锂离子电池设计原理教材

负极材料
常用的负极材料有天然石墨、人造石墨、硅、 钛酸锂等。这些材料具有较高的电导率和比表 面积。
正极材料
锂离子电池采用各种金属氧化物作为正极材料， 例如钴酸锂、三元材料、铁锂等。
隔膜
隔膜用于隔开正负极，以防止两者直接相互接 触。通常采用聚丙烯或聚酰亚胺等材料制成。
锂离子电池的优点和应用领域
1
高能量密度
充电和放电
大小和形状
锂离子电池的充放电过程是通过 离子在正极和负极之间移动来完 成的。电池充电时，正极的锂离 子会向负极移动，放电时则相反。
锂离子电池可以根据不同的应用 需求制造成各种大小和形状，从 微型电池到车载电池都有应用。
锂离子电池的工作原理
电解质
锂离子电池的电解质负责带动离子在正负极之 间移动，通常是一种有机溶液，如聚合物或碳 酸盐酯。
锂离子电池具有较高的能量密度，可以为电子设备提供长时间的电力支持。
2
轻便
相比传统的镉镍电池，锂离子电池更轻便，更适合携带使用。
3
环保
锂离子电池不含有重金属，相比镉镍电池更环保，且可以循环使用。
ห้องสมุดไป่ตู้
锂离子电池广泛应用于移动通讯设备、笔记本电脑、电动工具、新能源汽车等领域。
锂离子电池的组成和结构
内部结构
锂离子电池的内部结构包括正负 极、电解质和隔膜等，通常由若 干外壳包裹在一起。
锂离子电池的未来发展趋势
高比能量材料
新型正负极材料的研发，提高电池比能量，延 长电池续航能力。
新能源应用
锂离子电池将成为新能源汽车等领域的主要电 池类型之一。
新型电解质
全固态电解质的研发和应用，提高电池安全性 和可靠性。
废旧电池回收

详细描述
能量密度是指单位体积或质量的电池所能存储的能量，通常以Wh/kg或Wh/L表示。功率密度是指单位质量或体 积的电池在单位时间内所能释放的能量，通常以W/kg或W/L表示。高能量密度和功率密度是锂电池发展的主要 目标之一，以提高电池的性能和满足不同应用的需求。
04 锂电池的优缺点
优点
高能量密度
保持电池干燥
潮湿的环境可能影响电池的性能和安全性， 应保持干燥。
避免长时间不使用
长时间不使用的电池应定期充电，以保持其 性能。
使用专用的电池充电器
使用专用的电池充电器可以更好地保护电池 ，延长其使用寿命。
常见故障及处理方法
电池无法充电
可能是由于充电口接触 不良、电池老化等原因 ，需要检查充电口和更 换电池。
详细描述
在充电过程中，正极上的电子通过外部电路传递到负极，而正极上的锂离子通 过电解液传递到负极，并嵌入到负极的碳结构中。这个过程伴随着能量的释放 ，使得电池能够储存能量。
放电过程
总结词
放电过程中，负极上的电子通过外部电路传递到正极，同时负极上的锂离子通过 电解液传递到正极，并嵌入到正极的锂化合物中。
工作原理简介
充电过程
在充电过程中，锂离子从正极脱出，经过电解质后嵌入到负 极中，同时电子通过外部电路传递到负极，保持电荷平衡。
放电过程
放电时，锂离子从负极脱出，经过电解质后嵌入到正极中， 同时电子通过外部电路传递到正极，对外电路提供电力。
锂电池的应用领域
01
电子产品
手机、平板电脑、数码相机等便携式电子产品。
《锂电池原理》ppt 课件
目录
• 锂电池概述 • 锂电池的组成结构 • 锂电池的工作原理 • 锂电池的优缺点 • 锂电池的安全使用与维护

