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1、1,聚合物鋰電池原理、特性及安全使用注意事項,2,目 錄,鋰電池認知及原理,鋰電池性能特性,鋰電池常見問題,鋰電池裝配注意事項,鋰電池安全使用注意事項,3,鋰電池認知及原理,4,鋰電池認知及原理,1、電池認知：A、電池是一種將電能轉換成化學能的一種儲能設備。常見的電池可分為兩大類；一類為一次性電池（即用完后不能夠再次充電重復利用的電池，常見的有：鋅錳電池、堿性電池等），另一類二次性電池（即用完后可通過再次充電后重復使用的電池，常見的有：鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰電電池等）。B、電池屬于安規部品。C、電池的使用必須滿足一定的內外部條件并提供足夠的保護。D、電池的相關安全認證標準。UL1642/UL22、054 GB18287 IEC61950-1/IEC61950-2 UN.,5,Anode(-),Li Ion Cell,Cathode(+),Separator,Electrolyte,Cell,鋰電池認知及原理,2、鋰電池原理：鋰離子電芯的反應機理是隨著充放電的進行，鋰離子在正負極之間嵌入和脫出，往返穿梭電芯內部而沒有金屬鋰的存在，因此鋰離子電芯更加安全穩定。其反應示意圖及基本反應式如下所示：,CELL組成部分,6,-,+,Charge:Cathode(+):LiCoO2 Li1-xCoO2+xLi+xe-Anode(-):nC+xLi+xe-LixCnBattery reaction:L3、iCoO2+6C Li1-xCoO2+LixC6,鋰電池認知及原理,充電反應原理及反應式,7,鋰電池構造結構圖,鋰電池認知及原理,8,鋰電池性能特性,鋰電池認知及原理,9,1、鋰電池優缺點：A、優點：a、電壓高:單體電池的工作電壓高達3.7-3.8V（電芯電壓最高可充到4.2V），是Ni-Cd、Ni-H電池的3倍.b、比能量大:目前能達到的實際比能量為555Wh/kg左右，即材料能達到150mAh/g以上的比容量（3-4倍于Ni-Cd，2-3倍于Ni-MH），已接近于其理論值的約88%。c、循環壽命長：一般均可達到500次以上,甚至1000次以上，磷酸鐵鋰的可以達到2000次以上。對于小電流放4、電的電器,電池的使用期限，將倍增電器的競爭力。,鋰電池性能特性,10,d、安全性能好：無公害,無記憶效應.作為Li-ion前身的鋰電池,因金屬鋰易形成枝晶發生短路,縮減了其應用領域：Li-ion中不含鎘、鉛、汞等對環境有污染的元素：部分工藝（如燒結式）的Ni-Cd電池存在的一大弊病為“記憶效應”，嚴重束縛電池的使用，但Li-ion根本不存在這方面的問題。e、自放電小：室溫下充滿電的Li-ion儲存1個月后的自放電率為2%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni、MH的30-35%。f、可快速充放電：充電30分鐘容量可以達到標稱容量的80%以上，現在磷鐵電池可以達到10分鐘充電到標稱容量的95、0%。g、工作溫度范圍高：工作溫度為-2555C，隨著電解液和正極的改進，期望能擴寬到-4070C。,鋰電池性能特性,11,B、缺點：a、衰老：與其它充電電池不同，鋰離子電池的容量會緩慢衰退，與使用次數無關，而與溫度有關。可能的機制是內阻逐漸升高，所以，在工作電流高的電子產品更容易體現。用鈦酸鋰取代石墨似乎可以延長壽命。儲存溫度與容量永久損失速度的關系：充電電量 儲存溫度0 儲存溫度25 儲存溫度40 儲存溫度60 4060 2/年 4/年 15/年 25/年 100 6/年 20/年 35/年 80/6月 b、不耐受過充：過充電時，過量嵌入的鋰離子會永久固定于晶格中，無法再釋放，可導致電池壽6、命短及產氣造成氣鼓。