目前各类锂离子电池基本性能对比表讲解学习
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锂离子电池性能测试
华南师范大学实验报告 学生姓名:蓝中舜学号：20120010027 专业：新能源材料与器件勷勤创新班年级、班级：12新能源 课程名称：化学电源实验 实验项目：锂离子电池性能测试 实验类型：验证设计综合实验时间：2014年5月5日-17日 实验指导老师：马国正组员：黄日权郭金海 一、实验目的 1.熟悉、掌握锂离子电池的结构及充放电原理。 2.熟悉、掌握锂离子正极材料的制备过程及工艺。 3.熟悉、掌握锂离子电池的封装工艺及模拟电池测试方法。 二、实验原理 锂离子电池是指正负极为Li+嵌入化合物的二次电池。正极通常采用锂过渡金属氧化物 Li x CoO2，Li x NiO2或Li x Mn2O4，负极采用锂-碳层间化合物Li x C6。电解质为溶有锂盐LiPF6，LiAsF6，LiClO4等的有机溶液。溶剂主要有碳酸乙烯酯（EC）、碳酸丙烯酯（PC）、碳酸二甲酯（DMC）和氯碳酸酯（CIMC）等。在充放电过程中，Li+在两极间往返嵌入和脱出，被形象的称之为“摇椅电池”。 锂离子电池充放电原理和结构示意图如下。 锂离子电池的化学表达式为： -）Cn|LiPF6-EC+DMC|LiM x O y（+ 其电池反应为： LiM x O y+nC Li1-x M x O y+Li x C n 本实验以高温固相法制备的尖晶石型LiMn2O4为正极材料，纯锂片为负极，制备扣式锂离子模拟电池，并对制备的扣式半电池进行充放电测试。 三、仪器与试剂 电化学工作站，蓝点测试系统、手套箱、电子天平、真空干燥箱、切片机、对辊机、鼓风干燥机 LiMn2O4、乙炔黑、PVDF、无水乙醇、电解液（1M LiPF6溶与体积比EC:DEC:EMC=1:1:1
锂离子电池的制备及性能测试
福州大学化学化工学院 本科实验报告 课程名称：综合化学实验 实验项目名称：锂离子电池的制备及性能测试实验室名称：六号楼206 学生姓名：陈世昌 学号：11S040902103 学生所在学院：化学化工学院 年级、专业：09级化学类 实验指导教师：郭永榔 2012年10 月8 日
一、实验目的 传统使用的小型可充电电池是镍镉电池，随着便携式电子产品对电池性能要求的不断提高，人们对环境意识的不断增强，对环境友好、性能更优良的绿色电源越来越迫切。与镍镉电池、金属氢化物电池、铅酸蓄电池及可充碱性电池等传统电池相比，可充锂离子电池能量密度大（约为镍镉电池的两倍），循环寿命长，工作电压高（3.6V），环境污染小，已经广泛应用于手机、计算机，便携式电子电器，数码产品等电源，有望成为动力车的理想动力电源。锂离子电池技术是 21 世纪具有战略意义的军民两用技术以及在电子信息、新能源、环境保护等重大技术领域发展中具有举足轻重的地位和作用，这对锂离子电池性能提出了更高的要求，因此对电池材料的开发改进仍然是当前的研究热点。 本实验研究目的： 1、了解可充锂离子电池的工作原理 2、了解电解质溶液的导电机理 3、掌握纽扣锂离子电池的电极材料、电极的制备工艺及纽扣锂离子电池的装配 4、掌握锂离子电池电性能的测试方法 二、实验试剂和仪器 1、实验仪器 管式气氛炉，行星式球磨机，真空干燥箱，真空手套箱，Land 电池充放电测试系统（与计算机连接），低温试验箱，真空泵，扣式电池封口机，电子天平，粉末压片机，玛瑙研钵，干燥器等。 2、试剂 高压氩气（瓶）， NH4VO3，LiOH·H2O，氢氧化钠，草酸，1mol/L LiPF6＋EC/DMC(体积比 1:1)电解液，粘结剂 PVDF，导电碳黑（CABOT），N－甲基吡咯烷酮（NMP），Celgard2325 隔膜，金属锂片，电池壳（CR2025），铝集流片，360 目砂纸等。试剂名称及分子式、厂家和纯度；主要仪器型号及厂家。 三、实验结果与讨论 1、将实验数据列成表格（如表1所示），标注条件。 