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大容量动力型锂离子电池的研制与生产

大容量动力型锂离子电池的研制与生产
大容量动力型锂离子电池的研制与生产

详细的动力电池生产工艺

锂离子电池原理及工艺流程 一、原理 1.0 正极构造 LiCoO2(钴酸锂)+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+集流体(铝箔)正极 2.0 负极构造 石墨+导电剂(乙炔黑)+增稠剂(CMC)+粘结剂(SBR)+ 集流体(铜箔)负极 3.0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

松下4Ah18650型锂离子电池

2010.9Vol.34No.9 新产品新技术 865 松下4Ah 18650型锂离子电池 本刊贾旭平 2009年12月,松下发布了一款可用于多种便携式设备的“18650”尺寸的锂离子充电电池的高性能产品,型号为NCR18650A 。与原产品“NCR18650”相比,容量从2.9Ah 提高到了 3.1Ah 。与原产品“NCR18650”一样,正极材料同样使用镍类材料,但是对材料进行了改进,因此使18650尺寸电池实现了业界较高的容量(3.1Ah),松下已为此申请了专利。另外,该材料和处理技术可阻止合金负极因重复充电造成的变形。 通常情况下,电池容量提高会导致电池不安全因素的增加。而松下电池能继续保持非常好的安全性主要是依仗专利耐热层(HRL :Heat Re-sistance Layer)技术,即在正负极之间配置了绝缘金属氧化膜,它可阻止电池过热,甚至是在内部短路情况下的过热。HRL 与隔膜是分开配置的,能最大限度地保证电池的安全性。 该新型电池质量轻,电压仍与原来一样同为3.6V ,但体积能量密度由620Wh/L 提高到了675Wh/L ,电池能量由10.4Wh 提高至11.2 Wh 。质量由44g 左右增至44.5g 左右。除了具备高的循环稳定性,优良的充电性能和卓越的储存容量,还具备非常低的自放电。这些性能都使电池在整个生命周期里拥有非常好的整体性能。 因为松下电池具有非常好的性能,所以移动市场的需求一直在攀升,如在笔记本电脑方面。该公司表示,计划今后通过连接多个18650尺寸的电池,使其同样能够用于电动自行车和电动汽车。 2010年4月,松下又宣布成功研发了采用更新型电极材料的18650型锂离子电池,容量达到3.4Ah 和4.0Ah ,可以为更多移动设备带来更持久的电池续航能力。据松下介绍, 3.4Ah 的18650型锂离子电池将在2012年3月正式大规模量产,而 4.0Ah 的18650型锂离子电池将在2013年进行大规模量产。新款锂离子电池容量提升的秘密在于都采用了改进的镍金属正极,而4.0Ah 的18650型锂离子电池则采用了硅混合型材料作为负极替代传统的 碳。这种4.0Ah 的18650款式锂离子电池有高的体积能量密度800Wh/L ,每个重约54g ,比NCR-18650A 型重约10g 。但比能量约为252Wh/kg ,与现有石墨设计相当。该锂离子电池在充放电500次后,仍可 保持至少80%的能力。该公司表示,通过连接多个18650尺寸的电池组成模块,然后多个模块连接在一起就可用于EV(电动汽车),这使得电脑业界的标准电池已开始瞄准EV 领域的业界标准。 松下改进电极材料增加锂离子电池容量 松下向Tesla 交付首批3.1Ah 锂离子电池单体

2020年(发展战略)中国国家计划专家谈全球锂离子动力电池的发展潜力

(发展战略)中国国家计划专家谈全球锂离子动力电池的发展潜力

中国国家“863”计划专家谈全球锂离子动力电池的发展潜力 7月16~18日于北京举行的“第十六届中国电动车辆学术年会暨第二届电动汽车产业发展战略研讨会”上,中国国家“863计划”动力电池测试中心主任王子冬从市场和技术层面全面分析了全球锂离子动力电池的发展潜力。他指出,全球锂离子动力电池市场正处于壹个重大转型期,于电动车(EV)市场需求带动下,预计该市场规模于未来5年内将超过2000亿元人民币。 王子冬首先以日产绿叶(Leaf)电动车为例,介绍了锂离子动力电池的市场需求情况。该车将于2010年秋季上市,且计划于2010年生产5万辆,2012年生产20万辆。以锂离子动力电池产量来见,每辆绿叶的电池容量为24kWh,20万辆的容量相当于48亿kWh。这是目前全球手机锂离子电池30亿kWh市场的1.6倍。即壹款汽车就能够完全改变整个市场状态。目前,全球主要汽车制造商均已宣布要大规模生产采用锂离子电池的电动车,而日产只是其中壹家而已。 诱人的行业前景吸引了业内外大量投资 王子冬指出,电动汽车的量产为锂离子电池产业带来了重要的发展机会。按照上述测算,几年之内,锂离子动力电池市场将超过全球手机锂离子电池市场的规模。这种改变将引发关联制造设备和厂房的新壹轮投资,同时,众多新进入锂离子动力电池及材料的厂商将使关联领域的技术竞争更趋激烈。 受到诱人行业前景的吸引,很多来自不同行业的厂商将目标定位于电动汽车市场,欲于锂离子动力电池商机中分壹杯羹。 例如,索尼于2009年11月进入了电动汽车和大容量蓄电池领域,且表示未来几年内将于量产设施上投资1000亿日元。三洋电机将于2015年前投资800亿日元,松下也准备于2012年前投入1230亿日元。另外,三菱重工于其长崎造船厂也投资了约100亿日元建立实验基

