1077.
[19]X.Gu,J.Yue,L.Chen,S.Liu,H.Y.Xu,J.Yang,Y.T.Qian,X.B.Zhao,J.Mater.
Chem.A3(2015)1037e1041.
[20]W.T.Kim,Y.U.Jeong,Y.J.Lee,Y.J.Kim,J.H.Song,J.Power Sources244(2013)
557e560.
[21]S.B.Ni,X.H.Lv,J.J.Ma,X.L.Yang,L.L.Zhang,Electrochim.Acta130(2014)
800e804.
[22]Y.P.Wu,A.B.Fang,Y.Y.Jiang,J.Power Sources75(1998)201e206.
[23] B.Varghese,M.V.Reddy,Z.Yanwu, C.S.Lit,T.C.Hoong,G.V.S.Rao,
B.V.R.Chowdari, A.T.S.Wee,
C.T.Lim, C.H.Sow,Chem.Mater.20(2008)
3360e3367.
[24]X.H.Wang,X.W.Li,X.L.Sun,F.Li,Q.M.Liu,Q.Wang,D.Y.He,J.Mater.Chem.
21(2011)3571e3573.
S.Ni et al./Journal of Power Sources296(2015)377e382 382
本科毕业论文（设计、创作） 题目：锂电池的充放电系统 学生姓名：学号：1002149 所在院系：专业：电气工程及其自动化入学时间：2010 年9 月导师姓名：职称/学位：副教授/硕士导师所在单位： 完成时间：2014 年 5 月安徽三联学院教务处制
锂电池的充放电系统 摘要：随着时代的发展，便携化设备应用的越来越广泛，而锂电池则成为便携化设备的主要的电源支持。锂电池与其他二次电池不同的是更需更安全高效的充电控制要求，因为这些特点让锂电池在实际的使用中有很多不便。因此，基于特征的锂离子电池的充电和放电特性，锂离子电池充电的充电过程和控制单元的的发展趋势，本文设计出了一款智能充放电系统。本文设计的控制单元大部分是由基于MAX1898的充电电路和AT89C51的控制单元构造而成。以LM7805 为MAX1898与AT89C51提供电源支持。本文还提供了用于锂离子电池的充电和放电控制系统的程序框图和功能。 锂离子充电电池和锂离子电池，微控制器，发电，转换和电压隔离光耦部分，放电特性充电芯片，锂离子电池充电电路设计，锂离子电池的程序设计充电作为主要内容本文。 关键词：单片机、MAX1898、AT89C51
Li-ion battery charge and discharge system Abstract：With the progress of the times, portable device applications more widely, and lithium battery becomes more portable equipment's main power supply support. Lithium secondary batteries with other difference is safer and more efficient charging needs control requirements , because these features make lithium batteries have a lot of inconvenience in actual use . Therefore, The body on the characteristics of lithium ion rechargeable electric discharge pool,the development trend of lithium-ion battery charging process and control unit , the paper designed an intelligent charging and discharging system . This design of the control unit is constructed from long MAX1898 -based charging circuit and a control unit from AT89C51 . Provide power supply support for LM7805 MAX1898 with AT89C51. This article also provides a block diagram and function for lithium-ion battery charge and discharge control system. Lithium- ion battery characteristics , charge and discharge characteristics of lithium -ion batteries , the introduction of lithium-ion battery charging circuit design, rechargeable lithium-ion battery is designed to generate part of the program the microcontroller parts, power supply , voltage conversion and opto-isolated part of the charging chip , etc. as the main content of the paper . Key words: SCM,STC89c51, MAX1898
