锂离子电池-课件
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锂离子电池原理介绍课件.pptx
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。
➢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。
锂离子电池介绍PPT课件
5
6
1 锂离子二次电池的概况
镉镍、氢镍、锂离子蓄电池性能对比
7
1 锂离子二次电池的概况
锂离子电池的缺点 1、安全性能问题：需复杂的保护线路； 2、放电倍率低：1 C ~ 2 C； 3、价格昂贵。
8
1 锂离子二次电池的概况
锂离子电池的种类
根据锂离子电池所用电解质材料不同，锂离子电池可以分为 1、液态锂离子电池(lithium ion battery, 简称为LIB) 2、聚合物锂离子电池(polymer lithium ion battery, 简称为 LIP)
16
2 锂离子电池的原理和特性
锂离子电池的充电原理
锂离子电池的充电过程分：
预充电阶段； 恒流充电阶段-1C 恒压充电阶段。4.1V一4.2V
17
2 锂离子电池的原理和特性
锂离子电池的充电原理
预充电阶段 预充电阶段是在电池电 压低于3V时，电池不 能承受大电流的充电。 这时有必要以小电流对 电池进行浮充。
15
2 锂离子电池的原理和特性
锂离子电池的工作原理
锂离子电池的额定电压为3.6V。电池充满时的电压（称 为终止充电电压）一般为4.2V；锂离子电池终止放电电压 为2.5V。如果锂离子电池在使用过程中电压已降到2.5V后 还继续使用，则称为过放电，对电池有损害。
锂离子电池比较骄贵。如果不满足其充电及使用要求， 很容易出现爆炸，寿命下降等现象。因为锂离子电池对温 度、过压、过流及过放电很敏感，所以所有的电池内部均 集成了热敏电阻（监控充电温度）及防过压、过流、过放 电保护电路。
相同点：液态锂离子电池和聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离 子都是相同的，电池的工作原理也基本一致。一般正极使用LiCoO2，负极 使用各种碳材料如石墨，同时使用铝、铜做集流体。 区别：主要区别在于电解质的不同, 锂离子电池使用的是液体电解质, 而聚合 物锂离子电池则以聚合物电解质来代替, 这种聚合物可以是“干态”的,也可 以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物胶体电解质。
6
1 锂离子二次电池的概况
镉镍、氢镍、锂离子蓄电池性能对比
7
1 锂离子二次电池的概况
锂离子电池的缺点 1、安全性能问题：需复杂的保护线路； 2、放电倍率低：1 C ~ 2 C； 3、价格昂贵。
8
1 锂离子二次电池的概况
锂离子电池的种类
根据锂离子电池所用电解质材料不同，锂离子电池可以分为 1、液态锂离子电池(lithium ion battery, 简称为LIB) 2、聚合物锂离子电池(polymer lithium ion battery, 简称为 LIP)
16
2 锂离子电池的原理和特性
锂离子电池的充电原理
锂离子电池的充电过程分：
预充电阶段； 恒流充电阶段-1C 恒压充电阶段。4.1V一4.2V
17
2 锂离子电池的原理和特性
锂离子电池的充电原理
预充电阶段 预充电阶段是在电池电 压低于3V时，电池不 能承受大电流的充电。 这时有必要以小电流对 电池进行浮充。
15
2 锂离子电池的原理和特性
锂离子电池的工作原理
锂离子电池的额定电压为3.6V。电池充满时的电压（称 为终止充电电压）一般为4.2V；锂离子电池终止放电电压 为2.5V。如果锂离子电池在使用过程中电压已降到2.5V后 还继续使用，则称为过放电，对电池有损害。