大容量高功率锂离子电池研究进展_毕道治

收稿日期:2007-05-20 作者简介:毕道治(1926-),男,河北省人,教授级高工。 Biography:BIDao-zhi(1926-),male,professor. 大容量高功率锂离子电池研究进展 毕道治 (天津电源研究所,天津300381) 摘要:发展电动车是解决能源危机和环境污染的有效手段之一。大容量高功率锂离子蓄电池是电动车的理想储能电源,因为它具有单体电压高、循环及使用寿命长、比能量高和良好的功率输出性能等优点。介绍了国内外大容量高功率锂离子蓄电池的研究进展,包括关键材料、技术性能和安全问题,并以作者的观点提出了大容量高功率锂离子蓄电池的发展前景和近期研究内容。关键词:锂离子蓄电池;电极活性材料;电解液;电动车;混合电动车中图分类号:TM912.9 文献标志码:A 文章编号:1008-7923(2008)02-0114-06 Researchprogressofhighcapacityandhighpower Li-ionbatteries BIDao-zhi (TianjinPowerSourceInstitute,Tianjin300381,China) Abstract:Developmentofelectricvehicleisoneoftheeffectivemeanstoovercomeproblemsofenvironmentpollutionandenergycrisis.HighcapacityandhighpowerLi-ionstoragebatteryisanappropriatepowersourceforelectricvehicleduetoitshighcellvoltage,longercyclelife,higherenergydensityandhighpowercharacteristics.ThedevelopmentstatusofhighcapacityandhighpowerLi-ionstoragebatteries,includingkeymaterials,technicalperformanceandsafetyproblemsarereviewedinthispaper.ThetechnicalissuesandthefutureofhighcapacityandhighpowerLi-ionbatteriesarefinalllydescribedinwriter'spointofview. Keywords:Li-ionstoragebattery;electrodeactivematerial;electrolyte;EV;HEV 环境污染和能源危机是目前人类面临的两大课题,而燃油汽车的大量普及则是造成上述问题的主要原因之一。发展电动车是有效解决上述问题的重要手段,因为电动车具有能源多样化、污染排放少和能源利用效率高的优点。发展电动车的技术瓶颈问题是迄今为止还没有哪种电池使电动车的性价比能与燃油汽车相比。通过比较各类动力电池的典型性 能,可以看出锂离子电池具有单体电压高、比能量大和自放电小的优点,但也存在安全性差、 成本高和长期循环和贮存后性能下降的问题。为了充分利用并发挥锂离子电池的优势,克服其存在的缺点,世界各主要国家的政府、汽车制造商和相关科技人员都对大容量、高功率动力用锂离子蓄电池的研究非常重视。纷纷制定发展计划、投入大量人力、物力、财力积极进行研制。文章对大容量、高功率锂离子蓄电池的关键材料、性能水平和安全性等方面的研究进展进行综合评述,并探讨了今后的研发方向。

动力电池pack生产工艺流程

动力电池pack生产工艺流程_动力电池PACK四大工艺介绍 2018-04-17 17:13 ? 885次阅读 动力电池PACK四大工艺 1、装配工艺 动力电池PACK一般都由五大系统构成。 那这五大系统是如何组装到一起,构成一个完整的且机械强度可靠的电池PACK呢?靠的就是装配工艺。 PACK的装配工艺其实是有点类似传统燃油汽车的发动机装配工艺。 通过螺栓、螺帽、扎带、卡箍、线束抛钉等连接件将五大系统连接到一起,构成一个总成。

2、气密性检测工艺 动力电池PACK一般安装在新能源汽车座椅下方或者后备箱下方,直接是与外界接触的。当高压电一旦与水接触,通过常识你就可以想象事情的后果。因此当新能源汽车涉水时,就需要电池PACK有很好的密封性。 动力电池PACK制造过程中的气密性检测分为两个环节: 1)热管理系统级的气密性检测; 2)PACK级的气密性检测; 国际电工委员会(IEC)起草的防护等级系统中规定,动力电池PACK 必须要达到IP67等级。

2017年4月份的上海车展,上汽乘用车就秀出了自己牛逼的高等级气密性防护技术。将充电状态下的整个PACK放到金鱼缸中浸泡7天,金鱼完好无损,且PACK内未进水。 3、软件刷写工艺 没有软件的动力电池PACK,是没有灵魂的。 软件刷写也叫软件烧录,或者软件灌装。 软件刷写工艺就是将BMS控制策略以代码的形式刷入到BMS中的CMU和BMU中,以在电池测试和使用过程中将采集的电池状态信息数据,由电子控制单元进行数据处理和分析,然后根据分析结果对系统内的相关功能模块发出控制指令,最终向外界传递信息。