2017年三元锂电池行业前景 分析报告 (此文档为word格式，可任意修改编辑！） 2017年8月
正文目录 一、全球视角：汽车电动化浪潮来袭，新能源汽车产业崛起 (6) （一）全球的汽车电动化浪潮正在来袭 (6) （二）我国已成为全球最大的新能源汽车消费国 (9) 二、我国情况：政策风云发幻，产业运行砥砺前行 (11) （一）政策引领我国新能源汽车行业砥砺前行 (12) （二）新能源汽车产销量逐步恢复，下半年逐月增长 (14) 三、三元锂电池大势所趋，行业回暖高增长可持续 (15) （一）三元锂具备高能量密度，引领电池技术发展方向 (17) （二）三元锂贴合政策要求，推荐目录见微知著 (19) 2.1 补贴政策——高能量密度电池车型可获得1.1~1.2倍补贴 (20) 2.2 积分政策——高能量密度电池车型获得1.2倍积分概率更大 (21) 2.3推荐目录——三元锂电池比例提升至约70% (23) （三）海外Model 3放量在即，指明三元锂方向 (26) （四）三元锂材料价格已进入上行通道，印证行业需求持续回暖 (28) （五）三元锂需求测算，到2020年渗透率达80%，复合增速88% (30) 四、湿法隔膜锦上添花，逐步突破海外封锁 (33) （一）隔膜决定电池安全性能，行业壁垒较高 (33) （二）湿法隔膜能够提升能量密度，干法工艺转湿法有难度 (35) （三）湿法隔膜国产化率有望稳步提升，未来三年需求持续增长 (39) 五、主要公司分析 (40) （一）当升科技 (40) （二）国轩高科 (41) （三）科恒股份 (42) （四）创新股份 (44) 六、风险提示 (45)
纽扣电池型号对照表 扣式电池button battery 总高度小于直径的圆柱形电池，形似纽扣或硬币 纽扣电池的型号通常是在纽扣电池的背面由字母和阿拉伯数字组成。下面例举两种材料的纽扣电池的型号对照表。 纽扣电池新旧型号对照表 LR---水银--1.5V，SR---氧化银--1.55V，CR---锂电--3V，ZA---锌空--1.4V 氧化银纽扣电池是最常用的手表电池，绝大部分的手表使用的是氧化银纽扣电池。新电池的电压一般在1.55V到1.58V之间，电池的保质期是3年。在一块运行良好的手表上使用其运行时间一般不低于两年。 纽扣锂电池，3V锂纽扣电池多使用于防盗器，门禁，电脑等处，有的手表也配备锂电池。锂电池的保质期为7年，在一般情况下用户一般不用担心电池过期。 瑞士的氧化银纽扣电池型号为3##，日本的型号通常是SR###SW，或SR###W（#代表一个阿拉伯数字）。纽扣锂电池的型号通常为CR####。不同材料的纽扣电池，其型号规格也就不同。 大小尺寸mm 瑞士型号 = 日本型号 4.8 x 1.6 mm 337＝SR416SW 5.8 x 1.2 mm 335＝SR512SW 5.8 x 1.6 mm 317＝SR516SW 5.8 x 2.1 mm 379＝SR521SW 5.8 x 2.6 mm 319＝SR527SW 6.8 x 1.4 mm 339＝SR614SW
6.8 x 1.6 mm 321＝SR616SW 6.8 x 2.1 mm 364＝SR621SW 6.8 x 2.6 mm 377＝SR626SW 7.9 x 1.2 mm 346＝SR712SW 7.9 x 1.4 mm 341＝SR714SW 7.9 x 1.6 mm 315＝SR716SW 7.9 x 2.1 mm 362＝SR721SW 7.9 x 2.6 mm 397＝SR726SW 7.9 x 3.1 mm 329＝SR731SW 7.9 x 3.6 mm 384＝SR741SW 7.9 x 5.4 mm 309＝SR754SW 9.5 x 1.6 mm 373＝SR916SW 9.5 x 2.1 mm 371＝SR920SW 9.5 x 2.6 mm 395＝SR927SW 9.5 x 3.6 mm 394＝SR936SW 11.6 x 1.6 mm 366＝SR1116SW 11.6 x 2.1 mm 381＝SR1120SW 11.6 x 3.1 mm 390＝SR1130SW 11.6 x 3.6 mm 344＝SR1136SW 11.6 x 4.2 mm 301＝SR1143SW 11.6 x 5.4 mm 303＝SR1144SW 锂-二氧化锰纽扣电池型号对照表——CR系列
