电池制造材料及性能分析.pptx

电池制造材料及性能分

析

汇报人：

2024-01-29

·电池制造材料概述

·电池性能分析基础

·正极材料对电池性能影响

·负极材料对电池性能影响

·电解液对电池性能影响

·隔膜对电池性能影响

·总结与展望

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目录

电池制造材料概述

钴酸锂

高工作电压、稳定性好，但成本较高。

锂铁磷酸盐

安全性、寿命优势，适用于大型电池。

锰酸锂

成本低、环保，但能量密度一般。

三元材料

高能量密度，适用于小型高性能电池。

正极材料

负极材料

有机电解液

高电压、高能量密度电池首选

聚合物电解质

离子液体

高温稳定性好、不易燃爆。

水系电解液

电解液

低成本、环保，但电压窗口窄

安全性高、可塑性强。

隔膜

聚烯烃隔膜

机械强度高、化学稳定性好。

聚合物隔膜

柔韧性好、可加工性强。

陶瓷隔膜

热稳定性高、安全性好。

无机复合隔膜

综合性能优异，但成本较高。

电池性能分析基础

容量

电池在特定条件下可以存储和释放

的电量，通常以安时(Ah)或毫安

时(mAh)表示。

能量密度

电池单位体积或单位质量所存储的能量，以瓦时/千克(Wh/kg)或瓦时/升(Wh/L)表示。

功率密度

电池单位体积或单位质量所能输出的最大功率，以瓦/千克(W/kg)或瓦/升(W/L)表示。

循环寿命

电池在多次充放电后，其性能衰减到某一规定值前所经历的充放电次数。

充电速度

电池从空载到满载所需的时间。

自放电率

电池在开路状态下，单位时间内自放电损失的电量占其额定容量的百分比。

电池性能指标

充放电测试

通过模拟电池在实际使用中的充放电过

程，获取电池的充放电曲线、容量、能量密度等性能指标。

高低温性能测试

在不同温度环境下对电池进行测试，

以评估电池在极端温度条件下的性能表现。

循环性能测试

对电池进行多次充放电循环，观察其性能衰减情况，评估电池的循环寿命

安全性能测试

通过模拟电池在滥用条件下的表现，如过充、过放、高温等，评估电池的安全性能。

电池测试方法

数据处理与结果分析

数据处理

对测试过程中获取的数据进行整理、筛选和计算，提取出反映电池性能的关键指标。

结果分析

将处理后的数据与电池的理论性能、行业标准或用户需求进行比较，评估电池性能的优劣。同时，通过对不同测试条件下的数据进行分析，可以发现电池性能的潜在问题和改进方向。

VS

正极材料对电池性

能影响

磷酸铁锂

高热稳定性，长循环寿命,成本相对较低，但能量密度相对较低。

不同类型正极材料特点

高能量密度，良好的循环性能，但成本较高且安全性有待提高。

高能量密度，良好的循环性能和倍率性能，但成本和安全性仍需关注。

三元材料

钴酸锂

晶体结构

正极材料的晶体结构决定了其离子传输通道和储存能力，进而影响电池的能量密度和功率密度。

粒径分布

粒径分布影响正极材料的比表面积和压实密度，从而影响电池的倍率性能和循环性能。

表面性质

正极材料表面的化学性质和物理结构对电池的界面反应、电荷转移等过程具有重要影响。

正极材料结构与性能关系

1

高能量密度

通过优化材料组成和结构，提高正极材料的比容量和工作电压，从而提高电池的能量密度。

高安全性

开发具有高热稳定性和良好电化学性能的正极材料，提高电池的安全性。

降低成本

采用资源丰富、价格低廉的原材料，降低正极材料的制造成本，进而降低电池的整体成本。

长循环寿命

通过改善正极材料的结构和稳定性，减少循环过程中的容量衰减，延长电池使用寿命。

正极材料改进方向

负极材料对电池性

能影响

钛酸锂负极材料

结构稳定，安全性好，但电子导电性差，需要改性处理。

不同类型负极材料特点

碳负极材料硅负极材料

理论比容量高，充放电过程中体积变化大，导致循环性能差。

导电性好，结晶度高，嵌锂容量高且稳定。

晶体结构

影响锂离子的嵌入和脱出，决定负极材料的比容量和循环稳定性。

颗粒形貌

影响负极材料的比表面积和孔隙率，进而影响电池的倍率性能和循环稳定性。

导电性

影响电池的内阻和倍率性能，良好的导电性有利于提高电池的性能。

负极材料结构与性能关系

03

负极材料改进方向

提高比容量

通过开发新型高比容量负极材料或对现有材料进行改性处理。

提高倍率性能

通过提高负极材料的导电性、优化电极结构等方法提高电池的倍率性能。

提高循环稳定性

通过优化材料结构、改进制备工艺等方法提高负极材料的循环稳定性。

提高安全性

通过开发新型安全型负极材料或对现有材料进行安