一文读懂电芯基础性能知识

1、电池发展概述

1.1、电池的概念电池定义：电池是指能将化学能转换成电能的装置，通过电池内部的化学反应向外部提供直流电能。

1.2、电池的发展

1.3、电池的分类

1.4、电池的性能对比

2、锂电池分类及应用2.1、锂离子电池概念锂离子电池的定义：以碳为负极，以含锂的化合物作正极；在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池名称的由来。

2.2、锂离子电池特点

2.3、锂电池分类—形状

2.3、锂电池分类—包装

2.3、锂电池分类—工艺

2.3、锂电池分类—材料

2.4、锂电池应用—动力

在年东京汽车展示会上，Yamaha推出了它最新的EC-f电动摩托车。它的车身采用铝合金材料，由一台0.6KWh电动机供给动力，并且装有锂离子电池。

2.4、锂电池应用—储能A开发的2MW的H-APU储能系统已经被AES采用

锂电储能优点电动势和比能量较高储能密度：-Wh/L循环寿命：-（80%DOD）转换效率：90-98%响应速度：ms级

2.4、锂电池应用—移动电源

3、锂电池原理及结构3.1、锂电池工作原理

在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。这就像一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就在摇椅两端来回运动。人们把这种电化学储能体系形象地称为“摇椅式电池”。3.2、锂电池结构组成

3.2、锂电池结构组成—正极

3.2、锂电池结构组成—负极石墨的分类：人造石墨、天然石墨、中间相碳微球、软碳、硬碳、碳纤维

3.2、锂电池结构组成—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0.～0.mm三层一般为0.～0.mm隔膜的作用：1.使电池的正，负极分隔开来,防止短路；2.吸附电池中电解液，确保高的离子电导率；3.有的还能防止对电池反应有害的物质在电极间迁移；4.保证在电池发生异常时使电池反应停止，提高电池的安全性能。

3.2、锂电池结构组成—电解液性质：无色透明液体，具有较强吸湿性。应用：主要用于可充电锂离子电池的电解液，只能在干燥环境下使用操作（如环境水分小于20ppm的手套箱内）。规格：溶剂组成DMC:EMC:EC=1:1:1LiPF6浓度1.0~1.2mol/l质量指标：密度（25℃）g/cm31.23±0.03水分（卡尔费休法）≤20ppm游离酸（以HF计）≤50ppm电导率（25℃）10.4±0.5ms/cm

3.3、锂电池结构—示意图

4、电芯制作工艺流程4.1、锂电池制作工艺

4.1、锂电池制作工艺—打浆

4.1、锂电池制作工艺—涂布

4.1、锂电池制作工艺—对辊

4.1、锂电池制作工艺—裁片

4.1、锂电池制作工艺—焊极耳

4.1、锂电池制作工艺—卷绕

4.1、锂电池制作工艺—滚槽

4.1、锂电池制作工艺—烘烤

4.1、锂电池制作工艺—注液

4.1、锂电池制作工艺—注液

4.1、锂电池制作工艺—注液

5、电芯性能参数5.1、电芯性能参数电池容量实际容量：电池在一定的放电条件下所放出的实际电量，主要受放电倍率和温度的影响(故严格来讲，电池容量应指明充放电条件)。额定容量：电池在一定的放电条件下应该放出的最低限度的电量。电池电压开路电压：电池在开路状态下的端电压称为开路电压。电池的开路电压等于电池的正极的还原电极电势与负极电极电势之差。工作电压：工作电压指电池接通负载后在放电过程中显示的电压，又称放电电压。在电池放电初始的工作电压称为初始电压。电池内阻电池内阻：电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。有欧姆内阻与极化内阻两部分组成。电池内阻值大，会导致电池放电工作电压降低，放电时间缩短。

内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。放电平台时间放电平台时间：放电平台时间是指在电池满电情况下放电至某电压的放电时间。循环寿命循环寿命：电池循环寿命是指电池容量下降到某一规定的值时，电池在某一充放电制度下所经历的充放电次数。比能量(能量密度)比能量(能量密度)：单位质量或单位体积的电池所给出的能量，称为质量比能量或体积比能量，也称能量密度。充放电倍率充放电倍率：充放电倍率是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，1C在数值上等于电池额定容量，通常以字母C表示。自放电率自放电率：自放电率又称荷电保持能力，是指电池在开路状态下，电池所储存的电量在一定条件下的保持能力。主要受电池的制造工艺、材料、储存条件等因素的影响。

5.1、电芯性能参数充电效率和放电效率充电效率：电池在充电过程中所消耗的电能转化成电池所能储存的化学能程度的量度。主要受电池工艺，配方及电池的工作环境温度影响，一般环境温度越高，则充电效率要低。放电效率：在一定的放电条件下放电至终点电压所放出的实际电量与电池的额定容量之比，主要受放电倍率，环境温度，内阻等因素影响，一般情况下，放电倍率越高，则放电效率越低。温度越低，放电效率越低。5.2、电芯性能—能量密度

5.2、电芯性能—能量密度(NCM)

5.2、电芯性能—循环

5.2、电芯性能—高低温

5.2、电芯性能—倍率

6、电芯异常分析6.1、电芯异常—低容a.附料量偏少；b.极片两面附料量相差较大；c.极片断裂；d.电解液少；e.电解液电导率低；f.正极与负极配片未配好；g.隔膜孔隙率小；h.胶粘剂老化→附料脱落；i.卷芯未烘干或电解液未渗透；j.分容时未充满电；k.正负极材料比容量小。

6.1、电芯异常—高内阻⑴、正极配料导电剂过少（材料与材料之间导电性不好，因为锂钴本身的导电性非常差）。⑵、正极配料粘结剂过多（粘结剂一般都是高分子材料，绝缘性能较强）。⑶、负极配料粘结剂过多（粘结剂一般都是高分子材料，绝缘性能较强）。⑷、配料分散不均匀。⑸、配料时粘结剂溶剂不完全。⑹、涂布拉浆面密度设计过大。⑺、压实密度太大，辊压过实。⑻、正极耳焊接不牢，出现虚焊接。⑼、负极耳焊接或铆接不牢，出现虚焊，脱焊。⑽、卷绕不紧，卷芯松弛。⑾、正极耳与壳体焊接不牢固。⑿、负极极耳与极柱焊接不牢。⒀、电池烘烤温度过高，隔膜收缩。⒁、注液量过少

⒂、注液后搁置时间太短，电解液未充分浸润⒃、化成时未完全活化。⒄、化成过程电解液外漏太多。⒅、生产过程水分控制不严格。⒆、电池充电电压设置过高，造成过充。⒇、电池贮存环境不合理。6.1、电芯异常—低压a.副反应（电解液分解；正极有杂质；有水）；b.未化成好（SEI膜未形成安全）；c.保护线路板漏电（加工后送回的电芯）；d.未按要求点焊（加工后的电芯）；e.内阻分压大；f.微短路；g.负极产生枝晶。

6.1、电芯异常—循环寿命短a.未化成好（SEI膜不完整、致密）；b.烘烤温度过高→粘合剂老化→脱料；c.负极过量比低；d.负极石墨结构破坏；e.盖帽漏气，焊缝漏气；f.电解液分解，电导率降低。