智能型锂电池管理系统（BMS） 产品简介 【系统功能与技术参数】 晖谱智能型电池管理系统（BMS），用于检测所有电池的电压、电池的环境温度、电池组总电流、电池的无损均衡控制、充电机的管理及各种告警信息的输出。特性功能如下： 1.自主研发的电池主动无损均衡专利技术 电池主动无损均衡模块与每个单体电芯之间均有连线，任何工作或静止状态均在对电池组进行主动均衡。均衡方式是通过一个均衡电源对单只电芯进行补充电，当某串联电池组中某一只单体电芯出现不平衡时对其进行单独充电，充电电流可达到5A，使其电压保持和其它电芯一致，从而弥补了电芯的不一致性缺陷，延长了电池组的使用时间和电芯的使用寿命，使电池组的能源利用率达到最优化。 2.模块化设计 整个系统采用了完全的模块化设计，每个模块管理16只电池和1路温度，且与主控制器间通过RS485进行连接。每个模块管理的电池数量可以从1～N（N≤16）只灵活设置，接线方式采用N＋1根；温度可根据需要设置成有或无。 3.触摸屏显示终端 中央主控制器与显示终端模块共同构成了控制与人机交互系统。显示终端使了带触摸按键的超大真彩色LCD屏，包括中文和英文两种操作菜单。实时显示和查看电池总电压、电池总电流、储备能量、单体电池最高电压、单体电池最低电压、电池组最高温度，电池工作的环境温度，均衡状态等。 4.报警功能 具有单只电芯低电压和总电池组低电压报警延时功能，客户可以根据自己的需求，在显示界面中选择0S～20S间的任意时间报警或亮灯。 5.完善的告警处理机制 在任何界面下告警信息都能以弹出式进行滚动显示。同时，还可以进入告警信息查询界面进行详细查询处理。 6.管理系统的设置 电池电压上限、下限报警设置，温度上限报警设置，电流上限报警设置，电压互差最大上限报警设置，SOC初始值设置，额定容量，电池自放电系数、充电机控制等。 7.超大的历史数据信息保存空间 自动按时间保存系统中出现的各类告警信息，包括电池的均衡记录。 8.外接信息输出 系统对外提供工业的CANBUS和RS485接口，同时向外提供各类告警信息的开关信号输出。 9.软件应用 根据需要整个系统可以提供PC管理软件，可以将管理系统的各类数据信息上载到电脑，进行报表的生成、图表的打印等。 10.参数标准 电压检测精度：0.5％ 电流检测精度：1％ 能量估算精度：5％
锂电池行业分析 目录 一、锂电池概述 (2) 1、锂电池构成 (2) 2、锂电池产业链 (2) 二、锂电池行业生命周期 (3) 三、锂电池行业市场现状 (4) 1、3C类产品锂电池市场 (4) 2、新能源汽车锂电池市场 (4) 四、锂电池主要材料行业市场现状 (5) 1、正极材料 (6) 2、负极材料 (8) 3、隔膜材料 (10) 4、电解液 (10) 五、锂电池材料技术特点及技术趋势 (11) 六、动力电池市场前景 (12) 1、国家对汽车动力电池的产能门槛要求 (12) 2、动力电池技术发展路线 (13) 3、纯电动汽车发展 (13) 4、锂电池的竞争格局 (14)
一、锂电池概述 1、锂电池构成 锂离子电池：是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。 锂电池材料主要由正极材料、负极材料、隔膜和电解液四大材料组成，此外还有电池外壳。 2、锂电池产业链 锂电池产业链经过二十年的发展已经形成了一个专业化程度高、分工明晰的产业链体系。 正负极材料、电解液和隔膜等材料厂商为锂离子电池产业链的上游企业，为锂离子电芯厂商提供原材料。 电芯厂商使用上游电芯材料厂商提供的正负极材料、电解液和隔膜生产出不同规格、不同容量的锂离子电芯产品；模组厂商根据下游客户产品的不同性能、使用要求选择不同的锂离子电芯、不同的电源管理系统方案、不同的精密结构件、不同的制造工艺等进行锂离子电池模组的设计与生产。
储能型磷酸铁锂电池规格书STORAGE LiFePO4 BATTERY SPECIFICATIONS 客户名称(Customer)： 产品型号(Type)： CF12V80Ah 发行日期(Issuing Date)：
1. 适用范围(Product Scope) 本规格书描述了锂离子二次电池的技术要求、测量方法、运输、储存及注意事项。 This Specification describes the requirements of the lithium ion rechargeable battery supplied by 2. 电池组特性 (Battery Group Specifications)
单只电芯曲线图feature curve for single cell 3. 技术要求(Technical Requirements) 测试条件(除特别规定) Testing Conditions (unless otherwise specified) 温度Temperature: 15~35℃ 相对湿度Relative Humidity: 45%~75% 大气压Atmospheric pressure: 86~106Kpa 充放电性能 (Electrical Characteristics)
环境性能 (Environmental Characteristic) 机械性能(Mechanical characteristics)
安全性能(Safe Characteristic)
4 电池组基本性能 (Basic Characteristics of Battery) 5 电池组保护功能要求 (Battery Required Protection Functions) To insure the safety, charger and the protection circuit shall be satisfied the items below. As safety device, please use in combination with the temperature fuse. The standard charge method is CC/CV (constant current/constant voltage) 为确保安全,充电器和保护电路应符合以下要求。同时请使用装有热熔保险丝的安全装置。标准充电方法为CC/CV(恒流/恒压)
