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解剖电池常见现象资料(2009-06-1721:44:22)
◎标签:教育分类:电池基础知识
解剖电池时遇到些情况,下面罗列出来,不知道各位前辈对这些情况有何见解.
明明很容易断的正极片注液以后却变得柔软.?
正极片出现褶皱现象(内层)?
刚拆出来的负极片边缘和内层会是暗紫色,和极片中间部分颜色不一样.(中间是金黄色)?
为什么每次拆开的负极片头部(第一小片)会有很多白色物质,是不是锂,为什么在那里这么多.
为什么短路以后正极片上面有铜,.
负极耳发黑,是不是短路现象.(大电流通过的遗迹)或者是负极石墨溶解?
观察正极料过量,是不是在负极片上滴水,看是否燃火.
答案搜索:(声明没有标准答案,以现场为主)
第一:极片充放电后已经反弹,肯定变软,通俗点,;
第二:那个是正常的~前面几圈卷饶时贴近卷针,肯定有折痕...除非你用非常厚的针,呵呵,这个不可能哦
第三:没充电灰色,半充暗紫色,满充金黄,那种情况自己想,提示:浸润程度;
第四:负极片头部(第一小片)会有很多白色物质,其他地方要是没有,就是你设计问题,是析锂;
第五:这个问题不清楚,不知道你那什么情况,是不是反充了,是整体还是部分,也有可能短路..
第六:负极耳发黑,看情况了,一般是短路,
第七:滴水谁给你教的?没听过;正极料过量,负极很明显的,当然你要排除外因;补充几点:
隔膜局部发黄或有黑点,是否曾经大电流通过,击穿隔膜.
短路造成,可能是粉尘,也可能是你隔膜本来有孔,当然也有材料方面的可能;
在电池外包装时,点焊铆钉时电流不稳定或电流过大会使外露负极耳旁的隔膜烧坏,但高温胶是否会被烧掉.
这个还没见过,一般点焊是瞬间的,能量大到可以烧化里面的隔膜还真没见过,高温胶只是奈温高点,你要是有个1000度一样完蛋,爆炸的电池你可以看看,高温胶纸也成灰列
锂离子电池用隔膜(2009-03-3023:33:43)
©标签:教育分类:电池基础知识
(手机、笔记本电脑、数码相机中使用的电池),25微米的隔膜逐渐成为标准。然而,由于人们对便携式产品的使用的日益增长,更薄的隔膜,比如说20微米、18微米、16微米、甚至更薄的隔膜开始大范围的应用。对于动力电池来说,由于装配过程的机械要求,往往需要更厚的隔膜,当然对于动力用大电池,安全性也是非常重要的,而厚一些的隔膜往往同时意味着更好的安全性.
:从学术角度来说,隔膜在电池中是惰性的,即隔膜不是电池的必要组成部分,而仅仅是电池工业化生产的要求。隔膜的存在首先要满足它不能恶化电池的电化学性能,主要表现在内阻上。含电解液的隔膜的电阻率和电解液本身的电阻率之间的比值称为MacMullin数。一般来说,消耗型锂离子电池的这个数值为接近8,当然这个数值越小越好。通常来说,锂离子电池隔膜中会有一个透气率的参数,或者叫Gurley数。这个数是这么定义的,即一定体积的气体,在一定压力条件下通过一定面积的隔膜所需要的时间,气体的体积量一般为50cc,有些公司也会标100cc,最后的结果会差两倍。面积应该是1平方英寸,压力差记不太清楚了。这个数值从一定意义上来讲,和用此隔膜装配的电池的内阻成正比,即该数值越大,则内阻越大。然而,对于不同的隔膜,该数字的直接比较没有任何意义。因为锂离子电池中的内阻和离子传导有关,而透气率和气体传到有关,两种机理是不一样的。换句话说,单纯比较两种不同隔膜的Gurley数是没有意义的,因为可能两种隔膜的微观结构完全不一样;但同一种隔膜的Gurley数的大小能很好的反应出内阻的大小,因为同一种隔膜相对来说微观结构是一样的或可比较的。
浸润度:
为了保证电池的内阻不是太大,要求隔膜是能够被电池所用电解液完全浸润。这方面没有一个公认的检测标准。大致可以通过以下试验来判断:取典型电解液(如EC:DMC=1:1,lMLiPF6),滴在隔膜表面,看是否液滴会迅速消失被隔膜吸收,如果是则说明浸润性基本满足要求。更准确的测试可以用超高时间分辨的摄像机记录从液滴接触隔膜到液滴消失的过程,计算时间,通过时间的长短来比较两种隔膜的浸润度。浸润度一方面个隔膜材料本身相关,另一方面个隔膜的表面及内部微观结构密切相关。
化学稳定性:换句话说就是要求隔膜在电化学反应中是惰性的。经过若干年的工业化检验,一般认为目前隔膜用材料PE或PP是满足化学惰性要求的。
孔径:一般来说,隔膜为了阻止电极颗粒的直接接触,很重要的一点就是防止电极颗粒直接通过隔膜。目前所使用的电极颗粒一般在10微米的量级,而所使用的导电添加剂则在10纳米的量级,不过很幸运的是一般碳黑颗粒倾向于团聚形成大颗粒。一般来说,亚微米孔径的隔膜足以阻止电极颗粒的直接通过,当然也不排除有些电极表面处理不好,粉尘较多导致的一些诸如微短路等情况。
穿刺强度:这个参数实际上是由于电极表面不够平整,以及装配过程中工艺水平有限而提出的一个要求,因此要求隔膜有相当的穿刺强度。穿刺强度的测试有工业标准可遵循,大致是在一定的速度(每分钟3-5米)下,让一个没有锐边缘的直径为1mm的针刺向环状固定的隔膜,为穿透隔膜所施加在针上的最大力就称为穿刺强度。同样的,由于测试的时候所用的方法和实际电池中的情况有很大的差别,直接比较两种隔膜的穿刺强度不是特别合理,但在微结构一定的情况下,相对来说穿刺强度高的,其装配不良率低。但单纯追求高穿刺强度,必然导致隔膜的其他性能下降。
热稳定性:
隔膜需要在电池使用的温度范围内(-20C~60C)保持热稳定。一般来说目前隔膜使用的PE或PP材料均可以满足上述要求。
当然还有一个就是由于电解液对水份敏感,大多数厂家会在注液前进行80C左右的烘烤,这对PP/PE隔膜也不会存在太大的问题
热关闭温度:内容由于安全性问题比较严重,目前锂离子电池用隔膜一般都能够提供一个附加的功能,就是热关闭。一般我们将原理电池(两平面电极中间夹一隔膜,使用通用锂离子电池用电解液)加热,当内阻提高三个数量级时的温度称为热关闭温度。这一特性可以为锂离子电池提供一个额外的安全保护。实际上关闭温度和材料本身的熔点密切相关,如PE为135C附近。当然不同的微结构对热关闭温度有一定的影响。但对于小电池,热关闭机制所起的作用很有限。
孔隙率:目前,锂离子电池用隔膜的孔隙率为40%左右。孔隙率的大小和内阻有一定的关系,但不同种隔膜之间的空隙率的绝对值无法直接比较。
国内主要锂动力电池及材料厂家(2009-03-2500:11:13)
◎标签:汽车分类:电池基础知识
比亚迪()
已正式推出搭载其自主研发的磷酸铁锂动力电池的比亚迪F3DM双模汽车。是目前国内唯一掌握车用磷酸铁锂电池组规模化生产技术的企业,在世界上处于领先地位。
咸阳偏转(000697)
A股唯一具备磷酸铁锂电池生产能力的上市公司。
中信国安(000839)
中信国安盟固利是目前国内最大的锂电池正极材料钴酸锂和锰酸锂的生产厂家,同时也是国内唯一大规模生产动力锂离子二次电池的厂家。
深圳比克()
比克是全球产量最大的锂离子电池芯制造商之一,全资子公司比克国际(天津)有限公司从事磷酸铁锂动力电池芯的研发、生产。2008年年末,其“电动汽车用磷酸铁锂动力电池产业化”项目被国家科技部列入国家863计划重点项目。2008年10月,比克天津生产基地建成第一条磷酸铁锂动力电池芯生产线,并开始进行试生产。
天津力神电池股份有限公司(非上市)
“十一五”863计划中承接“电动汽车高性能锂离子动力蓄电池系统研制”课题。
江苏国泰(002091)
主要控股子公司国泰华荣化工新材料有限公司主要生产锂电池电解液和硅烷偶联剂,锂电池电解液国内市场占有率第一,超过30%。
中国宝安(000009)
国内最大的锂电池负极材料生产商,同时涉足各种锂电正极材料。
杉杉股份(600884)
