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1、,Li,Mn,Co,Ni,Li+,Li+,Li+,Li+,Li+,Li+,Li+,Li+,Li+,Li+,Li+,Li+,Li+,Li+,锂电池原理：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
2、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。,隔膜,锂化合物正极,负极反应：放电时锂离子脱嵌，充电时锂离子嵌入。,电池总反应：,正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。,Discharge,Charge,AL正极,Cu负极,+,-,石墨负极,principle of power lithium ion batteries,.,01,锂离子电池原理,动力电池按封装形式分类，为方形、软包、圆柱三足鼎
3、立。它们各有优缺点。圆柱和方形电池的外包装多为钢壳或者铝壳。软包外包装为铝塑膜，其实软包也是一种方形，市场上习惯将铝塑膜包装的称为软包，也有人将软包电池称为聚合物电池。,总的来说，圆柱、方形和软包三种封装类型的电池各有优势，也各有不足，每种电池都有自己主导的领域,目前方形电池后来居上，国外生产方形动力电池的企业有日韩电池三巨头之一的三星SDI等，国内企业有比亚迪、宁德时代、国轩动力、亿纬锂能、力神、中航锂电、迈科新能源、中天科技、力信能源、南都电源、哈尔滨光宇、骆驼电池等。三元软包电池容量较同等尺寸规格的钢壳锂电高1015%、较铝壳电池高510%，而重量却比同等容量规格的钢壳电池和铝壳电池更轻
4、，因此，补贴新政对三元软包电池更有利。鉴于软包电池的优势，业内专家预计，随着电池路线的发展，软包电池在新能源汽车市场的渗透率也将不断提升，在没有重大变革到来之前，未来三种电池仍会并行发展。,Processing route,.,02,工艺路线,正极材料主要分为三元材料、磷酸铁锂、锰酸锂三大类，能量密度、成本、安全性，热稳定性，循环寿命是动力电池的五个关键指标，三元材料、锰酸锂与磷酸铁锂任何一个在这五个方面都不具有绝对优势，导致动力锂电池材料技术路线出现分歧。三元材料，电池容量较高，目前是动力电池主要正极材料之一，主要用于乘用车。磷酸铁锂原材料低廉，循环性和安全性好，但容量较低，主要用于动力电池
5、当中的客车和物流车。锰酸锂资源丰富，价格便宜，安全性好，但循环性差，高温中衰减严重，少量用于动力电池中。,好中差,positive Material,.,02,正极原材料,正极材料由于成本占比高，约占电池总成本40%左右，对电池容量起决定作用，是电池的关键材料。,负极材料是锂离子电池储存锂的主体占锂电池总成本515%，使锂离子在充放电过程中嵌入与脱出。负极材料主要影响锂电池的首次效率、循环性能等，负极材料的性能也直接影响锂电池的性能。随着技术的进步，目前的锂离子电池负极材料已经从单一的人造石墨发展到了天然石墨、中间相碳微球、人造石墨为主，软碳/硬碳、无定形碳、钛酸锂、硅碳合金等多种负极材料共存
6、的局面。,天然石墨,而从负极材料的种类上来看，整个负极材料市场将仍然以天然石墨和人造石墨为主体。随着整个市场对高容量、高功率负极材料需求的逐步提升以及新一代负极材料（如硅基材料等）制备工艺的逐渐成熟，市场重心也会逐步向新一代负极材料偏移。,天然石墨,电镜下天然石墨,天然石墨分子结构,C原子,共价键,Negative material,.,02,负极原材料,锂电池的结构中，隔膜是关键的内层组件之一。隔膜的性能决定了电池的界面结构、内阻等，直接影响电池的容量、循环以及安全性能等特性，性能优异的隔膜对提高电池的综合性能具有重要的作用。 隔膜的主要作用是使电池的正、负极分隔开来，防止两极接触而短路，此
7、外还具有能使电解质离子通过的功能。隔膜材质是不导电的，其物理化学性质对电池的性能有很大的影响。电池的种类不同，采用的隔膜也不同。对于锂电池系列，由于电解液为有机溶剂体系，因而需要有耐有机溶剂的隔膜材料，一般采用高强度薄膜化的聚烯烃多孔膜。传统商业化微孔聚烯烃隔膜的制备工艺分为干法单向拉伸、干法双向拉伸和湿法三种，不管是湿法还是干法，均有拉伸这一工艺步骤，目的是使隔膜产生微孔。,在技术发展领域，传统的聚烯烃隔膜已无法满足当前锂电池的需求，高孔隙率、高热阻、高熔点、高强度、对电解液具有良好浸润性是今后锂离子电池的发展方向。为实现这些技术指标，可以从以下三个方面入手，第一，研发新材料体系，并发展相应
8、的生产制备技术，使其尽快工业化；第二，隔膜涂层具有成本低、技术简单、效果显著等优点，是解决现有问题的有效手段；第三，原位复合制备工艺较复杂，可以作为未来隔膜的研究方向。,孔径大小及分布孔径的大小及分布与制备方法有关；孔径大小影响隔膜的透过能力；分布不均匀导致电池内部电流密度不一致，形成枝状晶刺穿隔膜。,透气率Gurley指数，是一个重要物化指标；与电池内阻成正比；数值越大，内阻越大,孔隙率孔的体积和隔膜体积的比值，一般隔膜孔隙率在35%-60%之间。,热稳定性隔膜受热时尺寸稳定性,力学强度要求抗穿刺强度高；单向拉伸，拉伸50N，横向5N；双向拉伸，要求2个方向要求一致。,自动关闭机理一种安全保
9、护性能；限制温度升高和防止短路；安全窗口温度越高愈好，电池的安全性越高；与隔膜的原材料和隔膜的结构有关；材料熔点决定隔膜的闭孔温度。,锂电池隔膜,Lithium battery diaphragm,.,02,锂电池隔膜,电动汽车电池管理系统BMS主要用于对电动汽车的动力电池参数进行实时监控、故障诊断、SOC估算、行驶里程估算、短路保护、漏电监测、显示报警，充放电模式选择等，并通过CAN总线的方式与车辆集成控制器或充电机进行信息交互，保障电动汽车高效、可靠、安全运行。,battery management system,.,02,电池管理系统,以软包电芯（d）为例工艺过程：,正负极搅拌（Mixi
10、ng）,正负极涂布（Coating）,对辊（Pressing）,模切（Module Cutting）,叠片（Stacking）,焊接（ Welding）,顶封（ Top Sealing）,注液（ Inject）,预化（ Formation）,抽气封口（ Degassing）,测试,成型（ Forming）,化成（ Aging）,Cell,.,02,电芯,以软包电芯为例工艺过程：,PACK system,.,02,系统整包,镍:中国仅占世界的3.0%，消耗占世界20%，进口率60%,有价金属的提取具有显著的资源性的可用性，解决了资源短缺问题,钴：中国仅占世界的1.03%，但消耗占世界的50%；95%以上依赖进口,动力电池的寿命一般为5-8年，当电池容量下降时将从新能源车上退役下来，其回收利用问题严峻；科学合理解决蓄电池回收再利用问题才能实现新能源汽车产业的健康发展；国家层面虽已出台了部分政策，针对梯次利用的相关扶持政策、行业规范和标准，也在积极制定当中，,低速电动车,备用电源,家庭储能,分布式储能,大型储能系统,梯次利用电池系统,