指电池在特定条件下可以储存的电量，通常以毫安时（mAh）或安时（Ah）为 单位。
能量密度
表示电池每单位重量或体积所能储存的能量，单位为瓦时每千克（Wh/kg）或瓦 时每升（Wh/L）。
电池的循环寿命与自放电率
循环寿命
指电池在特定充放电条件下能够维持 性能参数的时间，通常以充放电循环 次数来表示。
自放电率
通过掺杂金属离子或进行表面改性 ，可以改善正极材料的电化学性能 和循环稳定性。
负极材料的制备
负极材料的选择
常用的负极材料包括石墨、硅基材料 、钛酸锂等，选择合适的负极材料对 电池性能至关重要。
表面处理与改性
通过表面涂覆、化学处理、物理气相 沉积等方法对负极材料进行改性，以 提高其电化学性能和循环稳定性。
装配工艺流程
电池的装配工艺流程包括正负极片的切割、涂布、碾压、制片、装 配等环节，每个环节都需要严格的质量控制和工艺参数的优化。
电池的性能测试
电池装配完成后需要进行性能测试，如电化学性能测试、安全性能测 试等，以确保电池的质量和可靠性。
04 锂离子电池的性能参数与 测试
电池的容量与能量密度
电池容量
合成方法
负极材料的合成方法与正极类似，也 有多种方法可供选择，如固相法、化 学气相沉积法、电化学沉积法等。
电解液的制备
电解液的组成
锂离子电池电解液主要由 有机溶剂、锂盐和其他添 加剂组成。
电解液的制备方法
电解液的制备方法包括直 接混合法、共沸精馏法、 离子交换法等。
电解液的性能要求
电解液需要具有良好的离 子导电性、化学稳定性、 电化学稳定性以及安全性 等。
表示电池在不使用情况下，电量自行 减少的速度，通常以每月电量减少的 百分比来表示。

负极材料 ： 1 比容量高 2 比表面积小 振实高
3 结构稳定
4 可逆容量高 5 电位高 6 化学稳定性好， 7 环保 8 便宜
电解液
1 良好的化学稳定性与电池的正负极活性物质和集流体不发生化学
2 比较宽的电化学稳定窗口（电压）
3 较高的离子电导率，较低的电子电导率;
4 具有良好的成膜特性，在炭负极材料表面形成致密稳定的钝化膜
6尺寸要求
现在各类普通电子产品都趋向轻而薄的观念，比如：手机 MP3-MP4也是薄而轻，蓝牙耳机更是小。所以在电池的设 更要求我们开发一些克比容量高，压实高的新材料，来满 品的需要。
长循环 7循环性能 8 BMS（电源管理系统）的合理选用
作为锂电池，我们在使用时，必须选用合理的BMS来对电池 的保持，如：过充 过放，过流 短路 均衡 过温。好的BMS能 用寿命得以正常发挥。 9 成本
除了以上的考虑因素之外，成本也是在设计时重点为考虑的 系到设计出来的产品，客户所能接受的价格是否有利可赚！ 低的成本，做出满足客户要求的产品。
除了利润 ，一切都 是假 的！！
常见锂电池的使用参数：
常见电池设计时不同的要求

现对常识、参数、材料以及设计思路都有了一定的了解，下一
际的尺寸工艺设计
尺寸设计
电池功能特点
一 比容量高 二 电压高
酸 镉 镍 锂 35 41 50-80 120-160 140-180 Wh/kg
三 体积小 重量轻（24V相当于市面上铅酸电池的1/7重量，36V电池重量仅3KG, 相当于市面上铅酸电
四 长循环
五 自放电小 六 无记忆效应
七 无污染 环保
铝镍带
1 过流密度大 2 不易氧化 3 与电池内部物质不发生化学反应

