______________________________________________________________________________________________________________ 电池基础知识培训资料 一、锂离子电池工作原理与性能简介： 1、电池的定义： 电池是一种能量转化与储存的装置，它通过反应将化学能或物理能转化为电能，电池 即是一种化学电源，它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极，两电极浸泡在能提供媒体传 导作用的电解质中，当连接在某一外部载体上时，通过转换其内部的化学能来提供能源。 2、锂离子电池的工作原理： 即充放电原理。 Li-ion 的正极材料是氧化钴锂，负极是碳。当对电池进行充 电时，电池的正极上有锂离子生成， 生成的锂离子经过电解液运动到负极。 而作为负极的碳呈层状结构， 它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样， 当对电池进行放电时（即个人会使用电池的过程） ，嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正 极的锂离子越多，放电容量越高。我们一般所说的电池容量指的就是放电容量。在 Li-ion 的充放电过程 中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。 Li-ion 就象一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂 离子就象运动员一样在摇椅两端来回奔跑。所以， Li-ion 又叫摇椅式电池。 通俗来说电池在放电过程中， 负极发生氧化反应， 向外提供电子； 在正极上进行还原反应， 从外电路接收电子，电子从负极流到正极，而电流方向正好与电子流动方向相反，故电流经外电路从正 极流向负极。电解质是离子导体，离子在电池里面的正负极之间定向移动而导电，阳离子流向正极，阴 离子流向负极。整个电池形成了一个由外电路的电子体系和电解质的离子体系构成的完整放电体系，从 而产生电能。 正极反应： LiCoO 2 ==== Li1-xCoO 2 + xLi + + xe + - x 6 负极反应： 6C + xLi + xe === Li C 电池总反应： LiCoO2 + 6C ==== Li1-xCoO2 + LixC6 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 3、电池的连接： 根据电池的电压与容量的需求，可以把电池做串联、并联及混连连接。 a、串联：电压升高，容量基本不变； b、并联：电压基本不变，容量升高； c、混联：电压与容量都会升高； 4 、化学电池的种类： 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 锂离子电池按电池外形来分类，可分为圆柱形、方形、钮扣形和片状形等。 电池型号标识方法如下： 1 、 圆柱形电池标识由 3 个字母加 5 个数字加 1 个字母加 2 或 3 个数字组成。 2 、 方形电池标识由 3 个字母加 6 个数字加 1 或 2 个字母加 2 或 3 个数字组成组成。 3 、 第一个字母 I 表示有内置锂离子电池。 4 、 第二个字母表示电池的正极材料基于钴的电极。 5 、 第三个字母表示电池的形状， R 表示圆柱形电池， P 表示方形电池、 S 表示软包装电池。 6 、 圆柱形电池 5 个数字分别表示电池直径与高度， 方形电池 6 个数字分别表示电池的厚、 宽、高； 单位 mm 。 7 、 圆柱形电池第四个字母表示电池的级别，有 A 级、C 级；最后 2 或 3 个数字表示电池的容量缩 写。 8 、 方形电池第四个字母表示电池壳体的材料， A 表示铝壳， S 表示钢壳，第五个字母 R 表示壳体 边缘的形状。 例如：圆柱形电池 ICR18650A180 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 例如：方形电池 ICP533436AR65 二、锂离子电池的主要构成： 1、电池的构成： 电池一般由电芯、 Fuse( 或 PTC ）、保护板（或电路板） 、五金片、外壳以及一些辅料组成。 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 一般锂离子电芯由正极片、负极片、 隔膜纸、 电解液、盖板（盖帽）、绝缘片、壳体（铝塑膜、 钢壳、 铝壳）等部件组成。 2 2 2 4 正极片：活性物质为氧化锂钴，锂离子化合物 (LiCoO /LiNiO /LiMn O ) 、导电剂 (Super-P) 、溶剂 (NMP) 、粘接剂 (PVDF) 和铝箔组成。 