,鋰電池性能特性,12,c、不耐受過放：過放電時，電極脫嵌過多鋰離子，可導致晶格坍塌，從而縮短壽命及產氣造成氣鼓。d、需要多重保護機制：由于錯誤使用會減少壽命，甚至可能導致爆炸，所以，鋰離子電池設計時增加了多種保護機制。保護電路：防止過充、過放、過載、過熱。排氣孔：避免電池內部壓強過大。隔膜特性：有較高的抗穿刺強度，防止內部短路；在電池內部溫度過高時 還能融化，阻止鋰離子通過，阻滯電池反應，升高內阻(至2k)。,鋰電池性能特性,13,2、鋰電池的危險性：鋰離子電池在擁有優越的性能的反面，也有幾個危險性：A、過充電時鋰金屬析鋰到電極與電極間，產生短路，會有破裂，冒煙，起火的危7、險。B、如果過充電的話，電壓會上升到4.6Vcell以上，元件達到熱爆炸的狀態，從而發生破裂，冒煙，起火的危險。C、因為電氣容量大內部電阻低，所以外部短絡時通過大的電流，電池內部達到熱爆炸的狀態，從而發生破裂，冒煙，起火的危險。D、因為電解液使用了有機溶劑所以有燃燒的可能性。,鋰電池性能特性,14,鋰電池性能特性,鋰電池常見問題,鋰電池認知及原理,15,鋰電池常見問題,聚合物鋰離子電池生產及使用過程中可能出現的問題：1、氣脹和漏液 2、掉電 3、容量不足 4、無電壓/無法充放電 5、外觀不良 6、尺寸超標 7、其他,16,鋰電池性能特性,鋰電池常見問題,鋰電池裝配注意事項,鋰電池認知及原理,18、7,鋰電池裝配注意事項,1、電池裝配前準備事項：A：所有作業人員要戴好棉手套及靜電環；保持臺面整潔無任何尖銳物；B：作業臺面最好要用絨布鋪平整,無任何其它與作業無關的物質；C：在轉用時電池擺放整齊有序，不能有堆積與碰撞電池及劃傷表面鋁塑膜；D：所有焊接電池使用的恒溫烙鐵溫度都必須控制在35010，焊接時間小于5S；,18,鋰電池裝配注意事項,2、電池檢測操作過程中注意事項：A：所有作業員在測試電壓、內阻時不能將電池的極耳或引線進行短路；B:進行剪電池極耳或引線時剪刀不能碰傷電池表面任何地方；C：在電池下拉的時要輕拿輕放，避免對電池造成損傷；D：所有電池在進行焊接PCBA的時要防止烙鐵碰到保護板9、的任何元件或電池表面鋁塑膜上；在焊接引線的時烙鐵不能燙傷電池引線;電池的正負極不能焊反；E:在進行電池功能測試時,不能將電池的正負極接反,更不能將電池的正負極短路；,19,鋰電池裝配注意事項,3、電池與整機組裝注意事項:A：全檢所有電池外觀,在確保電池外觀良好的情況下才進行組裝；B:電池在進行組裝前要將每個電池作好絕緣措施,防止電池在組裝過程中發生短路；C:所有電池組裝后都要進行確認檢查電池表面有無損傷，有無被擠壓，有無將電池正負極接反等，確保每個電池組裝后的有一定的的空間(3MM以上)；D:電池組裝后不能有電池晃動或不固定的現象，電池在整機內不能有接觸、靠近產生高溫器件或裸露導電引線相接觸；10、E:電池組裝周圍位置必須平整無尖銳狀物品相接觸；F:電池組裝后非試驗品嚴禁跌落，跌落后電池不能以良品使用；G:整機維修時建議將電池取下，避免因操作不當損傷電池。,20,鋰電池性能特性,鋰電池常見問題,鋰電池裝配注意事項,鋰電池安全使用注意事項,鋰電池認知及原理,21,鋰電池安全使用注意事項,1、充電：A、充電電流：充電電流不得超過產品規格書中規定的最大充電電流。使用高于推薦值電流充電將可能引起電芯的充放電性能、機械性能和安全性能的問題，并可能會導致發熱或泄漏。B、充電電壓：充電電壓不得超過產品規格書中規定的充電電壓（4.2V/電芯）。充電電壓絕對不能超過產品規格書中規定最高的極限充電電壓。充電11、器的設計應滿足這個條件。充電電壓高于充電極限電壓值時，將可能引起電芯的充放電性能、機械性能和安全性能的問題，可能會導致發熱或泄漏并引起安全問題。C、充電溫度：電池必須在產品規格書指定的環境溫度范圍內進行充電。D、禁止反向充電：正確連接電池的正負極，嚴禁反向充電。若電池正負極接反，將無法對電芯進行正常充電。