培训教程：锂离子电池基础理论主讲：刘凯时间：2014年3月教程大纲•电池的发展（电池的由来）•电池的类别（有哪些电池，什么是锂离子电池)•锂离子电池的组成结构•锂离子电池的关键性能•总结一:电池的发展电池发展史Zinc ‐Carbon PrimaryAlkaline Lead ‐AcidNi k l d i Nickel ‐cadmium: (NiCd)Nickel ‐metal hydride: (NiMH)MemoryeffectLithium ‐Ion: (Li ‐Ion)Secondary电池发展方向纯绿色锂电池二：电池的类别二电池的类别什么是锂离子电池？Li为离子传导介质，正、负极材料之间锂离子电池是指+发生嵌入和脱出反应的电池。

正极反应：LiCoO2→ Li1-x CoO2+ xLi++ xe-负极反应：C + xLi++ xe-→ CLi x电池总反应：LiCoO2 + C LiLiCoO2+C→Li+CLiCoO2+ CLi x放电时发生上述反应的逆反应。

三：锂电池的组成结构三锂电池的组成结构锂电池结构Cathode (+)+ ‐BatteryElectrolyteLi battery SeparatorAnode (‐)Bi‐cellCell锂离子电池组成正极材料是指充电过程中能够提供锂离子源的材料如：锂化合物LiCoO2、LiNiO2、LiMnO2、LiNiCoMnO2、LiFePO4负极材料是指充电过程中为锂离子提供接收体的材料如：石墨（人造或天然）、硅合金、锡合金等电解质为提供锂离子传导介质的材料如：溶解有锂盐（LiPF6、LiAsF6等）的有机溶液隔离膜是指阻隔正负电极之间电子不导电离子导电的多孔材料如：PP、PE、无纺布等等锂离子电池组成集流体是指提供材料的涂覆载体和电流的集束导体如：铜箔（负极）、铝箔（正极）等包装壳是指包装和保护电芯的复合材料如：铝塑膜、不锈钢壳、铝壳如铝塑膜不锈钢壳铝壳导电剂是指能够增强活性材料间及活性材料与集流体间的电子导电能力材料如：导电炭黑、碳纳米管等粘结剂是指增强材料与材料之间及材料与集流体之间粘附力的材料如：SBR、PVDF等等添加剂是指增强电池安全性及稳定性的特殊物质如：成膜添加剂、阻燃添加剂等等典型的锂电池圆柱形锂离子电池结构图密封圈隔膜限流开关绝缘垫方（角）形锂离子电池结构图软包装锂离子电池结构图锂离子电池结构——正极LiNi (1‐x)/2Co x Mn (1‐x)/2O 2LiMn 2O 4LiFePO 4LiCoO 2/LiNiO 2Material Theory Spec. Cap.(mAh/g)Actual Spec.Cap.(mAh/g)Density (Kg / L)Volt.(V)Safety Cost LiCoO 2275140 5.05 3.7medium high LiNiO 2274220 4.80 3.4worse medium LiMn 2O 4148110 4.20 3.8good low LiFePO 4170120-1603.703.4goodlow锂离子电池结构——负极负极极耳：镍带（约0.07mm厚）负极集流体：铜箔（约0.008mm厚)负极物质：石墨+CMC+SBR锂离子电池结构——负极Li4Ti5O12Natural graphite Artificial graphite AlloyLiC6 6C + Li+ + e‐6mol C=6*12=72g6l C6*1272Capacity of 1mol e= 1.60217733*10‐19C*6.0221367*1023 = 96485.309C=96485.309/3600Ah =26.80174Ah=96485309/3600Ah=2680174Ah=26802mAhGram specific capacity= 26802mAh/ 72g=372mAh/ gActual capacity:280370mAh/ gcapacity:280~370mAh/Graphite capacity锂离子电池活性材料趋势图锂离子电池结构——隔膜●材质：单层PE（聚乙烯）或者三层复合PP（聚丙烯）+PE+PP●厚度：单层一般为0.016～0.020mm三层一般为0.020～0.025mm锂离子电池结构——隔膜Microstructure of themicroporous polyolefinmembranes made by dryprocess (a) and wet process(b), respectively.(b)ti lSchematic structure ofthe Separionseparators.p锂离子电池结构——电解液•性质：无色透明液体，具有较强吸湿性。