锂离子电池比较骄贵。如果不满足其充电及使用要求， 很容易出现爆炸，寿命下降等现象。因为锂离子电池对温 度、过压、过流及过放电很敏感，所以所有的电池内部均 集成了热敏电阻（监控充电温度）及防过压、过流、过放 电保护电路。
相同点：液态锂离子电池和聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离 子都是相同的，电池的工作原理也基本一致。一般正极使用LiCoO2，负极 使用各种碳材料如石墨，同时使用铝、铜做集流体。 区别：主要区别在于电解质的不同, 锂离子电池使用的是液体电解质, 而聚合 物锂离子电池则以聚合物电解质来代替, 这种聚合物可以是“干态”的,也可 以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物胶体电解质。
《锂离子电池》课件
安全性能与环境影响
安全性能
锂离子电池的安全性能是其应用领域的重要考量因素。由于锂离子电池内部存在 可燃物质，不当使用或过充过放可能导致电池起火或爆炸。因此，提高锂离子电 池的安全性能是技术发展的重要方向。
环境影响
锂离子电池在使用和处理过程中可能对环境产生一定影响。主要包括废旧电池处 理问题、电解液泄漏和重金属元素释放等。因此，发展环保型的锂离子电池技术 也是当前的重要研究方向。
能量密度与功率密度
能量密度
锂离子电池的能量密度是指单位体积或质量所存储的电能，是衡量电池储能能 力的重要指标。提高能量密度是锂离子电池技术发展的重要方向。
功率密度
锂离子电池的功率密度是指单位体积或质量所输出的电能，是衡量电池快速充 放电能力的重要指标。提高功率密度有助于提升电动汽车等设备的加速性能和 响应速度。
为锂离子电池产业提供更广阔的发展空间。
06
锂离子电池的挑战与解决 方案
锂离子电池的安全问题与解决方案
总结词
锂离子电池的安全问题是当前面临的重要挑 战，包括过热、过充、短路等情况下的安全 隐患。
详细描述
为了解决锂离子电池的安全问题，需要采取 一系列措施，如改进电池设计、提高电池管 理系统智能化水平、加强生产工艺控制等。 此外，研发新型安全材料也是重要的研究方
工作原理
锂离子电池通过锂离子在正负极之间的迁移实现电能的储存和释放。充电时，锂离子从正极脱出，通过电解液和 隔膜迁移到负极并嵌入；放电时，锂离子从负极脱出，通过电解液和隔膜迁移到正极并嵌入，同时电子通过外电 路传递形成电流。
锂离子电池的种类
01
02
03
根据正极材料
钴酸锂、磷酸铁锂、三元 材料等。
根据用途
《锂离子电池》课件
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。
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。
《锂离子电池介绍》课件
02
锂离子电池的组成
正极材料
01
02
03
04
作用
正极材料是锂离子电池的重要 组成部分，主要负责存储和释
放能量。
常见种类
包括三元材料、钴酸锂、磷酸 铁锂等。
特点
具有较高的能量密度、循环寿 命长、自放电率低等特点。
应用
广泛应用于电动汽车、混合动 力汽车、手机、笔记本电脑等
领域。
负极材料
作用
负极材料是锂离子电池 的另一个重要组成部分 ，主要负责存储锂离子
VS
详细描述
电池组装通常在洁净的环境中进行，以确 保产品质量。组装过程包括将正负极片叠 放在一起，中间夹上隔膜，然后注入电解 液。最后，通过封装形成完整的电池。电 池的封装形式有多种，如圆柱形、扁平型 和棱柱形等。
电池测试
总结词
电池测试是确保电池性能和质量的重要环节 ，包括电性能测试、安全性能测试和循环寿 命测试等。
电极制备
总结词
电极制备是将正负极材料涂布在金属箔上，形成集流体和活 性物质的结构。
详细描述
电极制备过程中，首先将正负极材料与粘结剂混合，制成浆 料。然后，将浆料涂布在金属箔上，经过干燥和碾压，形成 电极片。电极片的质量直接影响电池的电化学性能和生产成 本。
电池组装
总结词
