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《锂离子电池》课件

《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

《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。

《锂离子电池介绍》课件

《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。

锂离子基础知识PPT课件

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锂离子电池——电解液
性质：
无色透明液体，具有较强吸湿性。
应用：
主要用于可充电锂离子电池的电解液，只 能在干燥环境下使用操作（如环境水分小 于20ppm的手套箱内）。
规格：
溶剂组成 DMC:EMC:EC =1:1:1 （重量比）
LiPF6浓度 1mol/l
质量指标：
密度（25℃）g/cm3 1.23±0.03
28
Ｆ 温度特性
电芯低温放电容量大于80%（-20℃ 、0.2C），高温放电容 量大于90%（55 ℃、1C）
60℃ 25℃ -10℃ 0℃ -20℃
29
Ｇ 电池循环性能
1C满充电4.2V，1C放电2.75V，循环300周。
容量(mAh)
383450A锂电芯循环曲线图
1122334455663838383838383800000000000000
电池鼓壳、发热， 不起火、不爆炸。
42
Ｄ 针刺
将电池固定在安全装置的夹具上，用直径2.5mm的钢钉 用力打下，使电池完全穿透。
电池漏液、发热， 不起火、不爆炸。
43
Ｅ 自由跌落
X、Y、Z六个面在1000mm的高度上各跌落2次
编号
1
2
3
4
5
6
7
跌 内 阻 54.1
落
前
电压
4.18
跌 内 阻 55.2
tim e /m in.
a.空白溶液;
4 .8 b
4 .4
4 .0
3 .6
0
100
200
300
400
500
tim e /m in.
b.添加后
38
提高电池安全性的措施：

《锂离子电池介绍》课件

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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

锂离子电池基础知识新ppt课件.ppt

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锂离子电池的充放电制式
❖ 充电制式：恒流充电 恒压充电 ❖ 放电制式：恒流放电 恒阻放电
锂离子电池的充放电曲线图
锂离子电池的优缺点
❖ 优点： ❖ 开路电压高，单体电池电压在3.6～3.8V ❖ 比能量高 ❖ 循环寿命长，自放电小 ❖ 无记忆性，可随时充放电，对环境污染小 ❖ 缺点： ❖ 过充放电保护问题 ❖ 电池成本高 ❖ 大电流放电性能不好， ❖ 电解液是有机溶剂的锂盐溶液，一旦漏液会引起起火，爆炸
聚合物锂离子电池
❖ 作为第三代锂离子电池 的聚合物锂电，有什么 特点和优势，下面我们 来简单的介绍一下
1.聚合物锂离子电池前景
❖ 随着便携式电子产品的应用越来越广、市场需求越 来越多，锂电池的需求量也随之增加。基于如此广 阔的市场，世界各大电池公司为了在这个市场领域 中取得领先的地位，无不致力于开发具有更高能量 密度、小型化、薄型化、轻量化、高安全性、长循 环寿命与低成本的新型电池。其中，聚合物锂离子 (Lithium ion polymer)电池因为具有上述各项优点， 更是各家厂商致力研发的目标。聚合物锂离子电池 基于安全、轻薄等特性，符合便携、移动产品的要 求，因此，在未来2～3年内，聚合物锂电池取代锂 离子电池市场的份额将达50％，被称为21世纪移动 设备的最佳电源解决方案。
电池类型 ( 特 性)
安全性能
几种充电电池性能比较
铅酸电池
镍镉电池
镍氢电池液态锂电池 Nhomakorabea聚合物锂电池
好
好
好
一般
优秀
工作电压 (V)
重量能量比 (Wh/Kg) 体积能量比 (Wh/1) 循环寿命
工作温度 (℃)
2 35
80
300 0～ 60