锂电池培训教材第一部分：锂电池概述1.锂电池的背景和发展历程(100字)锂电池是一种以锂为正极材料，并通过锂离子在电解质和负极材料之间的迁移实现储能和释放能量的电池。

它的发展历程可以追溯到20世纪60年代初期，但直到20世纪90年代初期才开始商业化生产。

近年来，锂电池技术得到较大的突破，广泛应用于便携式电子设备、电动汽车和储能系统等领域。

2.锂电池的基本原理(200字)锂电池基于正极和负极之间锂离子的迁移来存储和释放能量。

当锂电池充电时，正极材料富集锂离子，并在通过电解质渗透到负极材料中的同时，电池发生化学反应并储存能量。

当锂电池放电时，锂离子会从负极材料迁移到正极材料中，同时释放储存的能量。

这种迁移过程通过电解质中的离子传导完成。

3.锂电池的分类和特点(300字)锂电池根据电解质的类型和正负极材料的组合方式，可分为锂离子电池、锂聚合物电池和锂金属电池等。

锂离子电池具有高能量密度、长寿命、轻量化和无记忆效应等特点，因此被广泛应用于便携式设备和电动汽车。

锂聚合物电池由于电解质采用固态聚合物，具有更高的安全性，但能量密度较低。

锂金属电池具有高能量密度，但由于锂金属的活性较高，安全性较差。

第二部分：锂电池工作原理4.锂电池的正极材料(100字)锂电池的正极材料一般采用锂钴酸锂、锂镍酸锂、锂铁酸锂等化合物。

这些材料具有高比能量和较好的循环稳定性。

锂钴酸锂是最常用的正极材料，其具有较高的能量密度，但价格较高。

锂铁酸锂则具有较好的安全性能和循环寿命。

5.锂电池的负极材料(100字)锂电池的负极材料一般采用石墨。

石墨具有较高的比容量和良好的循环寿命，而且价格较低。

最近，硅基负极材料也得到了一定的研究和应用，因为硅相较于石墨具有更高的比容量，但存在容积膨胀问题。

6.锂电池的电解质(100字)锂电池的电解质一般采用有机液体溶液或固体聚合物。

常用的有机液体电解质包括碳酸盐盐、磷酸盐盐和聚醚等。

固态聚合物电解质具有更高的安全性和较高的离子传导率，但相较于有机液体电解质，其离子传导率较低。

旳称为“摇椅电池”。 充电池时，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。
锂离子电池电化学反应机理
正极反应：LiCoO2==== Li1-xCoO2 + xLi+ + xe
负极反应： 6C + xLi+ + xe- === LixC6
电池总反应： LiCoO2 + 6C ==== Li1-xCoO2 + LixC6
电池在接通负载后，因为欧姆电阻和极 化过电位旳存在，电池旳工作电压低于开路 电压。
内阻
电流经过电池内部时受到阻力，使电池旳电压降低， 此阻力称为电池旳内阻。
电池旳内阻不是常数，在放电过程中随时间不断变化， 因为活性物质旳构成、电解液浓度和温度都在不断地 变化。
电池内阻涉及欧姆内阻和极化内阻，极化内阻又涉及 电化学极化与浓差极化。内阻旳存在，使电池放电时 旳端电压低于电池电动势和开路电压，充电时端电压 高于电动势和开路电压。
培训教程
锂离子电池基础知识
主讲： 研发中心制作
教程纲领
电池分类（10min) 锂离子电池之电化学反应机理 (20min) 锂离子电池之应用领域（5min) 锂离子电池之构造(20min) 液态锂离子电池之工艺流程(30min) 液态锂离子电池之生产设备(15min) 锂离子电池之性能指标 (20min) 锂离子电池质量认证（10min)
行业原则锂离子电池月自放电率不大于 12%，我们能够做到6%-8%
电池自放电与电池旳放置性能有关，其 大小和电池内阻构造和材料性能有关
记忆效应
记忆效应是针对镍镉电池而言旳，因为老式工艺中 负极为烧结式，镉晶粒较粗，假如镍镉电池在它们 被完全放电之前就重新充电，镉晶粒轻易汇集成块 而使电池放电时形成次级放电平台。电池会储存这 一放电平台并在下次循环中将其作为放电旳终点， 尽管电池本身旳容量能够使电池放电到更低旳平台 上。在后来旳放电过程中电池将只记得这一低容量。 一样在每一次使用中，任何一次不完全旳放电都将 加深这一效应，使电池旳容量变得更低。