同時，反向充電會降低電芯的充放電性能、安全性，并會導致發熱、泄漏。,22,鋰電池安全使用注意事項,2、放電：A、放電電流：放電電流不得超過本產品規格書規定的最大放電電流，大電流放電會導致放電芯容量劇減并導致過熱等一系列問題。B、放電溫度：電芯必須在產品規格書中指定的環境溫度范圍內進行放電。C、12、過放電：需要注意的是，在電芯長期未使用期間，它可能會用其自放電特性而處于某種過放電狀態。為防止過放電的發生，電芯應定期充電，將其電壓維持在3.7V/cell至3.99V/cell之間。過放電會導致電芯性能、電池功能的喪失及產氣。,23,鋰電池安全使用注意事項,3、保護電路模塊（PCM）：電芯/電池包裝應配有PCM以正確保護電芯/電池。PCM應具備以下功能以保證安全并防止損壞電芯性能：1）過充電保護；2）過放電保護；3）過流保護，4）短路保護。A、過充電保護：當電池中任一電芯的電壓達到最大充電上限電壓時，過充電保護應立刻停止充電。B、過放電保護：當電池中任一電芯的電壓達到最小放電下限電壓時，過放13、電保護應立刻停止放電。C、過流保護：當電池在充電或者放電過程中，經過電路的電流高于過流保護電流時，過流保護應立刻停止充電或者放電功能。D、短路保護：當電池在充電或者放電過程中，外部電路發生短路時，短路保護應立刻停止充電或者放電功能。,24,鋰電池安全使用注意事項,4、貯存 A、電芯儲存溫度必須在產品規格書指定的環境底下進行。長期存儲電池（超過3個月）須置于溫度為235、濕度為6520RH。貯存電壓為3.7V3.99V，貯存電量為50%70%。B、電池存儲超過六個月后，需對電池進行充放電循環保養，避免電池壽命縮短。C、當電池存儲在主機里，且主機沒有硬關機的情況下，需三個月對電池進行充電一次，避免14、由于主機枆電而造成電池過放，電池壽命縮短。,25,鋰電池安全使用注意事項,5、電芯操作注意事項：由于電芯屬于軟包裝（鋁塑膜包裝），為保證電芯的性能不受損害，必須小心對電芯進行操作。A、鋁箔包裝材料易被尖銳部件刺損，諸如鎳片，尖針。禁止用尖銳部件碰撞電池；取放電芯時，請修短指甲或戴上手套；應清潔工作環境，避免有尖銳物體存在！B、頂側封邊：頂側封邊非常容易受到損害。禁止彎折頂側封邊！,26,鋰電池安全使用注意事項,C、折邊:折邊在電池生產過程中已完成，并通過了密封測試。禁止打開或破壞折邊！,D、極耳:極片的機械強度并非異常堅固，特別是鋁極耳.禁止多次彎折極耳！,27,鋰電池安全使用注意事項,E、機15、械撞擊:禁止墜落、沖擊、彎折、損壞電芯電池！禁止將已用背膠粘在主機上的電池用力拆下！拆下的電池禁止使用！,F、短路:任何時候禁止有短路！,28,鋰電池安全使用注意事項,6、其它安全使用注意事項：A、防止電池包裝內產生短路:引線與電芯之間要有足夠的絕緣層以保證絕對安全。外殼內不得有任何短路發生，以防止冒煙或著火。B、嚴禁拆卸電芯:a、在任何情況下不得拆卸電芯，拆卸電芯可能會導致內部短路，進而引起鼓氣、著火及其它問題。b、電解液有弱酸性，聚合物鋰電池理論上不存在流動的電解液，但萬一有電解液泄漏而接觸到皮膚、眼睛或身體其它部位，應及時用清水沖洗電解液。C、嚴禁將電芯投入火中:在任何情況下，不得燃燒電16、芯或將電芯投入火中，否則會引起電芯燃燒，這是非常危險的，應絕對禁止。,29,鋰電池安全使用注意事項,D、嚴禁將電芯浸入液體中，如水:不得將電芯浸泡液體，如淡水、海水、飲料（果汁、咖啡等）。E、電芯的更換:更換電芯應由電芯供應商或設備供應商完成，用戶不得自行更換。F、禁止使用已損壞的電芯:電芯在運輸過程中可能因撞擊等厡因而損壞，若發現電芯有任何異常特征，如電芯塑料封邊損壞，外殼破損，聞到電解液氣體，電解液泄漏等，該電芯不得使用。且有電解液泄漏或散發電解液氣味的電池應遠離火源以避免著火。G、在運輸過程中防止劇烈振動,沖擊或擠壓;在搬運時應輕拿輕放,不能倒置，嚴禁淋雨，爆曬，加熱等。,30,30,30,Thank You！,