锂电池工作原理安全性.pptVIP

2012 安 理 全 管 培 课 训 基本概念 * 什么叫锂离子电池？Li-Ion battery 锂离子电池是指Li+ 嵌入化合物为正、负极的二次电池。 正极采用锂化合物LiXCoO2、LiXNiO2 、LiXMnO2 、LiFePO4和三元复合材料。 负极采用锂-碳层间化合物LiXC6。 在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，被形象的称为“摇椅电池”。 充电池时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态。 放电时则相反。 * 锂离子电池的结构和组成 圆柱型锂离子电池 方型锂离子电池 软包装和聚合物锂离子电池 二次锂电池的构造 * 锂离子电池结构 正极 活性物质 导电剂、溶剂、粘合剂、基体 负极 活性物质（石墨、MCMB、CMS) 粘合剂、溶剂、基体 隔膜 电解液 外壳五金件（钢壳、铝壳、盖板、极耳、绝缘片、绝缘胶带） * 锂离子电池结构——正极 正极基体：铝箔（约厚) 正极物质：LiFePO4+碳黑+PVDF 正极集流体：铝带（约厚） 高温胶带（约厚） 电池放电时从外电路获得电子的电极,此时电极发生还原反应。通常是电位高的电极。锂离子电池中的钴酸锂、锰酸锂电极等。 * 锂离子电池结构——负极 负极基体：铜箔（约厚) 负极物质：石墨+CMC+SBR 负极集流体：镍带（约厚） 电池放电时向外电路输送电子的电极，此时电极发生氧化反应。通常是电位低的电极，锂离子电池中石墨电极。 * 能较好的溶解电解质盐，即有较高的介电常数； 应有较好的流动性，即低黏度； 对电池的其他组件应该是惰性的，尤其是充电状态下的正、负极表面； 在很宽的温度范围内保持液态，熔点要低，沸点要高； 安全性要好，即闪点要高，无毒。 电解液特性要求 * 电解液 溶 剂 锂 盐 添加剂 EC、PC、EMC、DEC等 LiPF6、LiClO4、LiBF4等 防过充添加剂 阻燃剂 抑制气体生成 改善SEI膜性能 控制水和酸含量 锂离子电池电解液组成示意图 * 锂离子电池结构——隔膜 材质：单层PE（聚乙烯）或者 三层复合PP（聚丙烯） +PE+PP 厚度：单层一般为～ 三层一般为～ 隔膜——是放置于两极之间，作为隔离电极的装置，藉以避免两极上的活性物质直接接触而造成电池内部的短路。但隔膜仍需能让带电离子通过，以形成通路。 隔膜要求： ①离子透过度大 ②机械性强度适当 ③本身为绝缘体 ④不与电解液及电极发生反应 * 锂离子电池电化学反应机制 锂电制作的一般流程 配浆 涂布 辊压 装配 注液 化成 检测 出货 * 圆柱型锂离子电池的制造工艺流程 正极配料 来料检验 负极配料 正极涂布 负极涂布 正极制片 负极制片 隔 膜 卷 绕 入 壳 烘 烤 短路检验 滚 槽 注 液 封 口 化 成 密封性检验 分 容 外包装 出 厂 出厂检验 湿度控制 2012 安 理 全 管 培 课 训 危险有害因素分析 二次锂电池安全因素 1、最主要的因素是目前电池能量密度大，同样的体积的情况下要得到更高的容量必定会对其安全造成影响，所以我们不一定要求供应商最小的体积做最大的容量。 2、过充---对电芯过充电，当电压上升到4.6V／cell以上或更高时，电芯本体温度不断升高达到热爆炸的状态，从而发生破裂，冒烟，起火，爆炸的危险。 3、短路---因为电池容量大内部电阻低，所以外部短絡时通过大的电流，电池内部达到热爆炸的状态，从而发生破裂，冒烟，起火的危险。 4、因为电解液主要是由有机溶剂组成的,所以有燃烧的可能性。 1.电解液的溶剂 锂电池的电解液（电解质盐LiPF6 ）溶剂主要组成是碳酸烷基酯，如碳酸二甲酯（DMC）,碳酸二乙酯（DEC）,碳酸甲乙酯（EMC）等，都是沸点很低的可燃液体，遇火易燃烧 。 六氟磷酸锂(LiPF6) 有腐蚀作用。不可燃性，加热和酸类进行反应会产生有害的氟化氢。腐蚀性的氟化氢。氟化氢和金属反应会产生爆炸性的气体。 锂电池生产危险性 产生火花点燃电解液，进而殃及塑料机身和与之接触的易燃物，造成火灾； 引起电池内温度急骤上升，电池内空间很狭小，可能因压力增加而爆炸； 电池内温度上升较慢，电池外壳逐渐溶化，使有腐蚀性的电解液泄漏。 2.储电的负极 充好电的负极储存了多量的强还原性物质碳化锂（嵌层化合物等），LiC6V，还原剂与金属锂差不多，遇水即可燃烧。 3.枝晶 在一些设计或制作不好的锂电池中，长期循环会形成枝晶，