2022年2022年锂离子电池常见名词汇总 .pdf

电锂离子电池常见名词汇总1、 容量：电池在一定放电条件下所能给出的电量称为电池的容量，以符号C表示。常用的单位为安培小时，简称安时（Ah）或毫安时（ mAh ）。电池的容量可以分为理论容量、额定容量、实际容量。理论容量是把活性物质的质量按法拉第定律计算而得的最高理论值。为了比较不同系列的电池， 常用比容量的概念， 即单位体积或单位质量电池所能给出的理论电量，单位为Ah/kg（mAh/g)或 Ah/L(mAh/cm3)。实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量。它等于放电电流与放电时间的乘积，单位为Ah，其值小于理论容量。额定容量也叫保证容量， 是按国家或有关部门颁布的标准，保证电池在一定的放电条件下应该放出的最低限度的容量。2、 内阻：阻力称为电池的内阻。电池的内阻不是常数， 在放电过程中随时间不断变化， 因为活性物质的组成、电解液浓度和温度都在不断地改变。电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻， 极化内阻又包括电化学极化与浓差极化。内阻的存在， 使电池放电时的端电压低于电池电动势和开路电压，充电时端电压高于电动势和开路电压。欧姆电阻遵守欧姆定律； 极化电阻随电流密度增加而增大，但不是线性关系，常随电流密度的对数增大而线性增大。3、 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。4、 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。 其产生原因主要是由于电池内部水分及有机溶液分解产生的气体于电池内聚集所致。5、 充电率（ c-rate ）：C是 Capacity 的第一个字母，用来表示电池充放电时电流的大小数值。例如：充电电池的额定容量为1000mAh 时，即表示以 1000mA(1C) 放电时间可持续 1 小时，如以 200mA(0.2C)放电时间可持续 5 小时，充电也可按此对照计算。C是电池的容量，如标称容量1500mAh 的电池， 0.5C 指充电电流0.5*1500=750mA ）6、 终止电压 (Cut-off discharge voltage) 指电池放电时，电压下降到电池不宜再继续放电的最低工作电压值。根据不同的电池类型及不同的放电条件，对电池的容量和寿命的要求也不同，因此规定的电池放电的终止电压也不相同。7、 开路电压 (Open circuit voltage OCV) 电池不放电时，电池两极之间的电位差被称为开路电压。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 6 页 - - - - - - - - - 电池的开路电压，会依电池正、负极与电解液的材料而异，如果电池正、负极的材料完全一样，那么不管电池的体积有多大，几何结构如何变化，其开路电压都一样的。8、 工作电压工作电压指电池接通负载后在放电过程中显示的电压，又称放电电压。 在电池放电初始的工作电压称为初始电压。电池在接通负载后， 由于欧姆电阻和极化过电位的存在，电池的工作电压低于开路电压。9、放电深度 (Depth of discharge DOD) 在电池使用过程中， 电池放出的容量占其额定容量的百分比，称为放电深度。放电深度的高低和二次电池的充电寿命有很深的关系，当二次电池的放电深度越深，其充电寿命就越短，因此在使用时应尽量避免深度放电。10、过放电 (Over discharge) 电池若是在放电过程中， 超过电池放电的终止电压值， 还继续放电时就可能会造成电池内压升高， 正、负极活性物质的可逆性遭到损坏，使电池的容量产生明显减少。11、过充电 (Over charge) 电池在充电时， 在达到充满状态后， 若还继续充电， 可能导致电池内压升高、电池变形、漏夜等情况发生，电池的性能也会显著降低和损坏。12、能量密度 (Energy density) 电池的平均单位体积或质量所释放出的电能。一般在相同体积下， 锂离子电池的能量密度是镍镉电池的2.5 倍，是镍氢电池的 1.8 倍，因此在电池容量相等的情况下，锂离子电池就会比镍镉、 镍氢电池的体积更小，重量更轻。13、自我放电 (Self discharge) 电池不管在有无被使用的状态下， 由于各种原因， 都会引起其电量损失的现象。电池完全充电后，放置一个月。然后用1C放电至 3.0V，其容量记为 C2 ；电池初始容量记为 C0 ；1-C2/C0 即为该电池之月自放电率行业标准锂离子电池月自放电率小于12% 电池自放电与电池的放置性能有关， 其大小和电池内阻结构和材料性能有关14、放电平台锂离子电池完全充电后，放电至3.6V 时的容量记为 C1 ，放电至 3.0V 时的容量记为 C0 ，C1/C0称为该电池之放电平台行业标准 1C放电平台为 70% 以上；15、放电倍率电池放电电流的大小常用放电倍率 表示，即电池的放电倍率用放电时间表示或者说以一定的放电电流放完额定容量所需的小时数来表示，由此可见，放电倍率表示的放电时间越短，即放电倍率越高，则放电电流越大。