表1 实验数据列表 序号姓名铝片重 /g 正极片 重/g 活性物 质重 /mg 理论容 量 (C/mAh ) 0.2C容 量/mAh 0.2C电 流/mA 开路电 压/V 活性物 质重 /mg 11 陈世昌0.0518 0.0534 1.6 0.3808 0.0762 0.076 3.5 1.36 12 陈世昌0.0544 0.0566 2.2 0.5236 0.1047 0.105 2.9 1.87 2、标出 XRD 图中各个峰所对应的晶面，通过对比 XRD 实验数据和标准图谱判断合成材料属何种物质和结构；
锂电池测试方法
锂电池性能测试方法 锂电池是一个要求高品质、高安全的产品、消费者在使用时往往不清楚电池的性能，导致在使用时电池的工作效率往往达不到理想目标，有时甚至盲目使用还会引起电池爆炸事件的发生，人生安全也会受到损伤，因此了解电池的性能也是至关重要的。 锂电池性能测试主要包括电压、内阻、容量、内压、自放电率、循环寿命、密封性能、安全性能、储存性能、外观等，其它还有过充、过放、可焊性、耐腐蚀性等 工具/原料 测试仪 硬质棒 钉子 方法/步骤 方法一、自放电测试 镍镉和镍氢电池的自放电测试为: 由于标准荷电保持测试时间太长,一般采用24小时自放电来快速测试其荷电保持能力,将电池以0.2C放电至 1.0V.1C充电80分钟,搁臵15分钟,以1C放电至10V,测其放电容量C1, 再将电池以1C充电80分钟,搁臵24小时后测1C容量C2,C2/C1×100%应小于15% 锂电池的自放电测试为:一般采用24小时自放电来快速测试其荷电保持能力,将电池以0.2C放电至 3.0V,恒流恒压1C充电至 4.2V,截止电流:10mA,搁臵15分钟后,以1C放电至3.0V测其放电容量C1,再将电池恒流恒压1C充电至 4.2V,截止电流100mA,搁臵24小时后测1C容量C2,C2/C1×100%应大于99%. 方法二、内阻测量 电池的内阻是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力,一般分为交流内阻和直流内阻,由于充电电池内阻很小,测直流内阻时由于电极
容易极化,产生极化内阻,故无法测出其真实值;而测其交流内阻可免除极化内阻的影响,得出真实的内值. 交流内阻测试方法为:利用电池等效于一个有源电阻的特点,给电池一个1000HZ,50mA的恒定电流,对其电压采样整流滤波等一系列处理从而精确地测量其阻值. 方法三、IEC标准循环寿命测试 IEC规定镍镉和镍氢电池标准循环寿命测试为: 电池以0.2C放至1.0V/支后 1.以0.1C充电16小时,再以0.2C放电2小时30分(一个循环). 2.0.25C充电3小时10分,以0.25C放电2小时20分(2-48个循环). 3.0.25C充电3小时10分,以0.25C放至1.0V(第49循环) 4.0.1C充电16小时,搁臵1小时,0.2C放电至1.0V(第50个循环),对镍 氢电池重复1-4共400个循环后,其0.2C放电时间应大于3小时;对镍隔电池重复1-4共500个循环,其0.2C放电时间应大于3小时. EC规定锂电池标准循环寿命测试 电池以0.2C放至3.0V/支后,1C恒流恒压充电到4.2V,截止电流20MA,搁臵1小时后,再以0.2C放电至3.0V(一个循环)反复循环500次后容量应在初容量的60%以上. 方法四、内压测试 镍镉和镍氢电池内压测试为: 将电池以0.2C放至1.0V后,以1C充电3小时,根据电池钢壳的轻微形变通过转换得到电池的内压情况,测试中电池不应彭底,漏液或爆炸. 锂电池内压测试为:(UL标准)
IEC锂电池测试标准梳理