负极片：活性物质为碳，碳粉 (CMP2) 、粘接剂（ SBR ）、添加剂（ CMC ）和铜箔组成。 隔膜纸： PP 、PE 、PP/PE/PP ；最大的作用是绝缘并传导离子，除此之外，在安全上若电池内中短路 温度上升时，隔膜纸亦具有 Shut Down 功能，造成内部电阻升高， 避免 Thermal Runway 。 电解液：有机电解液 2、保护板： 保护板通常包括控制 IC、MOS 开关及辅助配件 NTC 、ID 存储器等。其中控制 IC，在一切正常的情 况下控制 MOS 开关导通，使电芯与外电路沟通，而当电芯电压或回路电流大于规定值时，它立刻控制 MOS 开关关断，保护电芯的安全。 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 保护板的功能： 1、过充保护：当电芯电压升到一定值时（ 4.40V 以下），保护板会切断充电回路； 2 、过放保护：当电芯电压低到一定值时（ 2.20V 以下），保护板会切断放电回路； 3 、短路保护：当电池正、负极两端短路时，可迅速切断回路，保护电芯； 4 、过流保护：当电池输出电流大于某一个值时（ 2A 左右），保护电路会切断输出回路； 5 、其它辅助功能：保护板上一般还有 NTC 、识别电阻以及解码芯片等，最大的作用是保护电池能与主 机及原装充电器正常充电与使用； 三、电池基础术语 1、电压（概念：即电位差，是产生电流的力） 开路电压： 是指电池在非工作状态下即电路无电流流过时， 电池正负极之间的电势差。 正常的情况下， Li-ion 充满电后开路电压为 4.1-4.2V 左右，放电后开压为 3.0V 左右，通过电池的开路电压，能判断 电池的荷电状态。 工作电压：又称端电压，是指电池在工作状态下即电路中有电流过时电池正负极之间电势差。在电 池放电工作状态下，当电流流过电池里面时，不需克服电池的内阻所造成阻力，故工作电压总是低于开 路电池，充电时则与之相反。 Li-ion 的放电工作电压在 3.6V 左右。 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 平均电压：电池放电时，从开始到放电终止时的电压平均值。 终止电压：规定放电终止时电池的负载电压， 其值为 n*2.75V( 锂离子单体电池的串联只数用“ n”表示) 。 2、容量： 指电池内的活性物质参加电化学反应所能放出的电能称为电池的容量。单位为 mAh 或 Ah 。 （1Ah=1000mAh ） 容量大小是由正负极中活性物质的数量多少来决定的（一是活性物质的重量，二是活性物质的利用 率）。 设计容量：根据电池内所含活性物质的量，从电化学理论计算电池的容量称为设计容量。 额定容量：指电池经设计后，经电池制程过程的影响，电池所能达到容量称为额定容量。 实际容量：电池在一定的放电条件下所放出的实际电量，主要受放电倍率和温度的影响（故严格来 讲，电池容量应指明充放电条件） 。 3、内阻： 是指电池在工作时，电流流过电池里面所受到的阻力。有欧姆内阻与极化内阻两部分所组成。 电池内阻大，会导致电池放电工作电压降低，放电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、 电池结构等因素的影响。是衡量电池性能的一个重要参数。注：一般以充电态内阻为标准。测量电池的 内阻需用专用内阻仪测量，而不能用万用表欧姆档测量。 单位为毫欧 (m Ω) 静态电阻：即放电时电池内阻 动态电阻：即充电时电池内阻 4 、放电平台： 放电平台是恒压充到电压为 4.2V 并且电电流小于 0.01C 时停充电，然后搁置 10 分钟， 在任何们率的放电电流下下放电至 3.6V 时的放电时间。是衡量电池好坏的重要标准。 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 5、（充放电）倍率？时率： 是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，它在数据值上 等于电池额定容量的倍数，通常以字母 C 表示。如电池的标称额定容量为 600mAh 为 1C （1 倍率）， 300mAh 则为 0.5C,6A(600mAh) 为 10C. 以此类推 . 时率又称小时率 ,时指电池以一定的电流放完其额定容量所需要的小时数 .如电池的额定容量为 600mAh, 以 600mAh 的电流放完其额定容量需 1 小时 ,故称 600mAh 的电流为 1 小时率 ,以此类推 . 6、自放电率： 又称荷电保持能力，是指电池在开路状态下，电池所储存的电量在一定条件下的保持能 力。主要受电池制造工艺、材料、储存条件等因素影响。