《锂离子基础知识》课件

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推动能源转型
锂离子电池的发展将加速能源的 转型，使可再生能源得到更广泛
的应用。
提高能源利用效率
锂离子电池的高能量密度和长寿命 将提高能源利用效率，减少能源浪 费。
改变交通产业
锂离子电池在电动汽车领域的广泛 应用将深刻改变交通产业，推动电 动汽车的普及和替代传统燃油车。
THANKS
感谢观看
常用的正极材料包括钴酸锂、 镍酸锂、锰酸锂等，它们具有 较高的能量密度和稳定性。
正极材料的性能直接影响锂离 子电池的能量密度、循环寿命 和安全性能。
负极材料
负极材料是锂离子电池中存储锂 离子的场所，常用的负极材料包
括石墨、钛酸锂等。
负极材料的性能对电池的容量、 充放电速度和循环寿命有重要影
响。
负极材料的稳定性也是影响锂离 子电池安全性能的重要因素。
技术创新与改进方向
01
02
03
固态电解质
研发固态电解质是锂离子 电池的重要创新方向，固 态电解质能够提高电池的 安全性和能量密度。
锂硫电池
锂硫电池具有高能量密度 和低成本的优势，是下一 代锂离子电池的有力候选 者。
锂空气电池
锂空气电池具有极高的能 量密度，但目前仍存在寿 命和充电机制的问题，需 要进一步研究和改进。
锂离子电池的种类
总结词
介绍锂离子电池的主要类型及其特点。
详细描述
根据正极材料的不同，锂离子电池可分为钴酸锂、磷酸铁锂、三元材料等类型。 不同类型的锂离子电池在能量密度、充放电性能、安全性等方面存在差异。
锂离子电池的应用领域
总结词
概述锂离子电池在各个领域的应用情 况。
详细描述
锂离子电池广泛应用于消费电子产品 、电动汽车、储能系统等领域。其高 能量密度和长寿命等特点使得它在现 代社会中具有广泛的应用前景。