2 容量（功率）
即能够支持电器设备一次持续工作的时间要求，比如：手 一次充电，能使用三天，航模 玩具飞机一次能飞3分钟等。
3 平台要求
电池一次放电 某一电压值以上持续放电的时间，比如：手 放电 到3.6V后，自动关机 ，就要求我们的电池3.6V电压 时间越长越好，在选用正极材料时，会根据材料的特性来 一要求。
第二部分：设计篇
设计的目的：满足客户的要求！ 客户的常见要求有哪些？
容量 电压 内阻 尺寸 号：电池外壳的尺寸 433450A 容量：电池的1C的放电容量 800 mAh 面密度：单位面积的敷料重量 42mg/cm2 克容量 ：单位重量的活性物质释放的容量值 142mA 压实密度：单位体积的敷料重量 3.8g/cm3 铝镍带宽：mm 隔膜厚度：mm
负极材料 ：
1 比容量高 2 比表面积小 振实高 3 结构稳定 4 可逆容量高 5 电位高 6 化学稳定性好， 7 环保 8 便宜
电解液
1 良好的化学稳定性与电池的正负极活性物质和集流体不发生化学 2 比较宽的电化学稳定窗口（电压） 3 较高的离子电导率，较低的电子电导率; 4 具有良好的成膜特性，在炭负极材料表面形成致密稳定的钝化膜 5 合适的温度范围(高沸点一低熔点); 6 安全低毒，无环境污染。 7 便宜
电池的用途
移动电话、MP3 MP4 蓝牙 笔记本电脑、小型摄像机、电动 动车、UPS备用电源，军事用途等等.
凡是能用电的设备基本上都能用上！！
锂电池的常用术语
1 容量 （放电容量 充电容量 额定容量 设计容量 标称容
量）
2 电压 （标称电压 开路电压 闭路电压 平台电压 上限
压 中值电压 平均电压）

电池的用途
移动电话、MP3 MP4 蓝牙 笔记本电脑、小型摄像机、电动 动车、UPS备用电源，军事用途等等.
凡是能用电的设备基本上都能用上！！
锂电池的常用术语
1 容量
量）
（放电容量 充电容量 额定容量 设计容量 标称容
2 电压
（标称电压 开路电压 闭路电压 平台电压 上限
压 中值电压 平均电压）
b 隔膜 ：隔膜热闭孔性对电池的安全有很大 响，当温度超过 120-135 度，如隔膜没有闭 电池继续升温，内压升高到极限，电池就会 如温度过高，隔膜会熔化，从而引起电池大 的短路，这就要求隔膜要有很高的熔点。
c 电解液：电解液在电池内即起到导电作用 时又要能起到保护作用，当充电电压到一定 形成络合物，在电池内部形成大面积的断路 正负极通过电流减小，电池温度降低。
电池功能特点
一 比容量高 二 电压高
酸 镉 镍 锂 35 41 50-80 120-160 140-180 Wh/kg
三 体积小 重量轻（24V相当于市面上铅酸电池的1/7重量，36V电池重量仅3KG, 相当于市面上铅酸电
四 长循环
五 自放电小 六 无记忆效应
七 无污染 环保
简单的说：就是电池内部出现高温 高内压，超过 体的储压极限，壳体爆裂，内容物喷出，起火燃烧 引起爆炸燃烧的主要原因：短路 高温 高电压
引起电池爆炸的因素有哪些？
电池的系统制作过程，及各材料的配比和电池的使 有可能引起电池爆炸隐患，可从：材料 设计 使 面来来进行分析。 1材料：
a 正极材料：其一 从材料本身安全性来说，热 LiNiO2 ＜ LiNi0.8Co0.2O2 ＜ LiCoO2 ＜ LiMn2 LiFePO4 ＜LiNi3/8Co1/4Mn3/8O2当温度升高到一 材料分解，产生大量的热 其二 从正极标的理论容 际发挥的容量来看，没有脱嵌的锂离子越多，过充 生枝晶的可能性就越大，刺穿隔膜引起短路。理论 际值相差越小，安全性就越高，钴酸锂270-140 ＜ 148-110＜ 磷酸铁锂170-130 ，且铁锂的电压只有 安全性最高。 热分解温度：钴：锰：铁锂＝ 200：220