4、电性能检测工艺 电性能检测工艺是在上述三个工艺完成后,即产品下线之前必做的检测工艺。 电性能检测分三个环节: 1)静态测试: 绝缘检测、充电状态检测、快慢充测试等; 2)动态测试; 通过恒定的大电流实现动力电池容量、能量、电池组一致性等参数的评价。 3)SOC调整; 将电池PACK的SOC调整到出厂的SOC SOC:StateOfCharge,通俗的将就是电池的剩余电量。 关于电池PACK的电性能检测参数,每个公司其实都有自己定义的标准,都不一样。但是国家对于新能源汽车动力的电性能要求是有规定的,国标如下: 《GB/T31484-2015电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法》《GB/T31486-2015电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法》

锂离子电池容量损失分析

锂离子电池容量损失分析  锂离子电池是继镍镉、镍氢电池之后发展最快的二次电池。由于其具有比能量高、工作电压高、自放电率低、循环寿命长、环境污染小等独特优势,现已用作高速发展的小型电子产品的电源,也很有希望用作大型动力电池的电源。锂离子电池的应用很大程度上取决于其充放电循环的稳定性,与其他二次电池一样,锂离子电池在循环过程中容量衰减是难以避免的。由于锂离子电池在充放电过程中过充电或过放电、电解液分解、SEI 膜的形成、活性物质的溶解及其他因素会导致电池容量损失,因此分析锂离子电池容量衰减的原因,对我们进行研究开发及生产应用有着重要的作用,也有利于提高我们产品的品质。 一、锂离子电池工作原理 锂离子电池是指分别用两种能可逆嵌入与脱嵌锂离子的层间化合物作正负极活性物质而构成的二次电池,目前生产中普遍采用高嵌脱锂电位的LiCoO2 类材料为正极,低嵌脱锂电位的碳类材料为负极。锂离子电池在最初的充电循环中,在碳负极材料会出现化学/电化学反映过程,分别对应有机电解液的分解和锂离子的嵌入,伴随形成SEI 膜。目前常用的有机溶剂有碳酸丙烯酯(PC)、碳酸乙烯酯(EC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸二甲酯(DMC)和碳酸甲基乙基酯(EMC)等,电解质一般用锂盐有LiBF6、LiPF4、LiAsF6 和LiCIO4 等。隔膜用PP 微孔薄膜或PE 微孔薄膜。电极反应如下: 正极:LiCoO2充电→← 放电Li1 - xCoO2+xLi++xe-20 负极: 6C + xLi + + xe -充电→← 放电 LixC6 总的反应为: 6C + LiCoO2充电→← 放电 Li1-xCoO2+LixC6 充电时,锂离子从LiCoO2 中立方紧密堆积氧层中八面体位置发生脱嵌,释放一个电子给Co3+,其氧化为Co4+;放电时,锂离子嵌入到八面体位置得到一个电子,Co4+还原为Co3+。负极中当锂离子插入到石墨层中后石墨结构与此同时从外电路得到一个电子使得负极电荷平衡。与其它二次电池一样,锂离子经充放电循环后存在容量损失问题,导致这些问题的原因有很多,有材料方面也有制造工艺方面的因素。 二、容量损失原因分析 1.过充电 所谓过充电就是超过规定的充电终止电压(一般为4.2V)而继续充电

车用动力锂离子电池热模拟与热设计的研发状况与展望

第 3 卷 第1期2014年1月 集 成 技 术 JOURNAL OF INTEGRATION TECHNOLOGY Vol. 3 No. 1 Jan. 2014 收稿日期:2013-11-20 基金项目:国家自然科学青年基金项目(51207080),清华大学校自主课题(2011Z01004)。 作者简介:张剑波,教授,博士研究生导师,研究方向为车用燃料电池与锂离子电池;吴彬,硕士研究生,研究方向为锂离子电池的热模拟和热设计;李哲(通讯作者),博士,研究方向为动力电池的热模拟与热设计、老化模型与状态预测,E-mail :lizhe1212@https://www.doczj.com/doc/ed625756.html, 。 车用动力锂离子电池热模拟与热设计的 研发状况与展望 张剑波?吴?彬?李?哲 (清华大学汽车安全与节能国家重点实验室 北京 100084) 摘?要?车用动力锂离子电池的热相关问题是决定电动汽车性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。文章比较了市场上三款典型电动汽车的热管理方案,阐述了单体电池热设计的重要性,系统介绍了电池热设计的基础方法——电池热模拟,概述了应用电池热模拟指导电池热设计的尝试与结论,最后整理出电池热模拟及热设计中需要突破的关键问题 。 关键词?锂离子电池;热模拟;热设计;热管理;电动汽车中图分类号?U 464.9 文献标志码?A Thermal Modeling and Thermal Design of Iithium-Ion Batteries for Automotive Application: Status and Prospects ZHANG Jianbo WU Bin LI Zhe ( State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy , Tsinghua University , Beijing 100084, China ) Abstract Thermal issues of lithium-ion batteries for automotive application are key factors affecting the performance, safety, life and cost of electric vehicles. In this work, the thermal management systems of three typical electric vehicles were analyzed to identify the importance of the thermal design for the single batteries. Special attention was paid to the review of the thermal modeling, which served as the fundamental method for the thermal design. Finally, the directions for further researches on the thermal modeling and thermal design were summarized. Keywords lithium-ion battery; thermal modeling; thermal design; thermal management; electric vehicle 1 引?言 汽车电动化是世界汽车产业发展的重要趋势,也是中国汽车产业发展的战略选择。制约电动汽车大规模商业化应用的瓶颈技术是大型动力 电池,而电池的热相关问题是决定其使用性能、 安全性、寿命及使用成本的关键因素。 首先,锂离子电池的温度水平直接影响其使用中的能量与功率性能。温度较低时,电池的可用容量将迅速发生衰减,而在过低温度下(如低于 0℃)对电池进行充电,则可能引发瞬间的电