全国规模最大的锂电池综合材料供应商,国内电解液市场占有率第二,负极材料(石墨)市场占有率第一。锰酸锂年产能500吨。唯一一家掌握了磷酸铁锂生产技术的A股上市公司。
西藏矿业(000762)
拥有国内最优质的含锂盐湖资源,目前碳酸锂产能5000吨/年。
中信国安(000839)
中信国安盟固利目前是国内最大的锂电池正极材料钴酸锂和锰酸锂的生产厂家。锰酸锂产能3000吨。
法拉电子(600563)
是中国第一、世界第三大的薄膜电容器生产厂家,涉及电力驱动。法拉电子(,-,-%)自2003年开始关注和研发混合动力车用薄膜电容产品,并于2005年开始和部分国内汽车企业联合开发。
佛塑股份(,,%)(000973)
在锂电池隔离膜有一定市场地位。
天津斯特兰能源科技有限公司(非上市)
国内最大的磷酸铁锂电池正极材料生产商,主要供货给比亚迪。
湖南瑞翔新材料有限公司(非上市)
公司专门从事锂电池正极材料的研究、开发、生产和销售,锰酸锂和磷酸铁锂的正极材料均有研发,其中“十一五”863计划中承接“动力型锂离子电池正极材料锰酸锂的研制、开发”课题。
中国电子科技集团公司第十八研究所(非上市)
我国成立最早的化学与物理电源研究所,承接“十一五”863计划中“动力锂离子电池正负极材料的研制”课题,间接参股天津电动汽车生产基地主体的天津清源电动车有限责任公司。
锂电池配料基础知识(2009-03-2423:21:33)
◎标签:汽车分类:电池基础知识
配料基础知识
一、电极的组成:
1、正极组成:
a、钴酸锂:正极活性物质,锂离子源,为电池提高锂源。
b、导电剂:提高正极片的导电性,补偿正极活性物质的电子导电性。
提高正极片的电解液的吸液量,增加反应界面,减少极化。
c、PVDF粘合剂:将钴酸锂、导电剂和铝箔或铝网粘合在一起。
d、正极引线:由铝箔或铝带制成。
2、负极组成:
a、石墨:负极活性物质,构成负极反应的主要物质;主要分为天然石墨和人造石墨两大类。
b、导电剂:提高负极片的导电性,补偿负极活性物质的电子导电性。提高反应深度及利用率。
防止枝晶的产生。
利用导电材料的吸液能力,提高反应界面,减少极化。
可根据石墨粒度分布选择加或不加)。
c、添加剂:降低不可逆反应,提高粘附力,提高浆料黏度,防止浆料沉淀。
d、水性粘合剂:将石墨、导电剂、添加剂和铜箔或铜网粘合在一起。
e、负极引线:由铜箔或镍带制成。
二、配料目的:配料过程实际上是将浆料中的各种组成按标准比例混合在一起,调制成浆料,以利于均匀涂布,保证极片的一致性。配料大致包括五个过程,即:原料的预处理、掺和、浸湿、分散和絮凝。
三、配料原理:
(一)、正极配料原理
1、原料的理化性能。
钻酸锂:非极性物质,不规则形状,粒径D50—般为6-8pm,%
,通常为碱性,PH值为10-11左右。
锰酸锂:非极性物质,不规则形状,粒径D50一般为5-7pm,%,通常为弱碱性,PH值为8左右。
(2)导电剂:非极性物质,葡萄链状物,含水量3-6%,吸油值~300,粒径一般为2-5pm;主要有普通碳黑、超导碳黑、石墨乳等,在大批量应用时一般选择超导碳黑和石墨乳复配;通常为中性。
PVDF粘合剂:非极性物质,链状物,分子量从300,000到3,000,000不等;吸水后分子量下降,粘性变差。
NMP:弱极性液体,用来溶解/溶胀PVDF,同时用来稀释浆料。
2、原料的预处理
钻酸锂:脱水。一般用120oC常压烘烤2小时左右。
导电剂:脱水。一般用200oC常压烘烤2小时左右。
粘合剂:脱水。一般用120-140oC常压烘烤2小时左右,烘烤温度视分子量的大小决定。
NMP:脱水。使用干燥分子筛脱水或采用特殊取料设施,直接使用。
3、原料的掺和:
粘合剂的溶解(按标准浓度)及热处理。
钻酸锂和导电剂球磨:使粉料初步混合,钻酸锂和导电剂粘合在一起,提高团聚作用和的导电性。配成浆料后不会单独分布于粘合剂中,球磨时间一般为