电池组装是将正负极片、隔膜和电解液 等组件组装在一起，形成完整的电池结 构。
回收与环保问题
总结词
锂离子电池回收和环保问题亟待解决
详细描述
锂离子电池中含有有毒有害物质，如钴、镍 等重金属和有机溶剂等。这些物质对环境和 人体健康造成潜在威胁。同时，锂离子电池 回收技术尚不成熟，回收率较低，也给环保
带来压力。
锂电池课件ppt
常见问题与解决方案
问题1
电池充不进电。解决方案：检查充电设备是否正常，更换 充电器或充电线；检查电池是否老化或损坏，更换电池。
问题3
电池膨胀或变形。解决方案：立即停止使用该电池，避免 发生危险；联系专业人员处理或更换电池。
问题2
电池续航时间变短。解决方案：检查电池是否过载或老化 ，减轻负载或更换电池；检查电池是否受到高温或低温影 响，保持适宜的工作环境温度。
CHAPTER
04
锂电池的充电与使用
充电方式与注意事项
充电方式
锂电池的充电方式主要有恒流充电、恒压充电和脉冲充电三种。恒流充电是指以恒定电流对电池进行 充电；恒压充电是指以恒定电压对电池进行充电；脉冲充电则采用间歇性的电流脉冲对电池进行充电 。
注意事项
在充电过程中，需要注意控制好充电电流和充电时间，避免过充或欠充。同时，要选择合适的充电设 备，确保充电安全。
负极材料
负极材料是锂电池中储存和释放锂离子的场所，常用的负极 材料包括石墨、钛酸锂等。负极材料的性能直接影响电池的 首次效率、循环寿命和安全性能。
负极材料的制备方法主要包括机械粉碎法、化学气相沉积法 、溶胶凝胶法等。制备过程中需注意控制温度、气氛、反应 时间等参数，以保证材料的晶体结构和纯度。
电解液
安全使用与维护
安全使用
在使用锂电池时，需要注意避免过载、短路、高温等危险情况。过载可能导致电池发热、膨胀甚至爆炸；短路可 能导致电池瞬间释放大量能量，引发火灾；高温则可能加速电池老化，降低电池性能。
维护建议
为了保持锂电池的性能和寿命，建议定期进行电池检查和维护。包括检查电池外观、清洁电池表面、保持电池干 燥、避免过度放电或充电等。
和更高的充电功率。
第一章锂离子电池 ppt课件
180mAh/g以上，远高于LiCoO2，具有价廉、无毒， 等优点，不存在过充电现象。
第一章锂离子电池
2.2.2 LiNiO2目前存在的问题及解决方法
2.2.2.1 存在的问题 （1）制备困难。 （2）结构不稳定，易生成Li1-yNi1+yO2。使得部分Ni位
Li层中，降低了Li离子的扩散效率和循环性能。 2.2.2.2 主要解决办法
300
(LIB, LPB, PLI,…)
250
200
150
100
Ni-Cd
Lead-Acid
50
Ni-MH Ni-Zn
lighter
0
0
40 第一章锂80离子电池120
160
200
1.8锂离子电池的典型充放电曲线和温度变化
Voltage(V) Temperature(oC)
5. 0
50
4. 0
3. 0
4425212521高温固相合成高温固相合成高温固相反应法是将两种或者两种以上的固高温固相反应法是将两种或者两种以上的固体反应物机械混合体反应物机械混合经高温处理使得反应物在熔经高温处理使得反应物在熔融状态下反应从而得到目标产物的材料制备方法融状态下反应从而得到目标产物的材料制备方法以lili22coco33和和vv22oo55为反应原料为反应原料混合后混合后在在680680烧结一段时间烧结一段时间然后降温至室温得到目标产物然后降温至室温得到目标产物
2.3.2 LiMn2O4存在的主要问题及解决方法
存在的主要问题 结构热稳定性差，易形成氧缺位，使得循环性能 较差。 主要解决办法
利用Co、Ni等元素掺杂替代，稳定结构，提高比 容量和循环性能。到目前为止，LiNiO2和LiMn2O4的 研究虽有一些突破，有一些应用，但还有许多关键问 题没有解决，在性能方面还与LiCoO2有着较大差距。 目前LiCoO2仍是小型锂离子电池的主要正极材料。
《锂离子电池介绍》课件
性能有重要影响。