锂电池行业发展现状及未来发展前景预测精编版

锂电池行业发展现状及未来发展前景预测 公司内部编号:(GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-

2017年中国锂离子电池行业发展现状分析及未来发展前景预测 核心提示:全球锂离子电池行业呈现三国鼎立的竞争格局。由于整个二次电池的产业链几乎已经转移至亚洲,在中国、日本、韩国相继扩大生产的背景下, 2016 年中国、韩国、日本三国占据了全球锂电池电芯产值总量的 98.11%。三国的竞争策略各不相同。日本竞争全球锂离子电池行业呈现三国鼎立的竞争格局。由于整个二次电池的产业链几乎已经转移至亚洲,在中国、日本、韩国相继扩大生产的背景下, 2016 年中国、韩国、日本三国占据了全球锂电池电芯产值总量的 98.11%。三国的竞争策略各不相同。日本竞争策略上关注技术领先。韩国更偏重于消费型锂离子电池的发展。中国锂离子电池市场规模在全球市场的份额呈现逐年上升的态势。 2010-2020 年中国及全球锂电产值 数据来源:公开资料整理国内锂离子电池市场的发展处于行业的高速增长期。 2010 年至2016 年我国锂离子电池下游应用占比呈现消费型电池占比逐年下降、动力类占比逐年提升的格局。 2016 年受消费电子产品增速趋缓以及电动汽车迅猛发展影响,我国锂离子电池行业发展呈现出“一快一慢”新常态。 2016 年,我国电动汽车产量达到 51.7 万辆,带动我国动力电池产量达到 33.0GWh,同比增长 65.83%。随着储能电站建设步伐加快,锂

离子电池在移动通信基站储能电池领域逐步推广, 2016 年储能型锂离子电池的应用占比达到 4.94%。 2010-2016 年我国锂离子电池下游应用占比 数据来源:公开资料整理业务发展方向契合政策,发展前景良好。我国锂离子电池材料及设备行业平均利润水平总体上呈现平稳波动态势,在不同应用领域及细分市场行业利润水平存在差异。一般而言,在低端负极产品和涂布机领域,门槛低,竞争充分,利润水平相对较低。而中高端负极材料、涂布机以及新兴的涂覆隔膜、铝塑包装膜,产品技术含量高,在研发、工艺改善、客户积累、资金投入等方面进入壁垒较高,附加价值较高,优质企业能够在该领域获得较好的利润率水平。 全球负极材料产业集中度极高,江西紫宸全球份额持续提升。目前锂离子电池负极材料生产企业主要在中国和日本,两国总量占全球负极材料产销量 90%以上。负极材料产品市场呈现出明显的寡头垄断格局。2015 年前五强贝特瑞、日立化成、江西紫宸、上海杉杉、三菱化学的全球市场份额分别是20%、18%、13%、10%、7%,全球前五大企业市场份额合计占比为 68%。江西紫宸 2016 年全球份额提升至 10.5%,国内份额提升至 14.8%,预计 2017 年份额维持提升趋势。江西紫宸国内排名前三,行业集中度有望进一步提高。目前国内锂电池负极材料生产企业中:贝特瑞、杉杉科技、江西紫宸为行业前三名,处于行业领先地位。