IEC锂电池测试标准梳理 评估测试项目 1（1）电性测试 测试项目充电状态电池条件温度评估测试方法标准 1．外部短路完全充电刚生产完的电池室温60℃通过电阻小于50mΩ的电线在两极短路6小时以上没有爆炸、没有着火的现象 2．强行放电完全充电刚生产完的电池正常室温按厂家推荐的电流强行深度放电计算容量的250%。*如果在测试过程中达到安全或保护功能，可以终止测试没有爆炸、没有着火的现象 3．连续充电完全放电刚生产完的电池正常室温按厂家推荐的方法充电，并在指定的电压持续28天没有爆炸、没有着火、没有裂开的现象的现象 过量充电完全放电刚生产完的电池正常室温按厂家推荐的电流充到计算容量的250%。*如果在测试过程中达到安全或保护功能，可以终止测试没有爆炸、没有着火的现象 5．大电流充电完全放电刚生产完的电池正常室温按厂家推荐的充电电流的3倍电流给电池充电至计算容量100%以上没有爆炸、没有着火的现象 1（2）Ⅰ机械性能测试 测试项目充电状态电池条件温度评估测试方法标准 1．振动完全充电或完全放电刚生产完的电池正常室温将电池在XYZ三个方向振动90至100分钟，振幅为0.8mm，频率为10HZ，频率的变化率为1HZ/min。测试后，完全放电电池将被充电到由厂家推荐的完全容量。没有爆炸、没有着火、没有变形的现象 2．加速度完全充电或完全放电刚生产完的电池正常室温以时间为单位加速在初始3毫秒里，平均加速度为75g(g为重力加速度单位)，到达顶峰时为125-175g。在每一个XYZ互相垂直的方向振动。测试后，完全放电电池将被充电到厂家推荐的容量。没有爆炸、没有着火、没有变形的现象 3．掉落完全充电或完全放电刚生产完的电池正常室温从1.9m高的地方自由掉落10次到水泥地面上。测试后，完全放电电池将被充电到厂家推荐的容量。没有爆炸、没有着火的现象 1（2）Ⅱ 测试项目充电状态电池条件温度评估测试方法标准 钉子穿过电池完全充电刚生产完的电池正常室温用直径2.5至5mm的钉子穿过电池的纵心轴*将钉子放入电池内6h。没有爆炸、没有着火的现象 5．挤压完全充电刚生产完的电池正常室温将电池放在两块扁铁板间以使电池的纵轴心与扁铁板平行，再给电池施加13kN的压力没有爆炸、没有着火的现象 6．撞击完全充电刚生产完的电池正常室温将一个圆柱形木棒（直径为7.9mm）越过电池顶部，与电池纵心轴垂直。9.1kg相当重量从61cm高度掉落下来。没有爆炸、没有着火的现象 7．10m掉落完全充电刚生产完的电池正常室温从10m高的地方任意将电池掉落到水泥地面上。没有爆炸、没有着火的现象 1（3）Ⅰ环境性能测试 测试项目充电状态电池条件温度评估测试方法标准 1．高温储存完全充电刚生产完的电池（a）在温度100℃的烤箱中储存5小时后将电池放在温度为20℃的地方放置24h(b)在60℃的烤箱中储存30天后将电池放置在温度20℃的地方24小时没有爆炸、没有着火的现象
影响锂离子电池低温性能的因素有哪些
影响锂离子电池低温性能的因素有哪些随着锂离子电池在电动汽车及军工领域应用的迅速发展，其低温性能不能适应特殊低温天气或极端环境的缺点也愈发明显。低温条件下，锂离子电池的有效放电容量和有效放电能量都会有明显的下降，同时其在低于－10℃的环境下几乎不可充电，这严重制约着锂离子电池的应用。 锂离子电池主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解液组成。处于低温环境的锂离子电池存在着放电电压平台下降、放电容量低、容量衰减快、倍率性能差等特点。制约锂离子电池低温性能的因素主要有以下几点： ◆正极结构 正极材料的三维结构制约着锂离子的扩散速率，低温下影响尤其明显。锂离子电池的正极材料包括商品化的磷酸铁锂、镍钴锰三元材料、锰酸锂、钴酸锂等，也包括处于开发阶段的高电压正极材料如镍锰酸锂、磷酸铁锰锂、磷酸钒锂等。不同正极材料具有不同的三维结构，目前用作电动汽车动力电池的正极材料主要是磷酸铁锂、镍钴锰三元材料和锰酸锂。吴文迪等研究了磷酸亚铁锂电池与镍钴锰三元电池在－20℃的放电性能，发现磷酸铁锂电池在－20℃的放电容量只能达到常温容量的67.38％，而镍钴锰三元电池能够达到