发展趋势
寻找高比容量、高稳定 性、低成本的负极材料
是当前的研究重点。
电解液
作用
电解液在锂离子电池中起到传 输锂离子的作用，是电池内部
电荷转移的媒介。
种类
主要包括有机电解液和无机电 解液。
性能特点
电解液的离子电导率、电化学 稳定性、闪点等对电池的安全 性能和使用寿命有重要影响。
发展趋势
安全问题
锂离子电池在过充、过放、高温等条件下可能发生燃烧或爆炸，对使用者和环境造成威 胁。
解决方法
采用高安全性的材料，如阻燃电解质和高温稳定的正负极材料。同时，加强电池管理系 统，防止电池过充和过放，并实时监测电池温度和电压，确保电池在安全范围内工作。
锂离子电池的回收与再利用问题
回收与再利用问题
随着锂离子电池的大规模应用，废旧电池的处理和资源回收成为了一个重要的问题。
锂离子电池的种类
圆柱形锂离子电池
常见于电子产品，如手机、笔记本电 脑等。
方形锂离子电池
扣式锂离子电池
常用于小型电子设备，如手表、计算 器等。
适用于电动汽车、储能系统等领域。
锂离子电池的应用领域
01
02
03
电子产品
由于其高能量密度和较长 的使用寿命，锂离子电池 广泛应用于手机、笔记本 电脑等电子产品。
开发新型电解液体系以提高电 池性能和安全性是当前的研究
重点。
隔膜
作用
隔膜在锂离子电池中起到隔离正负极，防止 短路的作用，同时允许锂离子的通过。
性能特点
隔膜的孔径、孔隙率、透气性等对电池的充 放电性能和使用寿命有重要影响。
种类
主要包括聚烯烃隔膜和聚酯隔膜等。
发展趋势
发展趋势
寻找高比容量、高稳定 性、低成本的负极材料
是当前的研究重点。
电解液
作用
电解液在锂离子电池中起到传 输锂离子的作用，是电池内部
电荷转移的媒介。
种类
主要包括有机电解液和无机电 解液。
性能特点
电解液的离子电导率、电化学 稳定性、闪点等对电池的安全 性能和使用寿命有重要影响。
发展趋势
安全问题
锂离子电池在过充、过放、高温等条件下可能发生燃烧或爆炸，对使用者和环境造成威 胁。
解决方法
采用高安全性的材料，如阻燃电解质和高温稳定的正负极材料。同时，加强电池管理系 统，防止电池过充和过放，并实时监测电池温度和电压，确保电池在安全范围内工作。
锂离子电池的回收与再利用问题
回收与再利用问题
随着锂离子电池的大规模应用，废旧电池的处理和资源回收成为了一个重要的问题。
锂离子电池的种类
圆柱形锂离子电池
常见于电子产品，如手机、笔记本电 脑等。
方形锂离子电池
扣式锂离子电池
常用于小型电子设备，如手表、计算 器等。
适用于电动汽车、储能系统等领域。
锂离子电池的应用领域
01
02
03
电子产品
由于其高能量密度和较长 的使用寿命，锂离子电池 广泛应用于手机、笔记本 电脑等电子产品。
开发新型电解液体系以提高电 池性能和安全性是当前的研究
重点。
隔膜
作用
隔膜在锂离子电池中起到隔离正负极，防止 短路的作用，同时允许锂离子的通过。
性能特点
隔膜的孔径、孔隙率、透气性等对电池的充 放电性能和使用寿命有重要影响。
种类
主要包括聚烯烃隔膜和聚酯隔膜等。
发展趋势
锂电池课件ppt
锂电池分类
根据正极材料的不同，锂电池主 要分为钴酸锂电池、三元锂电池 、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池等 。
锂电池的工作原理
充电过程
在充电过程中，锂离子从正极材料中 脱出，通过电解质和隔膜，嵌入负极 材料中。
放电过程
在放电过程中，锂离子从负极材料中 脱出，通过电解质和隔膜，回到正极 材料中。
锂电池的主要部件，锂离子电池用于平 衡电网、稳定电力、提供备用电源 等，提高电力系统的稳定性和可靠 性。
工业储能
在工业领域，锂离子电池用于平衡 电力系统、稳定电力、提供备用电 源等，提高工业生产的稳定性和可 靠性。
PART 04
锂电池的制造工艺
正极材料的制备工艺
原料准备与处理
将原料混合在一起，通过加热、搅拌等手段，合 成电解液。
质量检测与控制