深圳中企智业投资咨询有限公司
中国锂电池行业上下游产业链分析 (最新版报告请登陆我司官方网站联系) 公司网址: https://www.doczj.com/doc/8b12634610.html, 1
目录 中国锂电池行业上下游产业链分析 (3) 第一节锂电池行业上下游产业链概述 (3) 第二节锂电池上游行业发展状况分析 (3) 一、上游原材料市场发展现状 (3) 1、正极材料 (4) 2、负极材料 (4) 3、电解液 (5) 4、隔膜 (6) 二、上游原材料供应情况分析 (6) 三、上游原材料价格走势分析 (7) 第三节锂电池下游行业需求市场分析 (7) 一、下游行业发展现状分析 (7) （1）手机市场 (8) （2）平板电脑和笔记本电脑市场 (8) （2）电动自行车市场 (9) 二、下游行业需求状况分析 (9) 三、下游行业需求前景分析 (10) 2
中国锂电池行业上下游产业链分析 第一节锂电池行业上下游产业链概述 锂电池上游是金属矿产资源，下游为各种数码产品、电动工具以及电动汽车行业。 图表- 1：锂电池行业产业链 锂电池上游材料包含正极材料、负极材料、电解液、隔膜以及其他材料，而其行业源头则为金属矿产资源行业。金属矿产资源行业为锂电池制造行业提供了锂、镍、锌等初始原料。 锂电池的下游客户包含电子产品行业、电动工具制造行业、新能源汽车制造业以及相关新能源存储行业。 除此之外，一个完整的锂电池产业链还应包括锂电池的回收利用。 第二节锂电池上游行业发展状况分析 一、上游原材料市场发展现状 目前中国在四大关键材料领域中，正极材料、负极材料和电解液都已逐步自给，只有隔膜材料还高度依赖进口，但是发展速度也非常快。 3
1.ABMS-EV系列电池管理系统 概述： ABMS-EV系列锂电池管理系统应用于纯电动大巴、混合动力大巴、纯电动汽车、混合动力汽车。采用层级设计，严格执行汽车相关标准，硬件平台全部采用汽车等级零部件，软件符合汽车编程规范。 2、ABMS-EV01电池管理系统： 2.1)概述： ABMS-EV01系列锂电池管理系统主要用于低速电动车，物流车，环卫车等，采用一体化设计，集电池电压温度检测，SOC估算，绝缘检测，均衡管理，保护，整车通信，充电机通信，及交流充电桩接口检测为一体，结构紧凑，功能完善。 2.2) 选型号说明： 2.3)技术参数： 2.4)产品外观：
3、ABMS-EV02电池管理系统： 3.1)概述： ABMS-EV02系列锂电池管理系统主要用于电动叉车，电动搬运车等快速充放电场合，采用一体化设计，集电池电压温度检测与保护，SOC估算，均衡管理，通信等功能。 3.2) 选型号说明： 3.3)技术参数：
3.4)产品外观：
4、ABMS-EV03电池管理系统： 4.1)概述： ABMS-EV03系列锂电池管理系统主要用于电动叉车，电动搬运车等需要快速充放电场合，采用一体化设计，集电池电压温度检测，SOC估算，均衡管理，保护，通信，LED电量指示，制热，制冷管理，双电源回路设计，充电机，车载电源独立供电。 4.2) 选型号说明：
4.3)技术参数： 4.4)产品外观： 5、ABMS-EK01电池管理系统：
5.1)概述： ABMS-EK01系列锂电池管理系统主要用于电动自行车，电动摩托车等，采用软硬件多重冗余保护等，充电MOS控制，放电继电器控制，实现慢充快放，一体化设计，集电池检测，SOC估算，保护，通信为一体。 5.2)选型说明： 5.3)技术参数:
电子化学品锂电池行业分析报告
目录 一、电子化学品产业链概览 (5) 1、中国电子化学品行业特点 (5) 2、电子化学品产能向中国转移已成为大势所趋 (6) 3、国家政策支持力度加大 (7) 4、中国电子化学品行业增速超全球 (8) 5、电子化学品各子行业分化明显 (8) 二、锂电池化学品：最具应用前景的电子化学品材料 (9) 1、锂电池化学品是最具应用前景的电子化学品材料 (9) 2、中国锂电材料行业下行趋势将反转，在全球价值链底部攀升 (12) 3、原材料碳酸锂行业集中度不断攀升，供需处于紧平衡 (13) 4、3C 领域是锂电发展主战场 (14) 5、移动互联网时代来临强力拉动锂电池尤其是聚合物锂电池大发展 (15) 6、动力电池发展缓慢而曲折 (16) 三、正极材料：高压钴酸锂、锰酸锂和三元材料发展迅猛 (22) 1、高电压高压实钴酸锂（LCO） (24) 2、锰酸锂和磷酸铁锂 (25) 3、高电压镍钴锰酸锂材料(NCM 三元材料) (26) 4、富锂高锰层状固溶体(OLO)和镍锰尖晶石（LNMS） (27) 四、负极材料：石墨类量增价跌，LTO发展空间广阔 (28) 1、钛酸锂(LTO) (30) 2、硅碳复合负极材料 (31) 3、硅合金负极材料 (32) 五、锂电隔膜：国内生产商快速成长，进口替代效应显现 (32) 六、锂电电解液：全球产能释放迅猛，中国厂商迅速崛起 (36) 七、行业重点公司简况 (41)
1、新宙邦：高速成长的电子化学品巨头 (41) 2、江苏国泰：快速发展的锂电电解液龙头 (43) 3、杉杉股份：综合性锂电巨头 (44) 4、沧州明珠：迅速崛起的锂电隔膜巨头 (45)