是衡量电池性能的重要参数。 注：电池 100% 充电开路搁置后，某些特定的程度的自放电正常现象。在 GB 标准规定 LI-ion 后在 20 ± 2℃条件下开条件下开路搁置 28 天。可允许电池有容量损失。 7、内压： 指电池的内部气压，是密封电池在充放电过程中产生的气体所致，主要受电池材料、制造工 艺、电池结构等因素影响。其产生问题大多是由于电池里面水分及有机溶液分解产生的气体于电池内聚 集所致。 高倍率的连续过充，会导致电池温度上升、内压增大，严重时对电池的性能及外观产生破坏性影 响，如漏液、鼓底，电池内阻增大，放电时间及循环寿命变短等。 Li-ion 任何形式的过以都可能会导致电池性能受到严重破坏，甚至爆炸。帮 Li-ion 在充电过程中需采 用恒流恒压充电方式，避免对电池产生过充。 8、压降： 电池按定性充电至 80% 以上，测量其电池空载电压。 5W/2W 电池 作为负载连接电池正负极 端开关作为电池的断路，通路的装置进行串联。打开开关后 5 秒电压下降不大于 0 。4V ，为合格主要为 测试电池负载性能。 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 9、电池的负载能力 : 当电池的正负极两端连接在用电器上时， 带动用电器工作时的输出功率， 即为电池 的负载能力。 10、充电效率： 充电效率是指电池在充电过程中所消耗的电能转化成电池所能储蓄顾的化学能程度的量 度。主要受电池工艺，配方及电池的工作环境和温度影响，一般环境和温度越高，则充电效率要低。 11、放电效率： 放电效率是指在一定的放电条件下放电至终点电压所放出的实际电量与额定容量之比， 主要受放电倍率，环境和温度，内阻等到因素影响，正常的情况下，放电倍率越高，则放电效率越低。温度 越低，放电效率越低。 12、一次电池和充电电池有啥不一样的区别？ 电池里面的电化学性决定了该类型的电池是否可充，根据它们的电化学成分和电极的结构知，真正的可 充电电池的内部结构之间所发生反应是可逆的。 理论上，这种可逆性是不会受循环次数的影响，既然充放电会在电极体积和结构上引起可逆的变化，那 么可充电电池的内部设计必须支持这种变化，既然，一次电池仅做一放电，它内结构相对比较简单得多且不需要 支持这种变化，因此，不可以将一次电池拿来充电，这样的做法很危险也很不经济，若需要反复使用， 应有尽有选择线 次左右的充电电池，这种电池也可称为一次电池或蓄电池。 13、一次电池和二次电池还有别的的区别吗？ 另一明显的区别就是它们能量和负载能力，以及自放电率，二次电池能量远比一次电池高，然而他们的 负载能力相对要小。 14、可充电便携式电池的优缺点是什么？ 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 充电电池使用寿命较长， 可循环 1000 次以上， 虽然价格比干电池贵， 但如果常常使用的话， 是比较划算的。 充电电池的容量比同规格的碱锰电池或锌碳电池低，比如，他们放电较快。 另一缺点是因他们 几近恒定的放电电压，很难预测放电何时结束。当放电结束时，电池电压会突然 降低。假如在照相机上使用，突然电池放完了电，就必须终止。 但另一方面可充电电池能提供的容量比太部分一次电池高。 但 Li-ion 电池却可被广泛地用照相器材中，因为它容量高，单位体积内的包含的能量大，以及随放电深度的增加而逐渐 降低的放电电压。 15、充电电池是怎样实现它的能量转换？ 每种电池都具有电化学转换的能力，即将储存的化学能直接转换成电能，就二次电子（也叫蓄电池）而 言（另一术语也称可充电使携式电池） ，在放电过程中，是将化学能转换成电能；而在充电过程中，又 将电能重新转换成化学能。 这样的过程根据电化学系统不同， 一般可充放电 500 次以上，而我司产品 li-ion 可重复充放电 1000 次以上。 Li-ion 是一种新型的可充电便携式电池。它的额定电压为 3.6V ，它的放电 电压会随放电的深度逐渐衰退，不象其他充电电池一样，在放电未，电压突然降低。 16、Li-ion 电池有哪些优点？哪些缺点？ Li-ion 具有以下优点： 1）单体电池的工作电压高达 3.6-3.8V ： 2 ）比能量大，目前能达到的实际比能量为 100-115Wh/kg 和 240-253Wh/L （2 倍于 Nl-Cd ，1.5 倍 于 Ni-MH ）,未来随技术发展 , 比能量可高达 150Wh/kg 和 400 Wh/L 3 ）循环寿命长 ,一般均可达到 500 次以上 ,甚至 1000 次.对于小电流放电的电器 , 电池的有效期 将倍增电器的竞争力 . 4 ）安全性能好 ,无公害 ,无记忆效应 .