网络热词 > 锂电池

锂电池

锂电池是一种以锂金属或锂合金为负极材料,使用非水电解质溶液的一次电池,与可充电电池锂离子电池跟锂离子聚合物电池是不一样的。锂电池的发明者是爱迪生。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。所以,锂电池长期没有得到应用。随着二十世纪末微电子技术的发展,小型化的设备日益增多,对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段。

锂电池(Lithium battery)是指电化学体系中含有锂(包括金属锂、锂合金和锂离子、锂聚合物)的电池。锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂金属电池通常是不可充电的,且内含金属态的锂。锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。

锂电池通常分两大类:

锂金属电池:锂金属电池一般是使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

锂离子电池:锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。

虽然锂金属电池的能量密度高,理论上能达到3860瓦/公斤。但是由于其性质不够稳定而且不能充电,所以无法作为反复使用的动力电池。而锂离子电池由于 具有反复充电的能力,被作为主要的动力电池发展。但因为其配合不同的元素,组成的正极材料在各方面性能差异很大,导致业内对正极材料路线的纷争加大。

通常我们说得最多的动力电池主要有磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、钴酸锂电池以及三元锂电池(三元镍钴锰)。

1 1970年代埃克森的M.S.Whittingham采用硫化钛作为正极材料,金属锂作为负极材料,制成首个锂电池。

2. 1980年,J. Goodenough 发现钴酸锂可以作为锂离子电池正极材料.

3 1982年伊利诺伊理工大学(the Illinois Institute of Technology)的R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性,此过程是快速的,并且可逆。与此同时,采用金属锂制成的锂电池,其安全隐患备受关注,因此人们尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池。首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功。

4 1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人发现锰尖晶石是优良的正极材料,具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。其分解温度高,且氧化性远低于钴酸锂,即使出现短路、过充电,也能够避免了燃烧、爆炸的危险。

5 1989年,A.Manthiram和J.Goodenough发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电压。

6 1991年索尼公司发布首个商用锂离子电池。随后,锂离子电池革新了消费电子产品的面貌。

7 1996年Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐,如磷酸锂铁(LiFePO4),比传统的正极材料更具优越性,因此已成为当前主流的正极材料。

由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高,所以锂电池生产要在特殊的环境条件下进行。但是由于锂电池的很多优点,锂电池被广泛的应用在电子仪表、数码和家电产品上。但是,锂电池多数是二次电池,也有一次性电池。少数的二次电池的寿命和安全性比较差。

后来,日本索尼公司发明了以炭材料为负极,以含锂的化合物作正极的锂电池,在充放电过程中,没有金属锂存在,只有锂离子,这就是锂离子电池。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(即我们使用电池的过程),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。我们通常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 Batteries就像一把摇椅,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来回奔跑。所以Li-ion Batteries又叫摇椅式电池。

随着数码产品如手机、笔记本电脑等产品的广泛使用,锂离子电池以优异的性能在这类产品中得到广泛应用,并在近年逐步向其他产品应用领域发展。1998年,天津电源研究所开始商业化生产锂离子电池。习惯上,人们把锂离子电池也称为锂电池,但这两种电池是不一样的。现在锂离子电池已经成为了主流。

据《中国锂电池行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》 中资料显示:中国锂电行业的突出问题是产业链投资热度不减的同时无序竞争加剧,下游需求持续疲软,行业艰难前行 中国锂电产业的发展路径基本是草根状态自发生长形成,企业基本上都是单一业务经营,特点是:实力有限,规模小,生存压力大,可持续发展艰难。但由于新能源汽车广阔的市场空间,加上政府政策面的不断支持,中国锂电产业链投资热度不减,行业内无序竞争加剧。

低端制造环节产能严重过剩,高端环节投入不足,锂电原材料价格持续回落。 从产业发展路径上,立足于消费电子领域,以电动工具和电动自行车等中小锂电电池作为发展契机,再到混动电池最后到纯电动电池是正常的发展轨迹。而目前电动工具和电动自行车仍以镍镉和铅酸电池为主,锂电池应用局面发展缓慢;混动主要技术在国外,混动汽车产品也是以外资品牌为主,从国家支持上看,更多倾斜到纯电动汽车。但由于纯电动的材料和技术距离大规模应用还有距离,导致需求不足,进而使得锂电池产业链面临投资热度不减但需求疲软的尴尬局面。