锂电池行业市场现状及预测分析报告 (2012-2016)
锂电池行业市场现状及预测分析报告 前言 锂电池性能优越，用途广泛，前景最为广阔。相对于铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池等二次电池，锂电池具有能量密度高、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应和绿色环保等突出优势。锂电池随着技术的不断进步已经在人们的生活中得到了广泛的应用，如便携式电子产品、新能源交通工具等领域。 工信部牵头制定的《节能与新能源汽车产业规划(2011-2020年)》已基本完成。发展新能源汽车已经上升为国家战略，国家已提出了发展方向、战略目标、主要任务及政策措施，新能源汽车发展正面临千载难逢的历史机遇。随着一系列新能源汽车扶持政策即将出台，中国新能源汽车在“十二五”期间将快速发展，届时将带动锂电池材料快速增长。 全球锂电行业现状：电芯和材料市场是日、韩、中占据绝对份额，日、韩企业的技术处于领先地位。全球锂电池产业目前主要集中在日本、中国和韩国，随着中国、韩国锂电池制造技术的开发和提升，日本锂电池出货量的比例在逐渐降低。中国锂电池材料企业发展迅速，但从综合技术实力来看，日、韩企业仍处于领先地位，中国落后日本大约2-3年时间，处于大而不强的阶段，具有较大提升空间。 目前整个市场对锂电在新能源汽车领域的应用前景已经有了很多论述。但是对锂电池在传统领域的应用前景的关心却很少。现在我们关心的是如果新能源汽车的发展进程低于预期，锂电产品在非汽车领域的需求是否能够支撑行业继续向前发展！带着这一问题，我们细致地研究了锂二次电池在目前的主要应用领域内的应用前景，结果让我们对锂电行业未来的发展充满信心。 本报告首先介绍了锂电池行业相关概述、中国锂电池产业运行环境等，接着分析了中国锂电池行业的现状，然后介绍了中国锂电池行业竞争格局。随后，报告对中国锂电池行业做了重点企业经营状况分析，最后分析了中国锂电池产业发展前景与投资预测。您若想对锂电池产业有个系统的了解或者想投资锂电池行
揭秘！锂电池制造工艺全解析 锂电池结构 锂离子电池构成主要由正极、负极、非水电解质和隔膜四部分组成。目前市场上采用较多的锂电池主要为磷酸铁锂电池和三元锂电池，二者正极原材料差异较大，生产工艺流程比较接近但工艺参数需变化巨大。若磷酸铁锂全面更换为三元材料，旧产线的整改效果不佳。对于电池厂家而言，需要对产线上的设备大面积进行更换。
锂电池制造工艺 锂电池的生产工艺比较复杂，主要生产工艺流程主要涵盖电极制作的搅拌涂布阶段（前段）、电芯合成的卷绕注液阶段（中段），以及化成封装的包装检测阶段（后段），价值量（采购金额）占比约为（35~40%）:（30~35）%:（30~35）%。差异主要来自于设备供应商不同、进口/国产比例差异等，工艺流程基本一致，价值量占比有偏差但总体符合该比例。 锂电生产前段工序对应的锂电设备主要包括真空搅拌机、涂布机、辊压机等；中段工序主要包括模切机、卷绕机、叠片机、注液机等；后段工序则包括化成机、分容检测设备、过程仓储物流自动化等。除此之外，电池组的生产还需要Pack 自动化设备。 锂电前段生产工艺 锂电池前端工艺的结果是将锂电池正负极片制备完成，其第一道工序是搅拌，即将正、负极固态电池材料混合均匀后加入溶剂，通过真空搅拌机搅拌成浆状。配料的搅拌是锂电后续工艺的基础，高质量搅拌是后续涂布、辊压工艺高质量完成的基础。 涂布和辊压工艺之后是分切，即对涂布进行分切工艺处理。如若分切过程中产生毛刺则后续装配、注电解液等程序、甚至是电池使用过程中出现安全隐患。因此锂电生产过程中的前端设备，如搅拌机、涂布机、辊压机、分条机等是电池制造的核心机器，关乎整条生产线的质量，因此前端设备的价值量（金额）占整条锂电自动化生产线的比例最高，约35%。
2018年锂电池行业分析报告
摘要 作为第三代电池技术，锂电池凭借着储能比能量高、循环寿命长、无污染等优点已经在电子产品领域取得了广泛的应用。同时，随着电动车行业的快速发展，大容量的动力锂电池市场前景广阔。 近年来，全球锂电池发展迅速，2011年全球锂离子电池（可充电的二次锂电池）市场规模达到153亿美元，同比增长29.7%，预计到2018年锂电池产业的产值将达到约320亿美元，其中电动汽车锂电池产值将占50％以上，超过160亿美元。2011年中国锂电池市场规模增速高于全球增速，2011年达到了397亿元人民币，同比增长43%，全年锂电池产量达到29.7亿颗，同比增长28.6%。保守估计，2018年中国锂电池行业市场规模可达到了900亿元人民币。 锂电池巨大的市场潜力除了归功于其性能优点，也离不开近年来相关产业政策的支持。近年来，国家多次明确支持锂电池技术的研发，并且制定了具体的奖励措施，例如国家对锂离子电池出口退税从13%上调至17%。同时我国和世界其他国家对于电动汽车发展的鼓励政策也直接刺激了对动力锂电池的需求。 目前全球锂电池产业目前主要集中在日本、中国和韩国三国，并且值得注意的是，近年来韩国企业发展迅速，去年三星已经取代日本三洋成为世界上最大的锂电池制造企业。中国锂电池制造业基地主要集中在广东、山东、江苏、浙江、天津等地。主要企业有比亚迪、欣旺达电子、天津力神电池等。