]高功率大容量动力型锂电池的研发

高功率大容量动力型锂电池的研发 世界各国对石油的过度开发利用,已造成石油资源的日益枯竭,据多方面权力机构报道,我国实际是一个贫油国,超过56%原油依靠进口,而且开采成本特别高。另一方面随着人类对环境的污染和破坏越来越严重,其他的发达国家都不惜投入重金开发替代能源,我国也不例外。 在所有的能源形式中,电能是最清洁环保、最容易使用和效率最高的能源。电池是最好的储存电能的装置,在所有的电池产品中,锂离子电池是目前世界上最先进、技术含量最高和高比能量,锂离子电池广泛应用于移动电源、蓝牙、数码产品、移动DVD、手提电脑等各种产品、模型、玩具、电动工具、电动车等领域,在锂离子电池方面,磷酸铁锂电池具有良好的电化学性能,无毒、无污染、安全性能最好、可在高低温环境下使用、原材料来源广泛和使用寿命长等优点得到各界人士的高度重视。 我国“十五”期间,国家科技部专门设立863计划电动汽车重大专利,为了掌握电动汽车的核心部件——电池,政府及一些企业不惜投入重金发展,在电池的关键技术上的研发方面取得了重大研究成果。我公司自主研究开发的6Ah/120C高功率和140Ah大容量磷酸铁锂动力电池性能完全可满足混合电动汽车和纯电动汽车的使用要求,它俩特有的性能光亮将在新能源发展上会令世人振奋!现将我公司的6Ah/120C高功率和140Ah大容量磷酸铁锂电池的制作及性能解析如下。 一、6Ah/120C高功率磷酸铁锂电池制作及性能(1)6619140-6Ah高功率磷酸铁锂电池制作6619140-6Ah磷酸铁锂电池,是我们自主研发的一种新型的高功率密度磷酸铁锂电池产品,这种电池保持了120C超倍率放电的世界纪录,能以700A持续放电,这是此款电池最突出的性能。电池的正极采用特殊的磷酸铁锂,负极采用改性石墨,外壳采用耐电解液腐蚀且散热最好的不锈钢材质,外壳装有安全阀门。经过一系列的科学设计工艺步骤,配料—涂布—叠片—封装—注液—预充—续充而得到成品电池,在配料方面为了让正负极材料分散均匀,我们采用国内最先进的迷宫密封双行星搅拌,自动调节浆料温度,保证浆料粘度的稳定,涂布方面采用自动跟踪测试极片面密度和厚度装置,以保证极片的均匀性,叠片采用最先进的全自动叠片机,注液过程严格控制水分,每步工序以制定的技术品质标准严格把关,运用科学的工艺生产避免对电池外观品质及性能的影响。得到的成品电池尺寸:厚×宽×高=6.6×19×140mm,额定容量为6Ah,内阻≤1.8mΩ,总重量≤340g,成品电池如图1。

揭秘!锂电池制造工艺全解析

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%。

锂离子电池技术发展现状与趋势

锂离子电池技术发展现状与 趋势

一、文献综述 1、前言 现阶段,日本、韩国、美国等国家引领锂离子动力电池技术的发展。日本的行业技术水平具有领先优势,韩国的动力电池制造能力处于领先地位,美国则具有引领前沿的科研能力。 2、国外发展现状 2·1日本 2·11 2009年,日本政府推出了RISING计划(创新型蓄电池尖端科学基础研究事业)和U~EAD项目(汽车用下一代高性能电池系统),并于2013年更新了动力电池技术发展路线图(RM2013),具体指标有2020年电池的续航里程实现250~350km·电池系统总电量达到25~35kW·h,电池能量密度实现250Wh· kg-1,功率密变达到1500W·kg-1,循环寿命达到1000-1500次,价格成本降低到2万日元/W·h。RM2013指明了电极材料的发展方向,正极材料要发展xLiMn03·(1~x)LiMO2(M=Ni,Co,Mn,0≤x≤1)、LizMSi0s、LiNiosMn1s04、LiCnP04、Li2MSO·F、LiMO2(M=Ni,Co,Mn);负极材料要发展Sn~CoC合金,Si基负极包括Si/C和Si0,以及Si基合金。 2·12日本具有代表性的锂离子动力电池企业为松下电池公司。松下是动力电池行业的领导者,作为Tesla最主要的动力电池供应商,凭借Tesla的发展稳居市场领导者地位,全球市场份额在20%左右。目前松下电池主要给ModelS和MndelX提供18650圆柱电池,正极采用镍钴铝三元材料(NCA),负极使用硅碳复合材料,单体能量密度可达252Wh·kg-1,而即将使用在Mode13上的21700圆柱形电池单体能量密度更是提高到300Wh·kg-1·是目前行业内能量密度最高的电池。 2·2韩国 2·21 2011年,韩国启动了包含锂离子电池关键材料、应用技术研究、评价及测试基础设施以及下一代电池研究的二次电池技术研发项目。LG化学和三星SDI是具有代表性的韩国锂离子动力电池企业,也是动力电池领域的后起之秀,两者凭借先