对电解液进行质量检测，确保其具有合适的电化 学性能和稳定性。
电池的组装与检测
电极制备
将正极材料、负极材料、隔膜等组装成电极。
电池组装
将电极与电解质、电池壳等组装在一起，形成完整的电池。
质量检测与控制
对电池进行质量检测，确保其具有合适的电化学性能和安全性。
PART 02
锂电池的性能特点
能量密度与功率密度
能量密度
指电池单位体积或质量所容纳的电量，常以“Wh/cm³”或“Wh/kg”为单位 来衡量。
功率密度
指电池单位质量或体积所能输出的功率，常以“W/cm³”或“W/kg”为单位 来衡量。
循环寿命与自放电率
循环寿命
指电池在经历充放电循环后，能够维持其原有性能和容量的时间。一般来说，锂 离子电池的循环寿命较长，但会随着充放电次数的增加而逐渐衰减。
锂电池在过度充电时可能会发生爆炸或产生有害物质，因此需 避免长时间充电或过夜充电。
根据正极材料的不同，锂电池主 要分为钴酸锂电池、三元锂电池 、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池等 。
锂电池的工作原理
充电过程
在充电过程中，锂离子从正极材料中 脱出，通过电解质和隔膜，嵌入负极 材料中。
放电过程
在放电过程中，锂离子从负极材料中 脱出，通过电解质和隔膜，回到正极 材料中。
锂电池的主要部件，锂离子电池用于平 衡电网、稳定电力、提供备用电源 等，提高电力系统的稳定性和可靠 性。
工业储能
在工业领域，锂离子电池用于平衡 电力系统、稳定电力、提供备用电 源等，提高工业生产的稳定性和可 靠性。
PART 04
锂电池的制造工艺
正极材料的制备工艺
原料准备与处理
将原料混合在一起，通过加热、搅拌等手段，合 成电解液。
质量检测与控制
对电解液进行质量检测，确保其具有合适的电化 学性能和稳定性。
电池的组装与检测
电极制备
将正极材料、负极材料、隔膜等组装成电极。
电池组装
将电极与电解质、电池壳等组装在一起，形成完整的电池。
质量检测与控制
对电池进行质量检测，确保其具有合适的电化学性能和安全性。
PART 02
锂电池的性能特点
能量密度与功率密度
能量密度
指电池单位体积或质量所容纳的电量，常以“Wh/cm³”或“Wh/kg”为单位 来衡量。
功率密度
指电池单位质量或体积所能输出的功率，常以“W/cm³”或“W/kg”为单位 来衡量。
循环寿命与自放电率
循环寿命
指电池在经历充放电循环后，能够维持其原有性能和容量的时间。一般来说，锂 离子电池的循环寿命较长，但会随着充放电次数的增加而逐渐衰减。
锂电池在过度充电时可能会发生爆炸或产生有害物质，因此需 避免长时间充电或过夜充电。
《锂离子电池》课件
锂离子电池的未来发展趋势
1
提高电池的能量密度
研发新型电池材料和技术，提高电池
加强电池安全措施
2
的能量密度，以满足不断增长的能源 需求。
改进电池结构和管理系统，提高电池
的安全性，预防火灾和爆炸等安全事
故。
3
发展可回收的电池材料
研究和应用可回收的电池材料，减少
对有限资源的依赖，实现可持续发展。
探究新型电池结构
锂离子电池的优势和劣势
优势
1. 高能量密度 2. 长寿命 3. 环保
劣势
1. 成本高 2. 安全性问题
锂离子电池应用领域
1 电子产品领域
锂离子电池广泛应用于手机、平板电脑、笔记本电脑等便携式设备。
2 电动汽车领域
锂离子电池是电动汽车的主要动力源，具有高能量密度和长续航里程。
3 其他领域
锂离子电池还应用于储能系统、航空航天等领域，为各个行业提供可靠的能源解决方案。
vehicles (EVs). Energy Storage Materials, 2019, 16: 246-266. 3. Goodenough, J. B., et al. Lithium-ion batteries. Journal of the
American Chemical Society, 2019, 141(22): 8829-8832.