作为 Li-ion 前身的锂电池 ,因金属锂易形成枝晶发生短路 ,缩 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 减了其应用领域： Li-ion 中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素：部分工艺（如烧结式） 的 Ni-Cd 电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但 Li-ion 根本不存在这方 面的问题。 5 ）自放电小 室温下充满电的 Li-ion 储存 1 个月后的自放电率为 10%左右，大大低于 Ni-Cd 的 25-30% ，Ni、MH 的 30-35% 。Li-ion 也存在着一定的缺点，如： 1）电池成本比较高。主要体现在 LiCoO2 的价格高（ Co 的资源较小），电解质体系提纯困难。 2 ）不能大电流放电。由于有机电解质体系等原因，电池内阻相对其他类电池大。故要求较小的放电电 流密度，一般放电电流在 0.5C 以下，只适合于中小电流的电器使用。 3 ）需要保护线路控制。 A 、过充保护：电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命；同时过充电使电解液分解，内部压力过高 而导致漏液等问题；故必须在 4.1V-4.2V 的恒压下充电； B、过放保护：过放会导致活性物质的恢复困难，故也需要有保护线、锂离子安全特性是怎么来实现的？ 为了确认和保证 Li-ion 安全可靠的使用，专家们进行了很严格、周密的电池安全性能设计，以达到电 池安全考核指标。 1）隔膜 135 ℃自动关断保护 采用国际先进的 Celgars2300PE-PP-PE 三层复合膜。 在电池升温达到 120 ℃的情况下， PE 复合膜两侧 的膜孔闭合，电池内阻增大，电池里面升温减缓，电池升温达到 135 ℃时， PP 膜孔闭合，电池里面断 路，电池不再升温，确保电池安全可靠。 2 ）向电解液中加入添加剂 在电池过充，电池电压高于 4.2V 的条件下，电解液添加剂与电解液中其他物质聚合，电池内阻大幅度 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 增加，电池里面形成大面积断路，电池不再升温。 3 ）电池盖复合结构 电池盖采用刻痕防爆球结构， 电池升温时，电池里面活化过程中所产生的部分气体膨胀， 电池内压加大， 压力达到某些特定的程度刻痕破裂、放气。 4 ）各种各样的环境滥用测试 进行各项滥用实验，如外部短路、过充、针刺、冲击、焚烧等，考察电池安全性能。同时对电池进行温 度冲击实验和振动、跌落、冲击等力学性能实验，考察电池在实际使用环境焉的性能情况。 18、为什么恒压充电电流为慢慢地减少？ 因为恒流过程终止时，电池里面的电化学极化然保持再整个恒流中相同的水平，恒压过程，再恒定 电场作用下，内部 Li+ 的浓差极化在逐渐消除，离子的迁移数和速度表现为电流慢慢地减少。 19、为什么电池要储存一段时间后才能包装出货？ 电池的储存性能是衡量电池综合性能稳定程度的一个重要参数。电池经过一段时间储存后，允许 电池的容量及内阻有某些特定的程度的变化。经过了一段时间的储存，可以让内部各成分的电化学性能稳定下 来，能了解该电池的自放电性能的大小，以便保证电池的品质。 20 、为何需要化成？ 电池制造后，通过一定的充放电方式将其内部正负极物质激活， 改善电池的充放电性能及自放电、 储存等综合性能的过程称为化成，电池粉有经过化成后才能体现线.什么是分容？ 电池在制作的完整过程中，因工艺原因使得电池的实际容量不可能完全一致，通过一定的充放电制度检测，并 将电池按容量分类的过程称为分容。 22 、锂离子电池的工作时候的温度范围？ 充电 -10 —45 ℃ 放电 -30 —55 ℃ 23 、何为电池的倍率放电？ 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 指放电时，放电电流（ A ）与额定容量（ A ?h ）的倍率关系表示。 24 、何为电池的小时率放电？ 按一定输出电流放完额定容量所需的小时数数，称为放电时率。 25 、影响锂离子电池循环性能的两个最重要的因素是什么？ 活性物质的性质和杂质的种类、含量。 26 、如何在生产的全部过程中控制电池里面的水份？ 1、作好防潮、防湿处理。 2、缩短操作时间，减少极片在空气中暴露时间。 3、合理正确地进行烘烤作业。 4 、尽量在干燥环境下进行作业。 27 、锂离子电池的活性正极材料是什么？ 锂盐；如钴酸锂，锰酸锂，镍酸锂等。 28 、锂离子电池的活性负极材料是什么？ 石墨粉 29 、电极材料为何要加入导电剂？ 在电池工作时，电池的活性物质无论充放电都不会溶解在电解液中，为加强活性物质与网栅、集 流片的接解导电性，而加放导电剂。 