(研发管理)MW级大容量锂电池储能电站自主研发集成报告

MW级大容量锂电池储能电站自主研发集成报告 中国智能电网在线 2011-9-20 18:55:35 (阅266次) 关键词:锂电池储能电站储能系统储能技术 MW级大容量锂电池储能电站自主研发集成报告 1 国内外大容量锂电池储能系统发展现状 近年来,储能技术的研究和发展一直受到各国能源、交通、电力、电讯等部门的重视。电能的储存形式可具体分为机械、电磁、电化学电池三大类型。其中电池储能近年来受到越来越多的关注。铅酸电池作为最早的电化学电池之一,已经历了近150年的发展历程。利用铅酸电池构建大容量储能系统接入电网,作为移峰填谷的应用,最早开始于1980年代。然而,铅酸电池循环寿命较短(平均循环寿命为500~1500次)而且在高温下寿命会缩短,能量密度和功率密度较低(30~50Wh/kg、75~300W/kg),且在制造过程中存在一定的环境污染,这使得常规电池远远满足不了大容量接入电网的要求。因此,近年来世界各国大力研究高级电池(advanced battery),例如,钠硫电池,液流电池等,其中锂离子电池是高级电池中一种有广泛应用潜力的电池。《2009年美国复苏与再投资法案》中预算20亿美元,用于鼓励高级电池在电力系统中的应用,其中,就包括锂离子电池。 随着锂离子电池性能和安全性的提高,以及成本的降低,由于其具有能量密度高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长的特点,逐步受到业界的关注和重视。从锂离子电池使用的正极材料角度可以将目前的锂离子电池分为:(LiCoO2) 钴酸锂电池、(Li(NiCoMn)O2)三元材料电池、(LiMn2O4)锰酸锂电池以及(LiFePO4)磷酸铁锂电池等。钴酸锂电池由于在充电和高温状态下存在安全问题,且钴是稀贵资源,其成本高,因此钴酸锂电池不宜在大容量电池储能中采用。锰酸锂电池正极材料资源丰富、价格低廉,安全性好,无环境污染,近年来取得重大突破,已在电动公交车中尝试应用。三元材料锂电池是钴酸锂电池的替代产品,其相对安全、成本较低,钛酸锂电池是三元材料锂电池的一种。磷酸铁锂电池,与传统的钴酸锂电池相比,能量密度为钴酸锂电池的75%,但在制造成本、安全性、循环寿命等方面有明显的优势。 目前,锂离子电池在交通行业(电动汽车)得到了广泛应用。2007年美国锂离子电池的市场销售量为10亿美元,并且预计每年有50-60%的增长幅度。但是,锂离子电池大容量集成接入电网的应用直到2008年10月后才开始有报道。美国

锂电池随使用而最大容量下降的原因

锂电池随着使用次数增加而最大容量下降 将分为内因和外因来说: 1.内因 (1)在电极方面,反复充放电使电极活性表面积减少,电流密度提高,极化增大;活性材料的结构发 生变化;活性颗粒的电接触变差,甚至脱落;电极材料(包括集流体)腐蚀; 现阶段常用电池负极为石墨,正极是LiCoO2,LiFePO4以及LiMn2O4等,电池放点初期电解液会在电 极表面形成一层SEI(固态电解质)膜,其成分主要是ROCO2Li(EC和PC环状碳酸酯还原产物)、ROCO2Li和ROLi(DEC和DMC等链状碳酸酯的还原产物)、Li2CO3(残余水和ROCO2Li反应产物),若用LiPF6时,残余的HF会与SEI中ROCO2Li,使SEI中主要是LiF和ROLi。 SEI是Li+导体,脱嵌锂时碳电极体积变化很小,但即使很小,其产生的内应力也会使负极破裂,暴露 出来新的碳表面再与溶剂反应形成新的SEI膜,这样就造成了锂离子和电解液的损耗,同时,正极材料 活性物质膨胀超过一定程度也会形成无法修复的永久性结构触损耗,这样正极和负极的不断损耗造成了 容量的不断衰减;再者,增加的SEI膜会造成界面的电阻层架,使电化学反应极化电位升高,造成电池 性能衰减 在电极中,随着充放电反应的进行,黏结剂的性能也会逐步下降,,黏结强度降低,使电极材料脱落; 铜箔和铝箔是常用的负极和正极集流体,两者都容易发生腐蚀,腐蚀产物聚集在集流体表面成膜,增加 内阻,铜离子还能形成枝晶,穿透隔膜,使电池失效。 (2)在电解质溶液方面,电解液或导电盐分解导致其电导率下降,分解物造成界面钝化; 锂离子电池液体电解质一般由溶质(如LiPF6、LiBF4、LiClO4等锂盐)、溶剂和特种添加剂构成。电 解质具有良好的离子导电性和电子绝缘性,在正负极之间起着输送离子传导电流的作用。锂离子电池在 第一次充放电、过充和过放时以及长期循环之后,电解质会发生降解作用,并伴有气体产生,气体的组 成较为复杂,还无法通过某种反应在电池内加以消除。随着电池充放电次数的增加。由于电极材料氧化 腐蚀会消耗掉一部分电解液,导致电解液缺乏,极片不能完全清润到电解液,从而电化学反应的不完全,使得电池容量达不到设计要求。 (3)隔膜阻塞或损坏,电池内部短路等 隔膜的作用是将电池正负极分开防止两极直接短路。在锂离子电池循环过程中,隔膜逐渐干涸失效是电 池早期性能衰退的一个重要原因。这主要是由于隔膜中电解液变干使溶液电阻增大,隔膜电化学稳定 性和机械性能,以及对电解质浸润性在反复充电过程中变差造成的。由于隔膜的干涸,电池的欧姆内阻 增大,导致放电不完全,电池反复受到大容量过充,电池容量无法回复到初始状态,大大降低了电池的 放电容量和使用寿命。 2.外因 (1)快速充放电 快速充电时,电流密度过大,负极严重极化,,锂的沉积会更明显,使在铜箔与碳类活性物质边界处的铜 箔脆化,极易产生裂缝。电芯自发卷绕受到固定空间的限制,铜箔无法自由伸展产生压力,在压力的作 用下,原有的裂缝扩散生长,因扩展空间不够,铜箔发生断裂。 (2)温度 在明显高于室温的情况下,有机电解质的热稳定性成为首先要考虑的问题,这全要包括有机电解质自身 热稳定性以及电极隋机电解质相互作用的热稳定性两个方面。一般认为,正极/有机电解质的反应对铿 离子电池安全性的影响是主要因素。因为正极、电解质的反应动力学非常快,故控制着整个电池耐热