《锂离子电池》PPT课件
锂离子电池是一种先进的电池技术，具有高能量密度、长寿命和环保等优势。 本课件将介绍锂离子电池的定义、工作原理、应用领域和未来发展趋势。
锂离子电池的定义和发展历程
定义
锂离子电池是一种以锂离子在正负极材料中嵌入和脱出的化学反应来实现电能转换的装置。
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混合动力电动汽车（HEV）工 作原理
工况一： 停机起步 电机助力 启动时，电机辅助动力节约油耗；
工况二： 加速高载 混合驱动 加速时，发动机和电机同时驱动车辆 ，电机辅助动力节约油耗；
工况三： 匀速行驶 引擎驱动 此时发动机处于最佳工况下，燃烧效率高， 燃油经济性好。发动机在有额外动力输出的 情况下，带动系统中的电机，将发动机的一 部分动力转化为电力储存在蓄电池中，为下 一次启动或加速做好准备。
➢ 容量高；mA•h/g， mAh ➢ 平均输出电压高（3.7V，为Ni-Cd、Ni-MH 电池的3倍）； ➢ 自放电小（每月10%以下，不到Ni-Cd、Ni-MH的一半）； ➢ 没有记忆效应，循环性能优越； ➢ 可快速充电； ➢ 工作温度范围宽（-25~45℃，期望拓宽到-40~70℃） ➢ 无需维修；
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
锂离子电池原理
反应原理
正极采用锂化合物LixCoO2,（还有LixNiO2,或 LiMn2O4等）,负极采用锂碳层间化合物LixC6。电 解质为溶解有LiPF6,LiAsF6等的有机溶液。在充放 电过程中，Li在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，被 形象地称为“摇椅式电池”（Rocking Chair Batteries,缩写为RCB）
尾气混合动力车
Toyota Camry
Toyota Prius
Toyota Highlander
Honda Insight
Honda Civic
Honda Accord
Lexus RX400h
Lexus GS450h
Saturn Vue
Ford Escape
Chevy Silverado
锂离子电池
内容要求
理解：锂离子电池的特点、工作原理及锂离 子电池正负极和电解质材料
了解：锂离子电池的安全，使用和保养
锂离子电池的应用--移动通讯、便携式电子产品、电动交通工具
大哥大
MP5
手机
照相机
矿灯
摄像机
笔记本电脑
电动玩具
电动工具
电池的需求量不断增大，同时也对化学电源提出了更高的要求。
石油资源缺乏
锂离子电池的组成部分
电池的主要组成部分为：（如右图） 正极片、负极片、电解液、 隔膜纸、盖帽、外壳、绝缘层。
电池可分为卷绕式、切片式、叠片式三种：
锂离子电池的发展
早期以金属锂为负极的锂二次电池体系存在问题： 1 主要是在充电的过程中，由于金属锂电极表面不 均匀（凹凸不平）导致表面的电位分布不均匀，从而 造成锂的不均匀沉积，容易形成锂的枝晶。当枝晶发 展到一定程度时，会发生折断，产生“死锂”，造成 锂的不可逆；
2 另一方面枝晶会穿过隔膜造成电池内部电路短路， 导致电池着火甚至发生爆炸等。
Li-plating Issue of Li-ion Battery
液态锂离子电池
(锂枝晶析出) (可能会引起内部短路)
聚合物电池 (界面较平)
Li-plating
锂枝晶的图片
锂离子电池的特点和原理
锂离子电池的特点： 优点:
锂离子电池作为最新一代二次电池，自1990年 问世以来发展十分迅速。
锂离子电池的发展
锂离子电池（锂离子二次电池、锂离子充电 电池、锂离子蓄电池） 是在锂一次电池基础 上发展起来的。
锂电池的历史
1981年发表了第一个锂离子电池方面的专利。 八十年代末，SONY公司利用此发现制成了LIB。 实验室制成的第一只18650型锂离子电池容量仅为600mAh。 1992年，SONY公司开始大规模生产民用锂离子电池。 1998年方型锂离子电池大量投放市场，占据了市场较大份额。 1999年国内锂离子电池开始大批量生产 2002年国产锂离子电池占据了国内主导市场
Li-Ion Very High Power
Li-Ion High Power
1,000
Ni-Cd Ni-MH
100 Lead acid
Na / NiCl2
Li-ion High Energy
LiM-Polymer
10
1
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Specific Energy, Wh/kg at Cell Level
工况四：制动减速 能量回收 减速滑行时，发动机自动断油，而变 速箱逐级退挡，维持发动机高转速， 将机械能转化为电能储存在蓄电池中 ，降低滑行油耗。油耗及排放均为0。
工况五：停车等待 智能停机 在前进挡制动时发动机停止工作，油耗及排放均为0 ，一旦踩下油门踏板，发动机则立即重启。这显著降 低城市堵车路况中的油耗和排放。
锂离子电池能驱动 HEV和EV吗?