30 、锂离子电池的电解液的组成是什么？ 常用的为六氟磷酸锂，四氟磷酸锂（ LiPF6 、LiClO4 ）等。 31 、锂离子电池安全性能的考核指标，一只合格的锂离子电池在安全性能上应该满足以下条件 : （1）短路：不起火，不爆炸 （2 ）过充电：不起火，不爆炸 （3 ）热箱试验：不起火，不爆炸（ 150 ℃恒温 10min ） 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ （4 ）针剌：不爆炸（用 Ф3mm 钉穿透电池） （5 ）平板冲击：不起火，不爆炸（ 10kg 重物自 1M 高处砸向电池） （6 ）焚烧：不爆炸（煤气火焰烧烤电池） 四、 18650 型锂电池简介 ： 即指电池的直径为 18mm ，长度为 65mm ，圆柱体型的电池。锂是一种金属元素， 为什么我们要把他叫锂电池呢？因为它的正极是以“钴酸锂”为正极材料的电池， 当然现在 市场上有很多的电池，有磷酸铁锂，锰酸锂等为正极材料的电池。 单节标称电压一般为： 3.7V 充电电压一般为： 4.20V 最小放电终止电压一般为： 2.75V 最大充电终止电压： 4.20V 直径： 18 ±0.2mm 高度： 65 ±2.0mm 容量：按照每个客户需求 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 五、锂离子电池制造流程： 1） 配料 :用专门的溶液和粘接剂分别与粉末状的正负极活性物质混合， 经高速均匀搅拌后， 制成浆状的 正负极物质。 2 ） 涂布 :将制成的浆料均匀地涂覆在金属箔的表面，烘干，分别制成正负极极片。 3 ） 装配 :按正极片 —— 隔膜—— 负极片 —— 隔膜自上而下的 顺序放好，经卷绕 入壳滚槽 点焊 焊盖帽，制成电池极芯，在经烘烤后注入电解液、封口等工艺过程，即完成电池装配过程。制作成成品电 池。 4 ）化成 :用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试， 对每一只电池都进行仔细的检测。 筛选出合格 的成品电池，待出厂。 六、 18650 型锂电池的应用前景： 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 目前 18650 锂电池的主要应用在一些工业设施，医疗仪器，军警设备，以及移动电源手持终端上。 锂离子电池正极中金属的成本很高。目前，正极材料 LiNiO2 由于具有制造方便、开路电压髙、比能量 髙、寿命长、能快速放电等优点，已在锂离子电池中得到普遍应 用。但钻资源少，价格昂贵，因而应 用受到限制。 锂离子电池是未来电动汽车的能源之一。因为锂离子电池的比能量为铅酸电池的三倍以上。 电动汽车起动时，需要短时间（几秒）的大电流放电。铅酸电池可大电流放电（大功率放电），但比能 量相当小。 近年风靡全球的特斯拉， 想必都有所耳闻， 它就是 18650 锂电池应用于汽车的典范， 特斯拉主动力是用 电而不是用传统的石油，又是要改变世界的赶脚。。它也不愧是新时代的弄潮儿！ 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ 精品资料 ______________________________________________________________________________________________________________ Welcome To Download !!! 欢迎您的下载，资料仅供参考！ 精品资料

　　JJF 2074-2023标准橡胶国际硬度块(N、H、L标尺)校准规范.pdf

　　计量规程规范 JJF 2074-2023标准橡胶国际硬度块(N、H、L标尺)校准规范.pdf

　　《JJF 2074-2023标准橡胶国际硬度块(N、H、L标尺)校准规范》.pdf

　　计量规程规范 JJF 2076-2023高速光电探测器校准规范.pdf

　　计量规程规范 JJG 1199-2023个人和环境监视测定用X、γ辐射光释光剂量测量(装置)系统.pdf

　　《JJG 1199-2023个人和环境监视测定用X、γ辐射光释光剂量测量(装置)系统》.pdf

　　JJG 1199-2023个人和环境监视测定用X、γ辐射光释光剂量测量(装置)系统.pdf

　　windows Server 操作系统和服务器配置期末考试试题试卷练习题附参及评分标准 (3).doc

　　原创力文档创建于2008年，本站为文档C2C交易模式，即用户上传的文档直接分享给其他用户（可下载、阅读），本站只是中间服务平台，本站所有文档下载所得的收益归上传人所有。原创力文档是网络服务平台方，若您的权利被侵害，请发链接和相关诉求至 电线) ，上传者