锂电池的生产工艺复杂，技术门槛极高。其核心材料主要是正极 材料、电解液和隔膜。其中正极材料是锂电池中最关键的原材料，决 定了电池的安全性能和电池能否大型化，约占锂电池电芯材料成本的 三分之一。目前，正极材料主要是钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂、钴镍锰 酸锂、磷酸铁锂等，负极材料为石墨。正是因为锂电池技术门槛高，该行业存在很高的利润水平。整个行业的毛利润率水平在50%以上，其中，隔膜和正极材料生产企业利润率最高。 采用磷酸铁锂作为正极材料的锂电池普遍为业内看好，在磷酸铁 锂电池领域，国内领军企业比亚迪已经制造出了全球首款基于磷酸铁 锂电池的电动汽车F3DM。 目录 摘要 (1) 一、................ 锂电池行业主管部门及相关产业政策4 （一）行业界定 (4) （二）行业主管部门 (4) （三）相关产业政策 (4) 二、行业基本情况 (6) （一）行业概述 (6) （二）市场容量 (10) （三）行业竞争格局 (12)
璽电池生产工艺分析 关于循环不合格的分析 一、正负极活性材料的物化结构性质的影响 正负极活性材料的物化结构性质对锂离子的嵌入和脱嵌有决定性的影响，因而影响电池的循环寿命。正负极活性材料的结构是主要的影响因素，使用容易脱嵌的活性材料充放电循环时，活性材料的结构变化较小，而且这种微小变化是可逆的，因而有利于延长充放电循环寿命。 1、材料在充放电过程中的结构稳定性 材料在充放电过程中的结构稳定性有利于提高其充放循环性能。如尖晶石材料LiXMn204,具有优越的循环性能，其主要原因之一便是在锂离子的嵌入和胶出过程中，单元晶胞膨胀、收缩率小于1%,即体积变化小;LiXMn204(X大于等于1)电极在充放过程中容量损失严重，主要是因为在充放电过程中，其颗粒表面发生John- Teller畸变效应，单元晶胞膨胀严重，使结构完整性破坏。对材料进行适当的离子掺杂可有效提高材料的结构稳定性。如对尖晶石结构LiXMn2O4进行适量的钻(Co) 掺杂，因钻使该材料的晶格参数变小，在循规蹈矩环过程中晶体结构趋于稳定，从而有效改善了其循环稳定性。 2、活性材料的料度分布及大小影响 活性材料的粒度对其循环性能影响很大。研究表明:活性材料的粒度在一定范围与材料的循环性能正相关;活性材料的粒度分布越宽，其循环性能就越差，因为当粒度分布较宽时，其孔隙度差，从而影响其对电解液的毛细管作用而使阻抗表现较大，当充电到极限电位时，大颗粒表面的锂离子会过度脱嵌而破坏其层状结构，而不利于循环性能。 3、层状结构的取向性及片度的影响
具有高度取向性和高度层状有序结构且层状结构较厚的材料，因锂离子插入的方向性强，使用其大电流充电放循环时性能不佳，而对于一些具有无序性层状结构 (混层结构)或层结构较薄的材料，山于其锂离子脱嵌速率快，且锂脱嵌引起的体积变化较小，因而其充放循环过程中容降率较小，且耐老化。 4、电极材料的表面结构和性质的影响 改善电极材料的表面结构和性质可有效抑制有机溶剂的共插入及其与电解液间的不良反应，如在石黑表面包覆一层有机聚合物热解碳，在一些正极活性材料如LiC002, LiC0XNil-X02等表层涂覆一层玻璃态复合氧化物如 LiO-A12O3-SiO2, Li20-2B203等可显著改善材料的充放电循环性能及电池的安全性。 二、电极涂层粘结强度的影响 正负极涂层的粘结强度足够高时，可防止充放循环过程中正负极优其是负极的粉化脱落或涂层因过度膨胀收缩而剥离基片，降低循环容降率；反之，如果粘结强度达不到要求，则随循环次数的增加，因涂层剥离程度加重而使电池内阻抗不断增大，循环容量下降加剧。具体说来，包括以下儿方面的因素。 1、胶粘剂的材料选择 LI前常用的粘合剂为水溶性有机氟粘合剂(PVDF, PTFE等)，其粘结强度受物理化学性能参数如分子量、热稳定性、热收缩率、电阻率、熔融及软化温度以及在溶剂中的溶胀饱合度、化学稳定性等的影响;此外，正极和负极所用的粘结剂及溶剂均要非常纯，以免因杂质存在而使电极中的粘结剂氧化和老化，从而降 低电池的循环性能。 2、胶粘剂的配制
锂锰电池常规型号 型号标称电 压(V) 标称容 量 （m Ah） 工作电 流（标准 电流） (m A) 工作电 流（连续 电流） (m A) 工作电 流（脉冲 电流） (m A) 最大尺 寸(mm) 直径*高 度 参考质 量(g) CR3032 3V 550m Ah 0.2m A 3.0m A 20m A 30.0mm* 3.2mm 6.8g CR2477 3v 950m Ah 0.2m A 3.0m A 20m A 24.5mm* 7.7mm 9.9g CR2450 3v 550m Ah 0.2m A 3.0m A 20m A 24.5mm* 5.0mm 5.8g CR2430 3v 270m Ah 0.2m A 3.0m A 20m A 24.5mm* 3.0mm 4.3g CR2412 3v 90m Ah 0.1m A 1.0m A 15m A 24.5mm* 1.2mm 2.2g CR2354 3v 530m Ah 0.2m A 3.0m A 20m A 23.0mm* 5.4mm 6.3g CR2335 3V 300m Ah 0.2m A 3.0m A 20m A 23.0mm* 3.5mm 4.2g CR2330 3V 260m Ah 0.2m A 2.0m A 20m