虽然道路是曲折,但是前景依旧美好,上游电池材料国内早已走出导入期,步入快速成长期,目前已经涌现出一批具有国际先进水平的材料企业。这些企业专注核心技术开发,针对下游客户不同的需求,协同其联合开发产品。通过自身强大的技术开拓能力和客户服务能力获得客户认可,不断进入顶尖电池厂商的供应链体系。通过协同合作进一步提升自身实力,达到一种良性循环。

国内一批材料巨头企业随着核心技术的快速进步和市占率的不断提升,强者恒强,这是我们重点关注的对象。 从中游Cell和下游Pack来看,目前许多重要的消费性装置都是选择中国为组装基地,连带使得包括日韩电池芯与电池组装厂也落脚中国,国内厂商的产能同样快速发展。中游Cell环节为了应对逐步下滑的产品价格,越来越多的厂商切入电池组装加工,包括索尼、三星、乐金、新能源、比亚迪等,特别在方形电池与聚合物电池,更是全面占据单电池芯组装的供给角色。方形电池因大多应用在手机商品,几乎全部由电池芯厂组装;聚合物电池单颗电芯几乎都是电池芯厂完全自主组装,只有多串并的应用才会交由组装厂组装加工。中游Cell与下游Pack从过去的单纯上下游关系逐渐演变成为暨合作又竞争的关系,未来竞争的关系会逐渐加重。

导电涂层也称为预涂层,在锂电池行业内通常指涂覆于正极集流体铝箔表面的一层导电涂层,涂覆导电涂层的铝箔称为预涂层铝箔或简称涂层铝箔,其最早在电池中的实验可以追溯到70年代,而近几年随着新能源行业,特别是磷酸铁锂电池的发展而风生水起,成为业内大受欢迎的新技术或新材料

性能

导电涂层在锂电池中能够有效提高极片附着力,减少粘结剂的使用量,同时对于电池的电性能也有显著提升。

1. 接触电阻下降40%

2. 胶黏剂用量降低50%

3. 同倍率下,电池电压平台提升20%

4. 材料与集流体附着力提高30%,经过长期循环不会有脱层现象

锂电池涂碳铝箔使用说明

一、材质说明

涂碳铝箔是由导电碳为主的复合型浆料与高纯度的电子铝箔,以转移式涂覆工艺制成。

二、应用范围

细颗粒活性物质的功率型锂电池

正极为磷酸亚铁锂

正极为细颗粒的三元/锰酸锂

用于超级电容器、锂一次电池(锂亚、锂锰、锂铁、扣式等)替代蚀刻铝箔

三、对电池/电容的性能作用

抑制电池极化,减少热效应,提高倍率性能;

降低电池内阻,并明显降低了循环过程的动态内阻增幅;

提高一致性,增加电池的循环寿命;

提高活性物质与集流体的粘附力,降低极片制造成本;

保护集流体不被电解液腐蚀;

提高磷酸铁锂电池的高、低温性能,改善磷酸铁锂、钛酸锂材料的加工性能。

四、建议参数

对应涂覆的活性物质D50最好不大于4~5μm,压实密度不大于2.25g/cm,比表面积在13~18/g范围内。

五、使用中的注意事项

1.存储要求:在温度为25±5℃、湿度为不超过50%的环境中,运输时须避免空气和水蒸气对铝箔的侵蚀;

2.本产品分为A、B两款,各自的关键特性为:A款外观为黑色,常规涂层厚度为双面4~8μm,导电性能较更为突出;B款外观为淡灰色,常规涂层厚度为双面2~3μm,涂层区可做较少层的焊接,并可以涂布机识别跳间隙;

3.B款(灰色)涂碳铝箔可以在涂层区直接做超声焊,只适合卷绕式电池焊接极耳(极片最多2-3层),但超声的功率、时间需做一些微调;

4.碳层的散热性要比铝箔差些,故做涂布时需对带速与烘烤温度适当微调;

5.本产品对锂电池与电容的综合性能有较可观的提升,但不可作为改变电池某方面性能的主要因素,如电池能量密度、高低温性能、高电压等等。

锂电池主要优点: 1.能量比较高。具有高储存能量密度,目前已达到460-600Wh/kg,是铅酸电池的约6-7倍;

