锂离子电池充放电原理及结构 ppt课件

170 mAh/g
120 mAh/g
电位平 台 3.7V
4V
4.2V
性价比 3 2 1
特点
性能稳定，高比容量，放电平 台平稳
高比容量，价格较低热稳定性 较差，
低成本，高温循环和存放性能 较差
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LiCoO2正极材料
具有层状结构，理论容量274 mAh/g，实际容量140mAh/g 充放电过程中，层状结构易转化为尖晶石结构，高温循环性 能差。
负极 采用石墨层间化合物LiXC6； 隔膜 聚烯烃微孔膜(PE / PP)； 电解液 锂盐的有机溶液（LiPF6+PC /EC/DMC) 外壳五金件 铝/钢壳、盖板、极耳、绝缘片
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锂离子电池结构示意图
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1、锂离子电池结构——正极
（1）正极物质：活性物质、导电剂（碳黑）、黏结剂 组 （2）正极集流体：Al箔 成 （3）正极极耳：Al带
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LiFePO4正极材料
具有橄榄石型结构，具有层状结构，理论容量274mAh/g， 实际容量170mAh/g，原料资源丰富，价格低廉，且无毒对 环境友好。
离子和电子电导率低，大电流放电性能不好。
解决途径：加入导电性物质、掺杂、包覆。
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层状结构材料（ LiCoO2、 LiNiO2等）
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尖晶石结构材料LiMn2O4
Li-ion Battery 第四章 锂离子电池基本结构
;.
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一、锂离子电池的组成
正极
LiCoO2 、 LiNiO2 、 LiMn2O4 等
电池组成
负极
人造石墨系列、天然石墨系列、焦炭系列等
电解质
有机溶剂电解质（液态） 聚合物电解质（固态、凝胶）

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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
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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。
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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)
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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
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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。
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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。

锂电池的发展趋势和未来展望
智能电池
智能电池技术通过集成传感器和通信功能， 能够实时监测电池状态并进行智能管理，
提高电池的安全性和寿命。
固态锂电池
固态锂电池是下一代锂电池技术， 具有更高的能量密度和安全性，预
计将成为未来主流电池技术。
A
B
C
D
成本降低
随着技术的进步和规模化生产，锂电池的 成本有望进一步降低，使其在更多领域得 到广泛应用。
加强锂电池生产、储存、运输和使用等 环节的安全管理，防止发生安全事故。
推广锂电池安全技术的研究和应用，提 高锂电池的安全性能和稳定性。
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锂电池的种类和特性
01
02
03
锂离子电池
能量密度高，充电速度快， 寿命长，但高温性能较差。
锂聚合物电池
形状多样，能量密度高， 高温性能好，但充电速度 较慢。
锂金属电池
能量密度最高，但安全性 较低，易发生燃烧或爆炸。
02 锂电池的安全使用
正确使用锂电池的方法
严格按照说明书使用
在使用锂电池时，应仔细阅读 并遵循产品说明书，确保使用
《锂电池安全培训》ppt课件
目录
• 锂电池基础知识 • 锂电池的安全使用 • 锂电池的安全风险和应对措施 • 锂电池的应用和发展趋势 • 总结与建议
01 锂电池基础知识
锂电池的构造
电池外壳
用于容纳电解液和隔离 电池内部与外部环境。
正负极片
分别由正负活性物质涂 布在金属箔上，是电池 储存和释放能量的主要
重要措施。
针对锂电池的安全问题，需要 加强安全培训和教育，提高人 们的安全意识和操作技能。

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4.电解质
2015年，全球电解液整体产量为11.1万吨，同比增长34.3%；中国电 解液产量为6.9万吨，同比增长52.7%；从增长速度来看，中国电解液产 量的增长速度明显高于全球。
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电解液一般由高纯度的有机溶剂、电解质锂盐、必要的添加剂等原料 组成，在一定条件下，按一定比例配制而成的，其中电解质在电解液成 本中比重最大，也是电解液中技术壁垒最高的环节。
锂离子电池
纲要
1.介绍 2.正极材料
3.负极材料
4.电解质材料 5.隔膜材料
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1.介绍
锂离子电池结构组成
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工作原理
锂离子电池是一种以 Li+ 在正负极入 嵌和脱嵌来回循环的二次储能电池。 正极一般采用插锂化合物（右图以 LiCoO2为例），负极目前广泛使用石墨层 间锂化合物 LixC6 ，电解质主要是 LiPF6 、 LiClO4等有机溶剂，溶剂分为碳酸乙烯酯 EC 、碳酸丙烯酯 PC 、碳酸二甲酯 DMC 和氯 碳酸酯ClMC。 充电时， Li+ 从正极脱出，经过电解 质嵌入到负极，此过程中伴随电子从正极 沿外电路到达负极，保持正负极电荷平衡； 放电时， Li+ 从负极脱嵌，经电解质回归 正极，同时电子从外电路经负载返回，故 可以看做是一个可逆过程。所以一般要求 Li+ 在正负极来回入嵌、脱嵌过程中正负 极材料晶体结构不会发生明显变化，而只 引起材料层间距的变化。
单层 PE 25 21
单层 PE 25 26
离子阻抗/Ω cm2
2.23
2.55
1.36
1.85
2.66
2.56
孔隙率/% 熔化温度/℃

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。