A 23.0mm* 3.0mm 3.7g CR2325 3V 190m Ah 0.2m A 2.0m A 20m A 23.0mm* 2.5mm 3.2g CR2320 3V 130m Ah 0.2m A 2.0m A 20m A 23.0mm* 2.0mm 2.7g CR20323V 220m Ah 0.2m A 2.0m A 20m A 20.0mm* 3.2mm 3.0g CR20253V 150m Ah 0.2m A 2.0m A 20m A 20.0mm* 2.5mm 2.5g CR20163V 75m Ah 0.1m A 1.0m A 15m A 20.0mm* 1.6mm 1.7g CR1632 3V 120m Ah 0.1m A 1.0m A 15m A 16.0mm* 3.2mm 1.8g CR1620 3 V 70m Ah 0.1m A 1.0m A 10m A 16.0mm* 2.0mm 1.2g CR1616 3V 50m Ah 0.1m A 1.0m A 10m A 16.0mm* 1.6mm 1.1g CR1225 3V 50m Ah 0.1m A 1.0m A 5m A 12.5mm* 2.5mm 0.9g
锂电池生产工艺 公司标准化编码 [QQX96QT-XQQB89Q8-NQQJ6Q8-MQM9N]
锂离子电池工艺流程 正极混料 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。 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。 稀释。将浆料调整为合适的浓度，便于涂布。 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。 2.1.2物料球磨
一、电池行业概览 1. 一次电池 常见的一次电池有锌锰（干）电池、碱锰电池和锂一次电池/高能锂一次电池（锂亚电池、锂锰电池、锂铁电池等）等。 国内的一次电池市场已发展得较为成熟，已有的一些龙头企业包括南孚、双鹿、广州虎头、香港松柏、香港高力等。 据Frost & Sullivan预测，中国锌锰电池的产量将呈下降趋势；碱锰电池的产量增速较慢；而锂一次电池产量的增速将最为强劲。2. 二次电池 二次电池又称充电电池或蓄电池，是指在电池放电后可通过充电的方式使活性物质激活而继续使用的电池，主要分为铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、锂聚合物电池和燃料电池等。 表1 二次电池主要种类的基本情况
二、锂离子电池概况 1. 行业发展概况 2013年，我国锂离子电池的产业规模达到672亿元。而据赛迪经智预测，2015 年我国锂离子电池产业规模将增长到1251.5亿元，CAGR （年均复合增长率）预计达到30%以上。从整体上看，国内锂离子电池市场的发展正处于行业的高速增长期。 2. 锂离子电池应用领域 锂离子电池三大应用市场为消费类电子产品市场、电动交通工具市场和储能市场。2013年，三大市场对锂离子电池的需求量分别是647.54万kWh、295万kWh和170万kWh。未来锂离子电池的需求量或将由消费电子和电动汽车“双轮驱动”。 新能源汽车产业的发展必将会成为锂离子电池市场发展的重要驱动因素，市场前景广阔。 2.1 消费电子市场 从锂离子电池的市场需求情况看，消费类电子产品市场在其中占据了主导地位，其应用包括手机、笔记本电脑、移动电源等。2013年锂离子电池在消费电子市场中的分布情况如图1所示。
动力锂电池组智能管理系统设计 锂电池由于具有体积小、质量轻、电压高、功率大、自放电少以及使用寿命长等优点，逐渐成为动力电池的主流。但是由于锂离子电池具有明显的非线性、不一致性和时变特性，因此在应用时需要进行一定的管理。另外锂电池对充放电的要求很高，当出现过充电、过放电、放电电流过大或电路短路时，会使锂电池温度上升，严重破坏锂电池性能，导致电池寿命缩短。当锂电池串联使用于动力设备中时，由于各单节锂电池间内部特性的不一致，会导致各节锂电池充、放电的不一致。一节性能恶化时，整个电池组的行为特征都会受到此电池的限制，降低整体电池组性能。为使锂电池组能够最大程度地发挥其优越性能，延长使用寿命，必须要对锂电池在充、放电时进行实时监控，提供过压、过流、温度保护和电池间能量均衡。 本文设计的动力锂电池组管理系统安装在锂电池组的内部，以单片机为控制核心，在实现对各节锂电池能量均衡的同时，还可以实现过充、过放、过流、温度保护及短路保护。通过LCD显示电池组的各种状态，并可以通过预留的通信端口读取各节锂电池的历史性能状态。 系统总体方案设计 动力锂电池智能管理系统主要由充电模块、数据采集模块(包括电压、电流、温度数据采集)、均衡模块、电量计算模块、数据显示模块和存储通信模块组成。系统框图如图1所示。 图1 管理系统结构框图 整个系统以单片机为主控制器，通过采集电流信息，判断出电池组是在充电、放电还是在闲置状态及是否有过流现象，并对其状态做出相应处理。对各节电池电压进行采集分析后，系统决定是否启动均衡模块对整个电池组进行能量均衡，同时判断是否有过充或过放现象。温度的采集主要用于系统的过温保护。整个系统的工作状态、电流、各节电压、剩余电量及温度信息都会通过液晶显示模块实时显示。下面对其各个模块的实现方法进行介绍。 微控制器ATmega8