2小时左右;为避免混入杂质,通常使用玛瑙球作为球磨介子。
4、干粉的分散、浸湿:
(1)原理:固体粉末放置在空气中,随着时间的推移,将会吸附部分空气在固体的表面上,液体粘合剂加入后,液体与气体开始争夺固体表面;如果固体与气体吸附力比与液体的吸附力强,液体不能浸湿固体;如果固体与液体吸附力比与气体的吸附力强,液体可以浸湿固体,将气体挤出。
当润湿角W90度,固体浸湿。
当润湿角>90度,固体不浸湿。
正极材料中的所有组员都能被粘合剂溶液浸湿,所以正极粉料分散相对容易。
(2)分散方法对分散的影响:
A、静置法(时间长,效果差,但不损伤材料的原有结构);
B、搅拌法;自转或自转加公转(时间短,效果佳,但有可能损伤个别材料的自身结构)。
1、搅拌桨对分散速度的影响。搅拌桨大致包括蛇形、蝶形、球形、桨形、齿轮形等。一般蛇形、蝶形、桨型搅拌桨用来对付分散难度大的材料或配料的初始阶段;球形、齿轮形用于分散难度较低的状态,效果佳。
2、搅拌速度对分散速度的影响。一般说来搅拌速度越高,分散速度越快,但对材料自身结构和对设备的损伤就越大。
3、浓度对分散速度的影响。通常情况下浆料浓度越小,分散速度越快,但太稀将导致材料的浪费和浆料沉淀的加重。
4、浓度对粘结强度的影响。浓度越大,柔制强度越大,粘接强度越大;浓度越低,粘接强度越小。
5、真空度对分散速度的影响。高真空度有利于材料缝隙和表面的气体排出,降低液体吸附难度;材料在完全失重或重力减小的情况下分散均匀的难度将大大降低。
6、温度对分散速度的影响。适宜的温度下,浆料流动性好、易分散。太热浆料容易结皮,太冷浆料的流动性将大打折扣。
5、稀释。将浆料调整为合适的浓度,便于涂布。
(二)、负极配料原理(大致与正极配料原理相同)
1、原料的理化性能。
(1)石墨:非极性物质,易被非极性物质污染,易在非极性物质中分散;不易吸水,也不易在水中分散。被污染的石墨,在水中分散后,容易重新团聚。一般粒径D50为20^m左右。颗粒形状多样且多不规则,主要有球形、片状、纤维状
水性粘合剂(SBR):小分子线性链状乳液,极易溶于水和极性溶剂。
防沉淀剂(CMC):高分子化合物,易溶于水和极性溶剂。
(4)异丙醇:弱极性物质,加入后可减小粘合剂溶液的极性,提高石墨和粘合剂溶液的相容性;具有强烈的消泡作用;易催化粘合剂网状交链,提高粘结强度。乙醇:弱极性物质,加入后可减小粘合剂溶液的极性,提高石墨和粘合剂溶液的相容性;具有强烈的消泡作用;易催化粘合剂线性交链,提高粘结强度(异丙醇和乙醇的作用从本质上讲是一样的,大批量生产时可考虑成本因素然后选择添加哪种)。
(5)去离子水(或蒸馏水):稀释剂,酌量添加,改变浆料的流动
性。
2、原料的预处理:
(1)石墨:A、混合,使原料均匀化,提高一致性。B、300~400°C常压烘烤,除去表面油性物质,提高与水性粘合剂的相容能力,修圆石墨表面棱角(有些材料为保持表面特性,不允许烘烤,否则效能降低)。
(2)水性粘合剂:适当稀释,提高分散能力。
3、掺和、浸湿和分散:
(1)石墨与粘合剂溶液极性不同,不易分散。
(2)可先用醇水溶液将石墨初步润湿,再与粘合剂溶液混合。
(3)应适当降低搅拌浓度,提高分散性。
(4)分散过程为减少极性物与非极性物距离,提高势能或表面能,所以为吸热反应,搅拌时总体温度有所下降。如条件允许应该适当升高搅拌温度,使吸热变得容易,同时提高流动性,降低分散难度。
搅拌过程如加入真空脱气过程,排除气体,促进固-液吸附,效果更佳。
分散原理、分散方法同正极配料中的相关内容,在三、(一)、4中有详细论述,在此不予详细解释。
4、稀释。将浆料调整为合适的浓度,便于涂布。
四、配料注意事项:
1、防止混入其它杂质;
2、防止浆料飞溅;
3、浆料的浓度(固含量)应从高往低逐渐调整,以免增加麻烦;
4、在搅拌的间歇过程中要注意刮边和刮底,确保分散均匀;