关于-锂离子动力电池组的成本分析

关于锂离子动力电池的成本分析 一、锂离子动力电池的目标市场 锂离子电池由于工作电压高、储能较大、无记忆性和质量轻等优势发展迅速,一直在移动通讯、笔记本电脑等电器上大量使用;近年来随着新能源汽车的推广,锂离子电池被认为是最有效的能量工艺装置;同时新能源(太阳能、风能)并网发电站项目建设步伐加快,锂电池组为代表的储能技术成为核心发展的对象。 针对电动汽车使用的电池以功率型电池为主,其特点是:电池的放电倍率很大,那么在设计过程中就要注意减小电池的内阻;在极片的选取上,高功率型的电池极片要厚些,在涂敷的厚度上,高功率型的电池极片要涂得薄些,这样锂离子和电子在电阻相对较大的电极活性物质上迁移的距离小,总内阻减小,可以支持大电流,以达到高功率的要求; 针对储能电池以能量型电池为主,其特点与功率电池相反。对于高能量型电池,放电的倍率较小,那么在综合考虑内阻和容量的时候可以把容量排在前面,当然在增大容量的过程中也要尽可能地减小内阻。 二、锂离子动力电池组的产业链状况

结合项目目前的状况,这里重点讨论电芯的成本情况,因为作为一个电池组(电池包),电芯是基础,多个电芯串并联组成电池组,多电池组串并联组成电池包,然后装在电动车上使用或做储能电源。而且其成本特性属于变动成本,后期电池组装过程中更多的与设备、软件等固定成本相关。电芯的关键是:正极(阴极)、负极(阳极)、电解液和隔膜。 三、锂离子电池的成本分析 1、正极(阴极)材料:锂离子电池的主要构成材料包括电解液、隔离材料、正负极材料等。正极材料占有较大比例(正负极材料的质量比为3: 1~4:1),因此正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能,其成本也直接决定电池成本高低。目前锂离子动力电池场上主要使用以下五种材料:

后锂离子电池

【后锂电池】(序):钠电池及有机电池开发火热 【日经BP社报道】“第53届电池研讨会”于2012年11月14~16日成功举办。2300多名电池研发人员齐聚福冈会场,以提高锂离子充电电池容量为目标的新一代正负极材料相关的演讲接连不断;钠离子充电电池、全固体电池及有机充电电池等“后锂离子充电电池”相关的发表也盛况空前,甚至出现了站着听讲的情况。 大型电池的市场需求日益高涨。对此起推动作用的包括今后有望普及的纯电动汽车,以及2011年3月11日发生东日本大地震后备受关注的定置用蓄电系统中使用的大型充电电池。 此前的研发主角一直是用于便携终端的充电电池。但是,由于每台产品所需要的电池容量和性能大大超出便携用途,所以用于汽车及定置用途的大型电池逐渐成为研究的主要对象。 汽车和定置用途等使用的大型电池除了便携终端用电池所要求的高容量化之外,对长寿命化和高安全性也有很高的要求(图1)。比如寿命,便携终端用锂离子充电电池只要能在产品约为2年的换购周期内维持性能即可。而大型电池则必须保证10年或20年的更长期间。 图1:面向汽车用途和定置市场发生变化的电池开发 汽车用途和定置市场今后将迅速扩大,因此电池开发也开始发生巨变。不仅是高容量化,从安全性和寿命的角度出发,全固体电池开始受到关注。此外,由于资源问题,钠离子电池的开发加速。

据调查公司富士经济的调查结果,虽然纯电动汽车(EV)目前的市场规模为每年几万辆,但“2020年以后会逐渐扩大,到2030年全球的EV将达到1374万辆”。预计定置用途的用量也将随着可再生能源的普及而成倍增长。 充电电池市场激增的负面影响是可能出现资源短缺问题。尤其是稀有金属锂(Li),业内一致认为“总有一天锂也会出现供应短缺的问题”(某电池相关人士)。 另外,越来越多的研究人员开始开发不使用钴(Co)和镍(Ni)等高价材料的充电电池,这些材料目前多被用于作为锂离子充电电池的正极材料。 2012年11月14~16日举办的日本最大规模的电池学会——“第53届电池研讨会”上就鲜明地显示出了这种立足于未来的研发趋势。 钠离子充电电池发表激增 本届研讨会的发表数量大幅增加的内容是不使用锂的钠离子充电电池。发表件数增加到了上届的3倍(参照下图)。采用资源丰富的钠有望大幅降低成本。