只有锂离子电池才能满足电动汽车动力电源需求 谁掌控了锂电池，谁就掌控了未来电动汽车100年
当前电池工业发展的三大特征：
(1)绿色环保型电池成为主流，发展迅猛，包括 锂离子电池、镍氢电池等；
(2)一次性电池向二次可充电池转化，符合可持 续发展战略；
(3)进一步向小型化、轻型化方向发展。
电动汽车
电动自行车
化学电源是其中发展的关键部件。
低成本、无毒无污染、高比能量、安全可靠是化学电 源追求的重点。
Specific Power, W/kg at Cell Level
锂离子电池能驱动 HEV和EV吗?
100,000
10,000
Super capacitors
Lead acid spirally wound
锂离子电池的特点和原理
➢ 没有污染，称为绿色电池； ➢ 使用寿命长（浅度充放电可达5000次以上）； ➢ 加工灵活 可以制作称各种形状的电池； ➢ 安全可靠； ➢ 体积利用率高； ➢ 应用领域广。
3. 锂离子电池的特点、原理
缺点： 成本高 必须有特殊的保护电路，以防止过充电 与普通电池相容性差
与其优点相比，这些缺点不是主要问题。
锂离子电池与其他电池的比较
使用电压(V)
质量比能量 (Wh/Kg)
循环寿命 (100%DOD)
铅酸电池 镍镉电池 镍氢电池
混合动力电动汽车（HEV）工 作原理
工况一： 停机起步 电机助力 启动时，电机辅助动力节约油耗；
工况二： 加速高载 混合驱动 加速时，发动机和电机同时驱动车辆 ，电机辅助动力节约油耗；
工况三： 匀速行驶 引擎驱动 此时发动机处于最佳工况下，燃烧效率高， 燃油经济性好。发动机在有额外动力输出的 情况下，带动系统中的电机，将发动机的一 部分动力转化为电力储存在蓄电池中，为下 一次启动或加速做好准备。
➢ 容量高；mA•h/g， mAh ➢ 平均输出电压高（3.7V，为Ni-Cd、Ni-MH 电池的3倍）； ➢ 自放电小（每月10%以下，不到Ni-Cd、Ni-MH的一半）； ➢ 没有记忆效应，循环性能优越； ➢ 可快速充电； ➢ 工作温度范围宽（-25~45℃，期望拓宽到-40~70℃） ➢ 无需维修；
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
锂离子电池原理
反应原理
正极采用锂化合物LixCoO2,（还有LixNiO2,或 LiMn2O4等）,负极采用锂碳层间化合物LixC6。电 解质为溶解有LiPF6,LiAsF6等的有机溶液。在充放 电过程中，Li在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，被 形象地称为“摇椅式电池”（Rocking Chair Batteries,缩写为RCB）
尾气混合动力车
Toyota Camry
Toyota Prius
Toyota Highlander
Honda Insight
Honda Civic
Honda Accord
Lexus RX400h
Lexus GS450h
Saturn Vue
Ford Escape
Chevy Silverado
锂离子电池
内容要求
理解：锂离子电池的特点、工作原理及锂离 子电池正负极和电解质材料
了解：锂离子电池的安全，使用和保养
锂离子电池的应用--移动通讯、便携式电子产品、电动交通工具
大哥大
MP5
手机
照相机
矿灯
摄像机
笔记本电脑
电动玩具
电动工具
电池的需求量不断增大，同时也对化学电源提出了更高的要求。
石油资源缺乏
锂离子电池的组成部分
电池的主要组成部分为：（如右图） 正极片、负极片、电解液、 隔膜纸、盖帽、外壳、绝缘层。