5、浆料不宜长时间搁置,以免沉淀或均匀性降低;
6、需烘烤的物料必须密封冷却之后方可以加入,以免组分材料性质变化;
7、搅拌时间的长短以设备性能、材料加入量为主;搅拌桨的使用以浆料分散难度进行更换,无法更换的可将转速由慢到快进行调整,以免损伤设备;
8、出料前对浆料进行过筛,除去大颗粒以防涂布时造成断带;
9、对配料人员要加强培训,确保其掌握专业知识,以免酿成大祸;
10、配料的关键在于分散均匀,掌握该中心,其它方式可自行调整。
五、总论:随着电池制程的日益透明,锂离子电池生产厂家越来越将配料列为核心机密,因为从材料的挑选、处理到合理搭配包含了太多技术人员的心血,同样的材料,有的厂家用起来特别顺利,有的厂家就麻烦百出;有的厂家用中档的材料可以做出高端的电池,而有的厂家却使用最好的材料做成的电池惨不忍睹;本人在此发表配料的基础知识,旨在让大家对配料的了解多一些,少走一些弯路;但因本人水平有限,难免有疏漏之处,希望大家多多批评指正。我也期望大家在工作中认真研究,真诚交流,大胆创新,团结起来,共同促进中的提高。
电池基本常识100问答(2009-03-2423:10:51)
◎标签:汽车分类:电池基础知识
1、一次电池和充电电池有什么区别?电池内部的电化学性决定了该类型的电池是否可充,根据它们的电化学成分和电极的结构可知,真正的可充电电池的内部结构之间所发生反应是可逆的。理论上,这种可逆性是不会受循环次数的影响,既然充放电会在电极体积和结构上引起可逆的变化,那么可充电电池的内部设计必须支持这种变化,既然,一次电池仅做一放电,它内结构简单得多且不需要支持这种变化,因此,不可以将一次电池拿来充电,这种做法很危险也很不经济,如果需要反复使用,应有尽有选择真正的循环次数在1000次左右的充电电池,这种电池也可称为一次电池或蓄电池。
2、一次电池和二次电池还有其他的区别吗?另一明显的区别就是它们能量和负载能力,以及自放电率,二次电池能量远比一次电池高,然而他们的负载能力相对要小。
3、可充电便携式电池的优缺点是什么?充电电池寿命较长,可循环1000次以上,虽然价格比干电池贵,但如果经常使用的话,是比较划算的。充电电池的容量比同规格的碱锰电池或锌碳电池低,比如,他们放电较快。
另一缺点是由于他们几近恒定的放电电压,很难预测放电何时结束。当放电结束时,电池电压会突然降低。假如在照相机上使用,突然电池放完了电,就不得不终止。但另一方面可充电电池能提供的容量比太部分一次电池高。但Li-ion电池却可被广泛地用照相器材中,因为它容量高,能量密度大,以及随放电深度的增加而逐渐降低的放电电压。
4、充电电池是怎样实现它的能量转换?每种电池都具有电化学转换的能力,即将储存的化学能直接转换成电能,就二次电子(也叫蓄电池)而言(另一术语也称可充电使携式电池),在放电过程中,是将化学能转换成电能;而在充电过程中,又将电能重新转换成化学能。这样的过程根据电化学系统不同,一般可充放电500次以上,而我司产品li-ion可重复充放电1000次以上。Li-ion是一种新型的可充电便携式电池。,它的放电电压会随放电的深度逐渐衰退,不象其他充电电池一样,在放电未,电压突然降低。
5、什么是Li-ion电池?Li-ion是锂电池发展而来。所以在介绍Li-ion之前,先介绍锂电池。举例来讲,以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是锂金属,负极是碳。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就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中,锂离子处于从正极一负极一正极的运动状态。Li-ion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