1.概述 General 此型号2406S 155×90×50mm的铝质外壳充电器能在输出6A的情况下工作，具有反接保护功能。 Battery Charger 2406S 155×90×50mm can work normally under 6A and with reverse polarity protection. 2.主要参数 Main product specification
3.环境条件 Environmental condition 4.技术特征 Electrical characteristics 输入特征： Input characteristic 输出特征和充电模式： Output characteristic or charge stages 保护特征： Protection characteristics
充电指示 Charging indicator 5.安全性 Safety & EMC
备注：辨识A：在技术要求范围内，充电器功能正常； Remark: Discrimination A- Function OK under technical requirement range; 辨识R：只有由外部干扰信号引起的保护装置（保险丝）损坏，整个设备在更换保护装置和重设运行参数后才能正常工作，因机械性损坏和设备故障的设备却不能。 Discrimination R- Physical damage or failure of equipment are not allowed, but damage of protection device (fuse) caused by interference signal of outside is allowed, and the whole equipment can work normally after replacement of protection device and reset of running parameter 6.环境测试要求 Environmental testing requirements 7.机械特征
基于STM32的锂电池充放电系统的设计——硬件部分 专业：电子科学与技术学号：111100630 姓名：许金科 指导老师：曾益彬 摘要 锂电池的使用越来越广泛，为了能够充分发挥锂电池的性能，提高电池使用效率并延长电池寿命，需要设计一个锂电池充放电管理系统，该系统是以STM32为控制核心，通过使用RT9545来实现对电池保护。通过使用电源管理芯片BQ24230实现对锂电池充放电路径管理，通过使用电池电量检测芯片BQ27410来实现对电池剩余电池容量SOC、充电状态、电池电压、电池充放电电流、电池温度等参数的检测。通过使用DC-DC升压芯片LMR62421能够输出稳定的电压，实现对整个系统的供电，最后通过STM32实现对电池状态信息的读取与显示。 关键词：电池管理系统，SOC，充电方式 Lithium Battery Charging and Discharging System Design Based on STM32———Hardware Abstract More widespread use of lithium batteries, in order to give full play to the performance of lithium batteries, to improve battery efficiency and extend battery life, it need to design a lithium battery charge and discharge management system, which is based STM32 control core, through the use of RT9545 to realization of battery protection. By using the power management chip BQ24230 lithium battery charge and discharge path to achieve the management, through the use of battery detection chip BQ27410 to achieve the battery remaining battery capacity SOC, detection current, temperature and other parameters of the battery state of charge, battery voltage, battery charge and discharge. By using the DC-DC boost chip output stable voltage LMR62421 able to achieve power to the entire system, and finally through STM32 achieve read and display the battery status information. Key words：Battery Management System，SOC，Charge Mode