电池可分为卷绕式、切片式、叠片式三种：
锂离子电池的发展
早期以金属锂为负极的锂二次电池体系存在问题： 1 主要是在充电的过程中，由于金属锂电极表面不 均匀（凹凸不平）导致表面的电位分布不均匀，从而 造成锂的不均匀沉积，容易形成锂的枝晶。当枝晶发 展到一定程度时，会发生折断，产生“死锂”，造成 锂的不可逆；
2 另一方面枝晶会穿过隔膜造成电池内部电路短路， 导致电池着火甚至发生爆炸等。
Li-plating Issue of Li-ion Battery
液态锂离子电池
(锂枝晶析出) (可能会引起内部短路)
聚合物电池 (界面较平)
Li-plating
锂枝晶的图片
锂离子电池的特点和原理
锂离子电池的特点： 优点:
锂离子电池作为最新一代二次电池，自1990年 问世以来发展十分迅速。
锂离子电池的发展
锂离子电池（锂离子二次电池、锂离子充电 电池、锂离子蓄电池） 是在锂一次电池基础 上发展起来的。
锂电池的历史
1981年发表了第一个锂离子电池方面的专利。 八十年代末，SONY公司利用此发现制成了LIB。 实验室制成的第一只18650型锂离子电池容量仅为600mAh。 1992年，SONY公司开始大规模生产民用锂离子电池。 1998年方型锂离子电池大量投放市场，占据了市场较大份额。 1999年国内锂离子电池开始大批量生产 2002年国产锂离子电池占据了国内主导市场
Li-Ion Very High Power
Li-Ion High Power
1,000
Ni-Cd Ni-MH
100 Lead acid
Na / NiCl2
Li-ion High Energy
LiM-Polymer
10
1
0
20
40
60
80
100
120
140
160
180
200
Specific Energy, Wh/kg at Cell Level
工况四：制动减速 能量回收 减速滑行时，发动机自动断油，而变 速箱逐级退挡，维持发动机高转速， 将机械能转化为电能储存在蓄电池中 ，降低滑行油耗。油耗及排放均为0。
工况五：停车等待 智能停机 在前进挡制动时发动机停止工作，油耗及排放均为0 ，一旦踩下油门踏板，发动机则立即重启。这显著降 低城市堵车路况中的油耗和排放。
锂离子电池能驱动 HEV和EV吗?
只有锂离子电池才能满足电动汽车动力电源需求 谁掌控了锂电池，谁就掌控了未来电动汽车100年
当前电池工业发展的三大特征：
(1)绿色环保型电池成为主流，发展迅猛，包括 锂离子电池、镍氢电池等；
(2)一次性电池向二次可充电池转化，符合可持 续发展战略；
(3)进一步向小型化、轻型化方向发展。
电动汽车
电动自行车
化学电源是其中发展的关键部件。
低成本、无毒无污染、高比能量、安全可靠是化学电 源追求的重点。
Specific Power, W/kg at Cell Level
锂离子电池能驱动 HEV和EV吗?
100,000
10,000
Super capacitors
Lead acid spirally wound
锂离子电池的特点和原理
➢ 没有污染，称为绿色电池； ➢ 使用寿命长（浅度充放电可达5000次以上）； ➢ 加工灵活 可以制作称各种形状的电池； ➢ 安全可靠； ➢ 体积利用率高； ➢ 应用领域广。
3. 锂离子电池的特点、原理
缺点： 成本高 必须有特殊的保护电路，以防止过充电 与普通电池相容性差
与其优点相比，这些缺点不是主要问题。
锂离子电池与其他电池的比较
使用电压(V)
质量比能量 (Wh/Kg)
循环寿命 (100%DOD)
铅酸电池 镍镉电池 镍氢电池