锂电池的设计与研发课件

锂电池的设计与研发
主要内容
第一部分：基础篇 一 电池基本结构、原理 二 电池种类 三 电池功能特点 四 电池的用途 五 电池的常用术语
第二部分：设计篇
一 电池设计相关参数 二 设计思路 三 尺寸设计 四 安全性能设计
第三部分：研发篇 一 目前研发的主要方向 二 电池研发成果的必要条件 三 研发实验的设计 四 实验报告的书写
电池功能特点
一 比容量高 酸 镉 镍 锂 35 41 50-80 120-160 140-180 Wh/kg 二 电压高 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池的1/6重量. ） 四 长循环 五 自放电小 六 无记忆效应 七 无污染 环保
压 中值电压 平均电压）
3 内阻 （极化内阻 欧姆内阻 静态内阻 动态内阻 ）
4 恒流充电 5 恒流放电 6 搁置 7 循环 8 活化 9 化成 10 分容 11 自放电
12 放电率
13 荷保持 14 记忆效应 15 放电电流 16 贮存寿命 17 过充 18 过放 19 短路 20自放电 21 倍率
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反应; 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
铜铝箔厚度*宽度：mm*mm 辊压厚度：mm 卷针宽：mm 正负极容量比:%
工艺设计
主体材料的选用：
正极材料：四高 三稳 一保 一低价
1 比容量高 2 电压高 3 可逆容量高 4 扩散率高 5 平台稳 6 结构稳定 7 化学稳定 8 环保 9 便宜
电池的设计，最基本 的就是要对所用的材 料要求及性能必须了 解
第一部分 基础篇
一 锂电池基本结构、原理 电池的结构组成 （六大组成） 正极 负极 隔膜 铝镍带 电解液 壳体
电池原理：
锂电池种类
根据材料分：钴系 锰系 铁系电池 根据壳体分：钢壳 铝壳 软包电池 根据功能分：常规 倍率 动力电池 根据使用环境分：低温 高温电池 根据形状分：方形 圆柱 其他：折叠 弯曲 异型
4 使用环境
电池在不同的使用环境中，性能的发挥有很大的影响，比高温 70℃与低温-20℃放出的容量有很大的差距。所以在设计时根据使 用环境来选择所需的材料（正极料 电解液等）
5 工作时峰值与持续电流
用电器在不同的工作时间，输出电流有所不同，因此就得根据 不同的电流值来选用材料，比如：放电电流大的电池，我们在 设计时，就得考虑面密度大小 ，电解液种类，极耳数量 ，点 焊点的数量，极耳种类，引线的过流等等。
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 平台 循环
一 电池设计相关参数:
型号：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 142mAh/g 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
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：手机超薄 MP3-MP4也是薄而轻，蓝牙耳机更是小。所以在电池的设计上 更要求我们开发一些克比容量高，压实高的新材料，来满足产 品的需要。
长循环
Байду номын сангаас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来对电池进行一系列 的保持，如：过充 过放，过流 短路 均衡 过温。好的BMS能使电池的使 用寿命得以正常发挥。
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：手机要求 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：手机电池 放电 到3.6V后，自动关机 ，就要求我们的电池3.6V电压平台的 时间越长越好，在选用正极材料时，会根据材料的特性来满足这 一要求。
工艺设计思路
电池的设计，最重要的是能符合客户的要求，针对不同的用途， 功能，设计出相应的电池。目前常见的电子产品有：蓝牙耳 机 MP3-MP4 普通手机 3G手机 笔记本 航模 玩具 电动工 具 电动自行车 。对于不同的产品，在其电池的设计上我们 可以从几个方面来考虑：
1 安全 无论是用于那方面的电池，首当其充是的安全，确 保电池在使用和储存过程中的安全，不高热不起火不爆炸。 高热烫伤，起火烧伤，爆炸更危险！！ 。
电池的用途
移动电话、MP3 MP4 蓝牙 笔记本电脑、小型摄像机、电动工具 电 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 平台容
量）
2 电压 （标称电压 开路电压 闭路电压 平台电压 上限电压 截止电
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，因为这关 系到设计出来的产品，客户所能接受的价格是否有利可赚！！！！用最 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，下一步进行实 际的尺寸工艺设计
隔膜
1 化学、电化学稳定性 2 机械性能（刺穿 拉伸） 3 反复充放电过程中对电解液保持高度浸润性， 4 隔膜材料与电极之间的界面相容性、 5 隔膜对电解质的保持性 6 闭孔温度低（120-135） 7 熔点要高（大于165）
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