2.使用寿命长,使用寿命可达到6年以上,磷酸亚铁锂为正极的电池1C(100%DOD)充放电,有可以使用10,000次的记录;

3.额定电压高(单体工作电压为3.7V或3.2V),约等于3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压,便于组成电池电源组;

4.具备高功率承受力,其中电动汽车用的磷酸亚铁锂锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力,便于高强度的启动加速;

5.自放电率很低,这是该电池最突出的优越性之一,目前一般可做到1%/月以下,不到镍氢电池的1/20;

6.重量轻,相同体积下重量约为铅酸产品的1/6-1/5;

7.高低温适应性强,可以在-20℃--60℃的环境下使用,经过工艺上的处理,可以在-45℃环境下使用;

8.绿色环保,不论生产、使用和报废,都不含有、也不产生任何铅、汞、镉等有毒有害重金属元素和物质。

9.生产基本不消耗水,对缺水的我国来说,十分有利。

比能量指的是单位重量或单位体积的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L来表示。Wh是能量的单位,W是瓦、h是小时;kg是千克(重量单位),L是升(体积单位)。

1.锂原电池均存在安全性差,有发生爆炸的危险。

2.钴酸锂的锂离子电池不能大电流放电,安全性较差。

3.锂离子电池均需保护线路,防止电池被过充过放电。

4.生产要求条件高,成本高。

为了避免因使用不当造成电池过放电或者过充电,在单体锂离子电池内设有三重保护机构。一是采用开关元件,当电池内的温度上升时,它的阻值随之上升,当温度过高时,会自动停止供电;二是选择适当的隔板材料,当温度上升到一定数值时,隔板上的微米级微孔会自动溶解掉,从而使锂离子不能通过,电池内部反应停止;三是设置安全阀(就是电池顶部的放气孔),电池内部压力上升到一定数值时,安全阀自动打开,保证电池的使用安全性。

有时,电池本身虽然有安全控制措施,但是因为某些原因造成控制失灵,缺少安全阀或者气体来不及通过安全阀释放,电池内压便会急剧上升而引起爆炸。

一般情况下,锂离子电池储存的总能量和其安全性是成反比的,随着电池容量的增加,电池体积也在增加,其散热性能变差,出事故的可能性将大幅增加。对于手机用锂离子电池,基本要求是发生安全事故的概率要小于百万分之一,这也是社会公众所能接受的最低标准。而对于大容量锂离子电池,特别是汽车等用大容量锂离子电池,采用强制散热尤为重要。

选择更安全的电极材料,选择锰酸锂材料,在分子结构方面保证了在满电状态,正极的锂离子已经完全嵌入到负极炭孔中,从根本上避免了枝晶的产生。同时锰酸锂稳固的结构,使其氧化性能远远低于钴酸锂,分解温度超过钴酸锂100℃,即使由于外力发生内部短路(针刺),外部短路,过充电时,也完全能够避免了由于析出金属锂引发燃烧、爆炸的危险。

另外,采用锰酸锂材料还可以大幅度降低成本。

提高现有安全控制技术的性能,首先要提高锂离子电池芯的安全性能,这对大容量电池尤为重要。选择热关闭性能好的隔膜,隔膜的作用是在隔离电池正负极的同时,允许锂离子的通过。当温度升高时,在隔膜熔化前进行关闭,从而使内阻上升至2000欧姆,让内部反应停止下来。

当内部压力或温度达到预置的标准时,防爆阀将打开,开始进行卸压,以防止内部气体积累过多,发生形变,最终导致壳体爆裂。

提高控制灵敏度、选择更灵敏的控制参数和采用多个参数的联合控制(这对于大容量电池尤为重要)。对于大容量锂离子电池组是串/并联的多个电芯组成,如笔记本电脑的电压为10V以上,容量较大,一般采用3~4个单电池串联就可以满足电压要求,然后再将2~3个串联的电池组并联,以保证较大的容量。

大容量电池组本身必须设置较为完善的保护功能,还应考虑两种电路基板模块:保护电路基板(Protection Board PCB)模块及Smart Battery Gauge Board模块。整套的电池保护设计包括:第1级保护IC(防止电池过充、过放、短路),第2级保护IC(防止第2次过压)、保险丝、LED指示、温度调节等部件。