（放电倍率=额定容量/ 放电电流）根据放电倍率的大小，可分为低倍率（7.0C）如：某电池的额定容量为20Ah，若用 4A电流放电，则放完20Ah的额定容量需用 5h，也就是说以 5 倍率放电，用符号C/5 或 0.2C 表示，为低倍率。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 6 页 - - - - - - - - - 16、充电循环寿命 (Cycle life) 电池在完全充电后完全放电，循环进行，直到容量衰减为初始容量的75% ，此时循环次数即为该电池之循环寿命循环寿命与电池充放电条件有关锂离子电池室温下1C充放电循环寿命可达300-500 次（行业标准），最高可达 800-1000 次。17、记忆效应 (Memory effect) 记忆效应是针对镍镉电池而言的，由于传统工艺中负极为烧结式， 镉晶粒较粗，如果镍镉电池在它们被完全放电之前就重新充电，镉晶粒容易聚集成块而使电池放电时形成次级放电平台。 电池会储存这一放电平台并在下次循环中将其作为放电的终点， 尽管电池本身的容量可以使电池放电到更低的平台上。在以后的放电过程中电池将只记得这一低容量。同样在每一次使用中， 任何一次不完全的放电都将加深这一效应，使电池的容量变得更低。要消除这种效应，有两种方法，一是采用小电流深度放电（如用0.1C 放至0V）一是采用大电流充放电（如1C ）几次。镍氢电池和锂离子电池均无记忆效应18、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，电池只有经过化成后才能体现真实性能。19、分容电池在制造过程中， 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20、电池充电方式介绍快速充电：充电电流大于0.2C，小于 0.8C 则是快速充电。慢速充电：充电电流在0.1C-0.2C 之间时，我们称为慢速充电。涓流充电：充电电流小于0.1C 时，我们称为涓流充电。超高速充电：充电电流大于0.8C 时，我们称之为超高速充电。恒流充电方式： 恒流充电法是保持充电电流强度不变的充电。方法，恒流充电器通常使用慢速充电电流。快速自动充电方式： 通常所使用的是余弦法充电， 也就是说并非用恒定的大电流充电， 而是像余弦波那样电流强度随之变化，这样能缓解热量的积聚， 从而将温度控制在一定范围内。脉冲式充电法： 脉冲充电方式首先是用脉冲电流对电池充电，然后让电池停充一段时间，如此循环。21、充电时间充电时间 ( 小时)=充电电池容量 (mAh)/ 充电电流 (mA)*1.5 的系数假如你用 1600mAh 的充电电池，充电器用400mA 的电流充电，则充电时间为:1600/400*1.5=6小时22、锂离子电池保护线路过充电保护过充电保护 : 过充电保护 IC 的原理为：当外部充电器对锂电池充电时， 为防止因温度上升所导致的内压上升，需终止充电状态。 此时，保护 IC 需检测电名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 3 页，共 6 页 - - - - - - - - - 池电压，当到达 4.25V 时（假设电池过充点为 4.25V ）即启动过度充电保护，将功率 MOS 由开转为切断，进而截止充电。23、锂离子电池保护线路过放电保护过放电保护 : 过放电保护 IC 原理：为了防止锂电池的过放电， 假设锂电池接上负载，当锂电池电压低于其过放电电压检测点（假定为 2.5V ）时将启动过放电保护， 使功率 MOSFET 由开转变为切断而截止放电， 以避免电池过放电现象产生，并将电池保持在低静态电流的待机模式，此时的电流仅 0.1uA 。 当锂电池接上充电器，且此时锂电池电压高于过度放电电压时，过度放电保护功能方可解除。锂离子电池原理及工艺流程一、原理1.0 正极构造LiCoO2( 钴酸锂 )+导电剂 ( 乙炔黑 )+粘合剂 (PVDF)+集流体（铝箔）正极2.0 负极构造石墨 +导电剂 ( 乙炔黑 )+ 增稠剂 (CMC)+粘结剂 (SBR)+ 集流体（铜箔）负极锂电芯的安全充电上限电压4.2V ，放电下限电压2.5V 。3.0 工作原理锂离子电池内部成螺旋型结构，正极与负极之间由一层具有许多细微小孔的薄膜纸隔开。锂离子电芯是一种新型的电池能源，它不含金属锂， 在充放电过程中，只有锂离子在正负极间往来运动，电极和电解质不参与反应。锂离子电芯的能量容量密度可以达到300Wh/L，重量容量密度可以达到125Wh/L。锂离子电芯的反应机理是随着充放电的进行，锂离子在正负极之间嵌入脱出， 往返穿梭电芯内部而没有金属锂的存在，因此锂离子电芯更加安全稳定。锂离子电池的正极采用钴酸锂，正极集流体是铝箔；负极采用碳，负极集流体是铜箔，锂离子电池的电解液是溶解了LiPF6的有机体。