《锂离子电池介绍》PPT课件

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环境温度
充电电 流
试验过程
时间要求
结果要求
军工 轻工标准 QB/T25022000
按标准充满电后 完全放电态的电池
20 ℃ ± 5 ℃ 20℃ ± 5℃
04 科技部 863 电动车蓄电 按标准充满电，放 20℃ ± 5℃
池
1 小时后
国家标准 GB/T 18287-2000
按标准充满电后
20℃ ± 5℃
2 锂离子电池的原理和特性
锂离子电池的工作原理
电 极 反 应
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。
锂离子电池知识
魏日兵
摘要
1 锂离子二次电池的概况 2 锂离子电池的原理和特性 3 锂离子电池的应用与发展前景 4 锂离子电池材料
1 锂离子二次电池的概况
锂是金属中最轻的元素，且标准电极电位为-3.045 V，是金 属元素中电位最负的一个元素。且锂离子可以在TiS2和 MoS2等嵌入化合物中嵌入或脱嵌。
0.2C 5A 0.2C 5A
直至保护电路起作用 可让保护电路起作用
无 12.5h
1C 1(A) 电压达到 5.0V
或充电 90min
3C 5 A 上限电压 10V ，
温度下降峰值 10 ℃ 后结束实 验
不爆炸、不燃烧 不爆炸、不燃烧 不爆炸、不燃烧
不爆炸、不燃烧
UL 标准
按标准充满电后
20℃ ± 5℃
锂离子电池的工作原理
以LiCoO2体系的锂离子二次电池为例说 明其工作原理。一般，锂离子二次电池是 由正极、电解液、隔膜以及负极构成。充 电时，正极中的锂离子从LiCoO2层状结 构中脱出，Co元素的化合价由＋Ⅲ升高 到＋Ⅳ，正极材料发生氧化反应，同时锂 离子经过电解液迁移到电池的负极，在负 极碳材料的层状结构内和碳化合生成 LiCX。电池在接上负载时，则两电极上 所发生的反应分别为充电时发生反应的逆 反应。隔膜位于正负反应电极之间，隔膜 可以透过离子，但却不允许电子透过，同 时当电池正负极发生一定程度的微短路时， 隔膜还起到阻断保护作用。
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2020/10/19
其它正极材料
Unauthorized reproduction prohibited
2020/10/19
钴酸锂材料的充放电曲线
Unauthorized reproduction prohibited
2020/10/19
REC主要阴极材料
Unauthorized reproduction prohibited
详细要求请参见相关标准
Unauthorized reproduction prohibited
2020/10/19
面临的一些挑战
➢ 安全问题
过充的安全 内部短路的控制 电池热稳定性
➢ 能量密度问题
越高越好，目前受正负极材料的限制短期很难有大的突破
➢ 成本问题
越低越好
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➢ 半反应，任何氧化还原反应都存在两个半反应.
氧化反应失电子如: 2H2 -4e = 4H+ 还原反应得电子如: O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O 氧化还原反应必须同时存在，不能单独存在。
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2020/10/19
化学电池的工作原理
➢ 主要素有:
正极、负极、电解液 隔离膜、引线、外包装
➢ 电池的能量
电池能量=化学势差*电量 化学势差---决定于正负极材料的化 学势 电量---决定于正负极能移动电子总 量
Unauthorized reproduction prohibited
2020/10/19
锂离子电池的选择和诞生
电池能量=化学势差*电量
2020/10/19
谢谢大家，欢迎提问!
Unauthorized reproduction prohibited
2020/10/19
➢ 化学反应=>化学电池---受控化学反应
第一步: 2H2 = 4H+ + 4e 第二步: O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O
➢ 电荷为什么会移动?
化学势差
水会自动从高处往 低处流
Unauthorized reproduction prohibited
2020/10/19
化学电池之能量与要素
2020/10/19
负极石墨的充放电曲线
Unauthorized reproduction prohibited
2020/10/19
电解液
Unauthorized reproduction prohibited
2020/10/19
添加剂
Unauthorized reproduction prohibited
➢ 几个重要的物理化学常数
NA=6.022*10^23个e/mol e=1.602176×10-19 C F=NA*e=6.022*10^23*1.602176×10-19=96500C/mol
➢ 推演过程
1mAh=1*10^-3A*3600S=3.6C 1mol 电子电量是多少mAh? 96500C/mol/3.6C=26.8mAh 正负材料分子量为M（g/mol)，由此可知该材料1mol 能转移多少电子。 计算公为：26800/M= ？mAh/g LiCoO2? LiFePO4 ?LiMn2O4 ?Li4Ti5O12 ?Li Ni Co MnO2?
Unauthorized reproduction prohibited
2020/10/19
1990年,Sony公 司推出
锂离子电池的工作原理
“Rocking chair battery”
Unauthorized reproduction prohibited
2020/10/19
正负极材料理论克容量的基本计算
➢ 3C电池的相关要求 ➢ 面临的一些挑战 ➢ 致谢
Unauthorized reproduction prohibited
2020/10/19
基本原理之氧化还原反应
➢ 定义
氧化还原反应涉及到氧化反应和还原反应两个方面，同时伴随着电子的转 移如：
Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4 氧化反应失电子 还原反应得电子
Unauthorized reproduction prohibited
2020/10/19
锂离子电池、镍氢和镍隔电池的比较
技术参数
镍-镉电池
工作电压(V)
1.2
质量比能量(Wh/kg) 50
充放电循环/次
500
自放电率(%/月) 25~30
记忆效应
有
对环境的影响
镉,严重污染
安全性
高
镍氢电池 1.2 65 500 30~35 无 无污染 中
2020/10/19
隔离膜
➢ 作用
➢ 防止阴阳极接触，造成短路
➢ 关心的参数
➢ 强度 孔隙率、电解液的浸润性等
➢ 常用隔离膜的形貌
三层膜
单层膜
Unauthorized reproduction prohibited
2020/10/19
3C电池的相关要求
➢ GB18287-2000 ➢ IEC62133 ➢ JIS C 8714 ➢ UL ➢ UN38.3 ➢ IEEE-1725
液态锂离子电池 聚合物锂离子电池
3.7
3.7
100~160
120~170
300~1000
＞1000
6~9
3
无
无
无污染
无污染
中
中
Unauthorized reproduction prohibited
2020/10/19
常用正极材料
Unauthorized reproduction prohibited
2020/ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0/19
锂离子电池负极材料
负极材料
Unauthorized reproduction prohibited
2020/10/19
商品化的碳负极
Unauthorized reproduction prohibited
2020/10/19
碳负极表面的SEI
Unauthorized reproduction prohibited
锂离子电池基础知识介绍
Department : R&D Prepared by : Stony Wang Date: Jun. 7th 2014
Unauthorized reproduction prohibited
2020/10/19
纲要
➢ 锂离子电池基础知识介绍
基本工作原理 正负极材料理论克容量的基本计算 常见的正负极材料 电解液 隔离膜