锂离子电池组设计手册
读书笔记
01 思维导图
03 精彩摘录 05 目录分析
目录
02 内容摘要 04 阅读感受 06 作者简介
思维导图
本书关键字分析思维导图
电池
性能
手册
介绍
原理
全面
详细
设计
锂离子电 池设计材料安来自性锂离子电 池案例
专业
提供
特性
参考
系统
内容摘要
内容摘要
《锂离子电池组设计手册》是一本全面介绍锂离子电池组设计的专业书籍。本书涵盖了从电池单 体到电池组设计的全过程，内容详实，具有很高的实用性和参考价值。 本书对锂离子电池的原理和特性进行了深入的阐述。详细介绍了锂离子电池的工作原理，以及其 能量密度、循环寿命、安全性能等方面的特性。还对锂离子电池的材料，如正极材料、负极材料、 电解液等进行了全面的分析。 本书重点讲解了锂离子电池组的设计。内容包括电池组的结构设计、电路设计、热设计等。针对 电池组的安全性、可靠性、一致性等问题，本书也提供了详细的解决方案。还介绍了如何通过先 进的电池管理系统（BMS）来提高电池组的使用性能和安全性。 本书还提供了大量的实际案例和经验总结，方便读者在实际应用中参考。这些案例涵盖了不同领 域、不同场景的锂离子电池组设计，包括电动汽车、储能系统、移动电源等。
精彩摘录
“锂离子电池是一种高能量密度、长寿命的电池，具有许多优秀的性能特 点。”这段摘录直接概括了锂离子电池的核心优势。在能源需求日益增长的今天， 高能量密度和长寿命的电池成为了我们追求的目标。而锂离子电池正是凭借其卓 越的性能，成为了市场的佼佼者。
精彩摘录
书中还提到了锂离子电池组设计的要点：“要确保电池组的稳定性，避免因 单个电池故障而导致整个电池组失效；要优化电池组的散热设计，以保证电池在 正常工作时不会出现过热现象；要充分考虑电池组的体积和重量，以满足不同设 备的需要。”这些设计要点的提出，为我们提供了一个全面而细致的指导，有助 于我们在实际应用中更好地发挥锂离子电池的优势。

LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2+LixC6
➢充电要求：额定电流1C/3，最大持续90A，峰值200A（30S）。
2024/10/9
1.2放电原理
➢ 锂电池充电原理：当电池放电时，形成阳极的碳材料中的锂离子经 过隔膜移动到阴极材料（锂化合物）中，一个放电电流过。。
放电正极上发生的反应为 Li1-xFePO4+ xLi ++ xe- →LiFePO4 放电负极上发生的反应为
2.3负极
➢负极——活性物质为石墨，或近似石墨结构的碳，导 电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。
三、锂电池分类
圆柱离子电池
方形锂离子电池
软包离子电池
锂离子电池
纽扣锂离子电池
2024方法：按电池外观尺寸宽、厚、长 1、圆柱型18650型号，就是指电芯直径18mm长65mm。 2、方形锂离子383450型号，就是指电芯实体部分宽34mm厚3.8mm长50mm。 3、聚合物（软包）383450型号，就是指电芯实体部分宽34mm厚3.8mm长50mm。
3.8mm 18m m
65m m
圆柱型18650电芯 2024/10/9
50mm
34mm
方形锂离子383450电芯
50mm
34mm
3.8mm
聚合物（软包）383450
四、锂电池特性
A B C
D
2024/10/9
过充电危险：过充超过电池电压上限，会 导致电池内部温度过高，会引起电池燃烧 爆炸。 过。放电危险：锂电池内部存储电能是靠电 化学一种可逆的化学变化实现的，过度的 放电会导致这种化学变化有不可逆的反应 发生，因此锂电池最怕过放电，一旦放电 电压低于2.7V，将可能导致电池报废。