在多级保护机制下,即使是在电源充电器、笔记本电脑出现异常的情况下,笔记本电池也只能转为自动保护状态,如果情况不严重,往往在重新插拔后还能正常工作,不会发生爆炸。

目前,笔记本电脑和手机使用的锂离子电池所采用的底层技术是不安全的,需要考虑更安全的结构。

总之,随着材料技术的进步和人们对锂离子电池设计、制造、检测和使用诸方面要求的认识不断加深,未来的锂离子电池会变得更安全。

第一,锂离子电池在人们的生活中随处可见,各种便携式电子产品、车载GPS等,锂离子电池成为维持这些工具运转的重要部件。保持锂离子电池适度充电、放电可延长电池寿命。锂离子电池电量维持在10%~90%有利于保护电池。这意味着,给手机、笔记本电脑等数码产品的电池充电时,无需达到最大值。

配有锂离子电池的数码产品暴露在日照下或者存放在炎热的汽车内,最好将这些产品处于关闭状态,原因是如果运行温度超过60摄氏度,锂离子电池会加速老化。锂电池充电温度范围:0~45摄氏度,锂电池放电温度范围0~60摄氏度。

第二,如果手机电池每天都需充电,原因可能是这块电池存在缺陷,或者是它该“退休”了。

对笔记本所有者而言,如果长时间插上插头,最好取下电池(电脑在使用过程中产生的高热量对笔记本电池不利)。

第三,通常情况下,50%电量最利于锂离子电池保存。

前瞻产业研究院发布的《中国锂电池行业市场需求预测与投资战略规划分析报告》数据显示,我国手机产量呈现波动增长趋势,2007年手机产量为6.06亿台,到2012年产量增加到11.82亿台,2013年1-10月,我国手机累计产量达到12亿台。这主要是我国居民生活水平提高,消费购买力增强对手机需求的拉动所致。

从笔记本电脑产量来看,近几年,我国笔记本电脑产量呈逐年上升趋势,从2005年的4564.99万台增长到2011年的24408.25万台,年均复合增长率在32%以上。2012年,我国笔记本电脑产量为2.53亿台,同比增长9.08%。2013年1-9月,全国笔记本电脑累计总产量1.81亿台,同比增长6.16%。

前瞻认为,我国消费类电子产品的快速增长是锂电池产业扩张的主要动力,此外,近年来电动汽车、电动自行车等受国家产业政策的支持发展较快,动力锂电成为锂电池的潜力领域。

近年来,我国智能手机、平板电脑、移动电源等便携式消费电子异军突起,带动小型锂电池稳步增长,此外,电动汽车技术日益完善,大型锂电池的市场需求也逐步释放。预计未来几年,这些需求动力仍然存在,锂电池将保持增长趋势。

8月6日,工信部披露,上半年我国锂电池制造企业,累计完成主营收入同比增长17.4%,实现利润总额同比增长72.8%,完成税金总额同比增长43.1%。锂电池行业利润的快速上升,与新能源汽车的销售放量密切相关。

数据显示,7月份我国新能源汽车生产2.04万辆,同比增长2.5倍,2015年有望完成20万辆的销售目标。随着各地补贴细则相继落地、充电设施扶持政策出台等因素推动,电动汽车销售将延续高增长态势,并给上游锂电池企业带来实质性订单支撑。

从工信部数据来看,2015年1月至6月,全国规模以上电池制造企业累计完成主营业务收入同比增长0.4%,实现利润总额同比增长27.3%,完成税金总额同比增长7.9%。其中,锂离子电池营收增速和利润增速,远高于行业平均水平,表明在新能源汽车、储能市场加速发展的背景下,锂电池市场占比正在快速上升。

1. 锂原电池

也称一次锂电池。可以连续放电,也可以间歇放电。一旦电能耗尽便不能再用,目前在照相机等耗电量较低的电子产品中广泛使用。 锂原电池自放电很低,可保存3年之久,在冷藏的条件下保存,效果会更好。将锂原电池存放在低温的地方,不失是一个好方法。 注意事项:锂原电池与锂离子电池不同,锂原电池不能充电,充电十分危险!