动力锂电基本知识及工艺技术点点滴滴-个人经验感悟乱侃

动力锂电基本知识及工艺技术点点滴滴 -个人经验感悟乱侃 一、锂离子电池定义及分类 二、锂离子电池组成 三、锂离子电池工作原理 四、常用锂离子电池术语 五、锂离子电池原材料介绍 六、锂离子电池的设计 七、锂离子电池工艺流程、设备及各流程需要控制的关键点 八、锂离子电池生产过程中的各种问题汇编 九、锂离子电池目前国内主要生产企业产品 十、个人在一家锂电企业的感受及对锂电行业的个人看法。

一、锂离子电池的定义及分类 定义 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。 -工作原理在后面会详细的介绍,做锂离子电池研发的人员每天都在研究锂离子电池各种问题,但许多人实际上对锂离子电池的原理都弄的不是很清楚,只是简单的知道他的定义而已。 锂离子电池与锂电池的区别 锂系电池分为锂电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池。 锂电池:以金属锂为负极。一次电池-用完就没了 锂离子电池:一般以石墨类碳材料为负极。-二次电池,可以一直用 分类 锂离子电池的分类方法许多-因为我们也不是上课考试,所以就介绍常用 各个正极材料的优缺点。 磷酸铁锂电池-中国人最常研究和应用的 锰酸锂电池-北京一家国企锂电的主打材料

钴酸锂电池-也是被常利用研究的 镍酸锂电池-这个吗,研究和应用的很少,还在实验室阶段吧 三元材料-这个是目前研究的重点和热点,据说小日本爱玩这个,一段时间内很热门。三元材料就是三种金属元素进行组合,例如mn-co-ni组合,结合了三种金属元素的优缺点 一样各有优缺点,动力锂电的容量较大,一般在100Ah左右,所以现在用方的居多,因圆柱状电池做大容量后,安全性不高,不过认识一个大学的教授,号称能做400Ah的大圆柱电池,呵呵,锂电业内的牛人很多,但是有一点,吹牛逼的人也很多。 制作方面,圆柱状和方形电池由叠片工序决定,叠成方形或者卷绕成圆柱形 究的比较多 侧重点不同啊,简单说来,容量型是马拉松选手,要有耐力,就是容量要大,对大电流放电性能要求一般不高,甚至是低;动力型就是八百米选手,拼的是暴发力,但耐力也要有,不然容量太小就跑不远,动力电池要求车能跑一定的距离,太近肯定不行。 根据包装上来说,软包装,钢壳,铝壳-还有硬塑料的,这个不细说了,各有优缺点,钢壳比较重,放在车上肯定不方便啊。 二、锂离子电池组成 -不会画,网上找了一张。 1、正极组成 活性物质(LiCoO2\LiMnO2\LiNixCo1-xO2\LiFeO4)、导电剂、溶剂、粘合剂、基体(铝箔)

(完整版)锂电池英文生产流程

Mixing(配料) Mix solvent and bound separately with positive and negative active materials. Make into positive and negative pasty materials after stirring at high speed till uniformity. Coating(涂布) Now, we are in coating line. We use back reverse coating. This is the slurry-mixing tank. The anode(Cathode)slurry is introduced to the coating header by pneumaticity from the mixing tank. The slurry is coated uniformly on the copper foil, then the solvent is evaporated in this oven. (下面的依据情况而定)There are four temperature zones, they are independently controlled. Zone one sets at 55 degree C, zone two sets at 65 degree C, zone three sets at 80 degree C, zone four sets at 60 degree C. The speed of coating is 4 meters per minute. You see the slurry is dried. The electrode is wound to be a big roll and put into the oven. The time is more than 2 hours and temperature is set at 60 degree C. Throughout the coating, we use micrometer to measure the electrode thickness per about 15 minutes. We do this in order to keep the best consistency of the electrode. Vocabulary: coating line 涂布车间back reverse coating 辊涂coating header 涂布机头 Al/copper foil 铝/铜箔degree C 摄氏度temperature zones 温区 wind to be a(big)roll 收卷evenly/uniformly 均匀oven 烘箱 evaporate 蒸发electrode 极片 Cutting Cut a roll of positive and negative sheet into smaller sheets according to battery specification and punching request. Pressing Press the above positive and negative sheets till they become flat. Punching Punching sheets into electrodes according to battery specification, Electrode After coating we compress the electrode with this cylindering machine at about 7meters per minute. Before compress we clean the electrode with vacuum and brush to eliminate any particles. Then the compressed electrode is wound to a big roll. We use micrometer to measure the compressed electrode thickness every 10 minutes. After compressing we cut the web into large pieces. We tape the cathode edge to prevent any possible internal short. The large electrode with edge taped is slit into smaller pieces. This is ultrasonic process that aluminum tabs are welded onto cathodes using ultrasonic weld machine. We tape the weld section to prevent any possible internal short. And finally, we clean the finished electrodes with vacuum and brush. Vocabulary: cylindering 柱形辊压vacuum 真空particle 颗粒 wound 旋紧卷绕micrometer 千分尺internal short 内部短路 slit 分切ultrasonic 超声波weld 焊接

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