《锂电池工作原理》PPT 课件
欢迎各位来到本次《锂电池工作原理》PPT课件。锂电是目前应用广泛的可 充电电池之一，本次课件将带你了解它的基本构成、工作原理和应用领域。
什么是锂电池？
1 锂离子电池和锂聚合物电池的区别
锂离子电池有较高的能量密度，而锂聚合物电池则更轻薄，不易泄漏或爆炸。
2 锂电池的优点和缺点
锂电池具有高能量密度、轻质化、充放电效率高等优点，但也存在使用寿命短、成本高 和安全风险等缺点。
锂电池的基本构成
锂电池的正极
通常由氧化物或磷酸铁锂等材料 制成。
锂电池的负极
通常由石墨等材料制成。
锂电池的电解质
通常由有机溶剂、无机盐类等物 质组成的电解质溶液。
锂电池的工作原理
1
充电过程
- 正极：锂离子从电解质中脱离，嵌入正极材料结构；
总结
锂电池的优缺点和应用领域
锂电池具有高能量密度、轻质化等优点，但也存在使用寿命短、成本高等缺点。目前已广泛 应用于电子设备、电动汽车和可再生能源等领域。
锂电池的基本构成和工作原理
锂电池由正极、负极和电解质三部分构成，其工作原理涉及充放电过程，使锂离子在正负极 材料之间来回移动，产生电流。
你了解了吗？
- 负极：锂离子在负极材料表面生成金属锂。
2
放电过程
- 正极：锂离子从正极材料中脱离，向负极或电解质移动；
- 负极：金属锂和锂离子反应，生成锂离子和电子。
锂电池的应用领域
电子设备
手机、平板、笔记本电脑等移 动终端设备。
电动汽车
汽车动力电池是锂电池的重要 应用之一。
可再生能源系统
太阳能、风能等系统需要储能 设备支撑运行。
希望通过本次课件，你对锂电池的工作原理和应用领域有了一定的了解。感 谢收看！

锂离子电池原理及设计教材原理篇电池原材料化工类材料：正极：钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、三元材料负极：人造石墨、中间相碳微球（沥青基）、针状焦、改性天然石墨其他：隔膜、电解液、导电剂、PVDF、NMP、草酸、SBR、CMC、高温胶纸、铜箔、铝箔等五金类材料：钢壳、铝壳、盖帽、隔圈、铝带、镍带、铝镍复合带等、铝塑膜等电池原材料是决定电池性能的最重要的因素，电池性能的提升归根结底来自于电池材料的优化及更新。

锂离子电池反应机理锂离子电芯的反应机理是随着充放电的进行，锂离子在正负极之间嵌入脱出，往返穿梭电芯内部而没有金属锂的存在，因此锂离子电芯更加安全稳其反应示意图如下所示：电芯的正极是LiCoO2加导电剂和粘合剂，涂在铝箔上形成正极板，负极是层状石墨加导电剂及粘合剂涂在铜箔基带上，目前比较先进的负极层状石墨颗粒已采用纳米碳。

根据上述的反应机理，正极采用LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O2等，其中LiCoO2是一种层状结构很稳定的晶型，但当从LiCoO2拿走XLi后，其结构可能发生变化，但是否发生变化取决于X的大小。