2. 锂离子电池

也称二次锂电池。在20℃下可储存半年以上,这是由于它的自放电率很低,而且大部分容量可以恢复。

锂电池存在的自放电现象,如果电池电压在3.6V以下长时间保存,会导致电池过放电而破坏电池内部结构,减少电池寿命。因此长期保存的锂电池应当每3~6个月补电一次,即充电到电压为3.8~3.9V(锂电池最佳储存电压为3.85V左右)、保持在40%-60%放电深度为宜,不宜充满。电池应保存在4℃~35℃的干燥环境中或者防潮包装。 要远离热源,也不要置于阳光直射的地方。

锂电池的应用温度范围很广,在北方的冬天室外,仍然可以使用,但容量会降低很多,如果回到室温的条件下,容量又可以恢复。

1、锂电池的充电:根据锂电池的结构特性,最高充电终止电压应为4.2V,不能过充,否则会因正极的锂离子拿走太多,而使电池报废。其充放电要求较高,可采用专用的恒流、恒压充电器进行充电。通常恒流充电至4.2V/节后转入恒压充电,当恒压充电电流降至100mA以内时,应停止充电。

充电电流(mA)=0.1~1.5倍电池容量(如1350mAh的电池,其充电电流可控制在135~2025mA之间)。常规充电电流可选择在0.5倍电池容量左右,充电时间约为2~3小时。

2、锂电池的放电:因锂电池的内部结构所致,放电时锂离子不能全部移向正极,必须保留一部分锂离子在负极,以保证在下次充电时锂离子能够畅通地嵌入通道。否则,电池寿命就相应缩短。为了保证石墨层中放电后留有部分锂离子,就要严格限制放电终止最低电压,也就是说锂电池不能过放电。放电终止电压通常为3.0V/节,最低不能低于2.5V/节。电池放电时间长短与电池容量、放电电流大小有关。电池放电时间(小时)=电池容量/放电电流。锂电池放电电流(mA)不应超过电池容量的3倍。(如1000mAH电池,则放电电流应严格控制在3A以内)否则会使电池损坏。

目前市场上所售锂电池组内部均封有配套的充放电保护板。只要控制好外部的充放电电流即可。

为确保飞行安全,避免因旅客携带锂电池而发生不安全事件(机内温度较高时,锂金属电池容易起火燃烧),2008年8月,中国民用航空局对旅客携带锂电池乘机曾作出明确规定:

第一,不允许旅客在托运行李中夹带锂电池。

第二,旅客可以携带为个人自用的锂离子电池芯或电池的消费用电子装置(手表、计算器、照相机、手机、手提电脑、便携式摄像机等)。对备用电池必须单个做好保护以防短路,并且仅能在手提行李中携带。此外,每一块备用电池不得超过以下数量:对于锂金属或锂合金电池,锂含量不超过2克;对于锂离子电池,其等质总锂含量不超过8克。

第三,旅客可以携带等质总锂含量在8克以上而不超过25克的锂离子电池,如果单个做好保护而能防止短路,可在手提行李中携带。备用电池每人限带2个。

第四,其他类型的备用干电池,比如镍氢电池等,如做好防短路措施也可以随身携带。

第五,等质总锂含量超过25克的锂离子电池,应按照《锂电池航空运输规范》(MH/T1020-2007)的标准,以货物运输形式发运。

美国电池创业公司Sakti3获Dyson1500万美元融资

自锂电池诞生以来,一直都是使用液态电解质,易燃,不安全,所以我们才会经常看到各种锂电池爆炸的消息,续航能力差就更不用说了。Sakti3则一致力于固态电池的研发,要在各方面超越传统锂电池:它更安全,即使将电池劈成两半或放在高温环境,电池也仍能继续工作;电池能量密度也更大,相比目前最好的锂电池,提升了一倍多,差不多达到每升1100瓦,用在智能手表上,续航能从3.5小时提升到9小时,用在电动车上,运行里程能从256英里提升到480英里;价格也更便宜,可以做到每千瓦时100美元,要远低于目前200到300美元的价格。

科技变革往往从底层技术取得突破开始。移动终端、智能设备、电动汽车机器人等要想普及,电池技术的突破必不可少。2007年成立的电池创业公司Sakti3一直在研发、制造高性能固态锂离子电池,最近他们获得Dyson1500万美元的新融资

All rights reserved Powered by 网络热词 87994.com

copyright ©right 2010-2020。
网络热词内容来自网络,如有侵犯请联系客服。zhit325@126.com