锂离子电池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， 生茶鞥的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈现层状结构，它有很多微孔， 到达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。 同样道理，党对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，有运动回到正极。 回到正极的锂离子越多，放电容量越高。 我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。锂离子电池配料的基本知识一、电极的组成：1、 正极组成：a、 钴酸锂：正极活性物质，锂离子源，为电池提高锂源。b、 导电剂：提高正极片的导电性，补偿正极活性物质的电子导电性。提高正极片的电解液的吸液量，增加反应界面，减少极化。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 6 页 - - - - - - - - - c、 PVDF粘合剂：将钴酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一起。d、 正极引线：由铝箔或铝带制成。2、 负极组成：a、 石墨：负极活性物质，构成负极反应的主要物质；主要分为天然石墨和人造石墨两大类。b、 导电剂：提高负极片的导电性，补偿负极活性物质的电子导电性。提高反应深度及利用率。防止枝晶的产生。利用导电材料的吸液能力，提高反应界面，减少极化。（可根据石墨粒度分布选择加或不加）。c、 添加剂：降低不可逆反应，提高粘附力，提高浆料黏度，防止浆料沉淀。d、 水性粘合剂：将石墨、导电剂、添加剂和铜箔或铜网粘合在一起。e、 负极引线：由铜箔或镍带制成。二、配料目的：配料过程实际上是将浆料中的各种组成按标准比例混合在一起，调制成浆料， 以利于均匀涂布，保证极片的一致性。配料大致包括五个过程，即：原料的预处理、掺和、浸湿、分散和絮凝。三、配料原理：（一）、正极配料原理（关键）1、 原料的理化性能。（1）钴酸锂 ：非极性物质，不规则形状，粒径D50一般为 6-8 m ，含水量 0.2%，通常为碱性， PH值为 1011 左右。锰酸锂 ：非极性物质，不规则形状，粒径D50一般为 5-7 m ，含水量 0.2%，通常为弱碱性， PH值为 8 左右。（2）导电剂 ：非极性物质，葡萄链状物，含水量3-6%，吸油值 300，粒径一般为 25 m ；主要有普通碳黑、超导碳黑、石墨乳等，在大批量应用时一般选择超导碳黑和石墨乳复配 ；通常为中性。（3）PVDF粘合剂 ：非极性物质，链状物，分子量从300， 000 到 3，000， 000 不等；吸水后分子量下降，粘性变差。（4）NMP 溶剂 ：弱极性液体，用来溶解/ 溶胀 PVDF ，同时用来稀释浆料。（二）、负极配料原理（大致与正极配料原理相同）1、 原料的理化性能。（1）石墨 ：非极性物质，易被非极性物质污染，易在非极性物质中分散；不易吸水，也不易在水中分散。 被污染的石墨， 在水中分散后， 容易重新团聚。 一般粒径 D50为 20m左右。颗粒形状多样且多不规则，主要有球形、片状、纤维状等。（2）水性粘合剂（SBR ）：小分子线性链状乳液，极易溶于水和极性溶剂。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 6 页 - - - - - - - - - （3）防沉淀剂即增稠剂（CMC ）：高分子化合物，易溶于水和极性溶剂。（4）异丙醇 ：弱极性物质，加入后可减小粘合剂溶液的极性，提高石墨和粘合剂溶液的相容性；具有强烈的消泡作用；易催化粘合剂网状交链，提高粘结强度。乙醇 ： 弱极性物质， 加入后可减小粘合剂溶液的极性，提高石墨和粘合剂溶液的相容性；具有强烈的消泡作用；易催化粘合剂线性交链，提高粘结强度 （异丙醇和乙醇的作用从本质上讲是一样的，大批量生产时可考虑成本因素然后选择添加哪种）。（5）去离子水（或蒸馏水）：稀释剂，酌量添加，改变浆料的流动性。四、锂离子电池的安全特性锂离子电池已非常广泛的应用于人们的日常生活中，所以它的安全性能绝对应该是锂离子电池的第一项考核指标。对于锂离子电池安全性能的考核指标，国际上规定了非常严格的标准，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）； 4）针刺：不爆炸（用3mm 钉穿透电池）；5）平板冲击：不起火，不爆炸；（10kg 重物自 1 米高处砸向电池）；6）焚烧：不爆炸（煤气火焰烧考电池）。7、锂离子电池容量低的原因分析1、压实密度大；2、极片附粉少；3、断片； 4、电解液量少；5、化成不完全；6、检测容量充放电不完全；7、潮湿度高（吸水）；8、电池储存久；9、材料的比容量低；10、极片虚焊, 极耳虚焊； 11、制成过程中的环境控制如温度、湿度、露点. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 6 页 - - - - - - - - -