通过研究发现当X>0.5时Li(1-X)CoO2的结构表现为极其不稳定，会发生晶型瘫塌，其外部表现为电芯的电压及安全性能。

所以电芯在使用过程中应通过限制充电电压来控制Li1-XCoO2中的X值，一般充电电压不大于4.2V。

那么X小于0.5 ，这时Li1-XCoO2的晶型仍是稳定的。

负极C6其本身有自己的特点，当第一次化成后，正极LiCoO2中的Li被充到负极C6中，当放电时Li回到正极LiCoO2中，但化成之后必须有一部分Li 留在负极C6中，以保证下次充放电Li的正常嵌入，否则电芯的寿命很短，为了保证有一部分Li留在负极C6中，一般通过限制放电下限电压来实现。

所以锂电芯的安全充电上限电压≤4 .2V，放电下限电压≥2.5V。

锂离子电池的主要制造过程Li-ion电池的工艺技术比较严格、复杂，这里只能简单介绍一下其中的几个主要工序。

锂电池原理课件
电池的放电特性
B a tte ry v o lta g e (V )
不同电流条件下的放电特性曲线
D is c h a rg in g C h a ra c te ris tic s a t V a rio u s C u rre n ts
4 .5
4 .0
0 .5 C m A
0 .2 C m A
• 正极反应： LiMO2 xLi+ + Li1-xMO2 + xe• 负极反应： xLi+ + xe- + C6 LixC6
• 放电过程：
• 正极反应：xLi+ + Li1-xMO2 + xe- LiMO2 • 负极反应：LixC6 xLi+ + xe- + C6 • 电池反应：LiMO2 + C ===== Li1-xMO2 + LixC6
3 .5 1 .0 C m A
锂电池原理课件
5、荷电保持及恢复能力：满电常温下搁置28天，荷电保持放电时间 不低于1h36min（80%），荷电恢复放电时间不低于1h48min （90%）；
6、储存性能：进行贮存试验的单体电池或电池组应选自生产日期不 足3个月的，贮存前充50％～60％的容量，在环境温度40℃±5℃， 相对湿度45％～75％的环境贮存90天。贮存期满后取出电池组， 用0.2C充满电搁置1h后，以0.5C恒流放电至终止电压,上述试验可 重复测试3次，放电时间不低于1h12min（60%）；
锂电池原理课件
• 4、机械冲击；将电池或电池组采用刚性固定的方法 （该方法能支撑电池或电池组的所有固定表面）将电 池或电池组固定在试验设备上。在三个互相垂直的方 向上各承受一次等值的冲击。至少要保证一个方向与 电池或电池组的宽面垂直，每次冲击按下述方法进行： 在最初的3ms内，最小平均加速度为735m/s2，峰值加 速度应该在1225 m/s2和1715 m/s2之间。 5、 振动：将电池或电池组直接安装或通过夹具安装在 振动台面上进行振动试验。试验条件为频率10Hz～ 55Hz，加速度29.4 m/s2，X,Y,Z每个方向扫频循环次数 为10次，扫频速率为1oct/min。 6、自由跌落：将单体电池或电池组由高度（最低点高 度）为600mm的位置自由跌落到水泥地面上的20mm厚 的硬木板上，从X,Y,Z三个方向各一次。自由跌落结束 后。

26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
39、没有不老的誓言，没有不变的承 诺，踏 上旅途 ，义无 反顾。 40、对时间的价值没有没有深切认识 的人， 决不会 坚韧培训教材
36、“不可能”这个字(法语是一个字 )，只 在愚人 的字典 中找得 到。--拿 破仑。 37、不要生气要争气，不要看破要突 破，不 要嫉妒 要欣赏 ，不要 托延要 积极， 不要心 动要行 动。 38、勤奋，机会，乐观是成功的三要 素。(注 意：传 统观念 认为勤 奋和机 会是成 功的要 素，但 是经过 统计学 和成功 人士的 分析得 出，乐 观是成 功的第 三要素 。