70.1％。杜晓莉等发现锰酸锂电池在－20℃的放电容量可以达到常温容量的83％。 ◆高熔点溶剂 由于电解液混合溶剂中存在高熔点溶剂，锂离子电池电解液在低温环境下黏度增大，当温度过低时会发生电解液凝固现象，导致锂离子在电解液中传输速率降低。 ◆锂离子扩散速率 低温环境下锂离子在石墨负极中的扩散速率降低。向宇系统研究了石墨负极对锂离子电池低温放电性能的影响，提出低温环境下锂离子电池的电荷迁移阻抗增大，导致锂离子在石墨负极中的扩散速率降低是影响锂离子电池低温性能的重要原因。 ◆SEI膜 低温环境下，锂离子电池负极的SEI膜增厚，SEI膜阻抗增大导致锂离子在SEI膜中的传导速率降低，最终锂离子电池在低温环境下充放电形成极化降低充放电效率。 ◆总结 目前多因素影响着锂离子电池的低温性能，如正极的结
锂电池保护板比较完整的性能测试
锂电池保护板比较完整的性能测试 一、管理IC（如TI、O2，MCU等）数据写入部份的: 1、I2C资料写入及核对，如O 2、DS、TI、及各家MCU方案等 2. 写入生产日期(当天日期)和系列号--- Write Serial Number and Manu date 备注：SMBUS,I2C，HDQ通信口等； A.Current/Voltage Offset 校正 B.Voltage Gain 校正及读值比较Voltage Calibration C.Temperature 校正及读值比较Temperature Calibration D. Current Gain 校正及读值比较--- Current Calibration ※二、基体特性部份: 3.开路电压测试：测量加载电压后，MOS管是否能正常打开； 4. 带载电压测试：测量保护板的带载能力，从而反应保护直流阻抗 5. VCC电压测量（芯片的工作电压是否正常） 6. 芯片的工作频率测量（芯片的工作晶振频率） 7. 导通电阻测量（MOS管及FUSE阻值测量）； 8. 识别电阻—IDR测量； 9. 热敏电阻---THR； 10. 正常状态的静态功耗电流&休眠静态功耗（sleep） 11、关断状态的（Shout Down）静态功耗电流； 三：保护特性部分测试： 12. 单节电池过充保护测试（COV）， A、保护下限：测试保护板是否提前保护，影响电池容量值； B、保护上限：测试保护板是否有保护，影响电池的安全性； C、保护延时间上、下限：保护延时间是否在设计范围； D、恢复测试：保护后，是否能恢复，关系电池能否再次使用问题。 13. 单节电池过放保护测试（CUV）； A、保护值上下限:一个是，电池能否放到最底值，容量能否完全放出来，一个是一定要保护，否则影响电池的寿命； B、保护延时间：保护延时间是否在设计范围， C、恢复值、恢复时间：保护后，是否能恢复，关系电池能否再次使用问题。 14. PACK电池过压保护测试（POV）保护值、保护延时间、恢复值、恢复时间（如果有测COV，POV不用测，一般比较不建议只测POV，因为总组的POV即使有保护，并不代表每一节的都能够保护，万一有某一节不保护了，那就很危险。） 15. PACK电池低压保护测试（PUV）；保护值、保护延时间、恢复值、恢复时间；原理同CUV,CUV有测CUV，可不测PUV，理由同POV； 16. 充电过流保护（OCCHG）； A、保护值上下限：电流太小，关系充电时间，电流过大，关系电池寿命； B、保护延时间：关系电池发热堪至烧保护板问题； C、恢复值、恢复时间：电池的再次使用； 17. 放电过流保护（OCDSG）； A、保护值上下限：显得优为重要，下限，不能提前保护，否则影响功率，车跑不快、电动工具转不动等，上限一定保护，不保护导至烧电机、电池发热等问题； B、保护延时间上下限:这个也比较重要，下限不保护，如果提前保护了，电动工具，会导致旋不紧；上限不保护，可能导致烧电机、电池发热等问题；
锂离子电池基本知识
一．电池常规知识 目录 1.什么是电池？ 2.一次电池和二次电池有什么区别? 3、充电电池是怎样实现它的能量转换？ 4、什么是Li-ion电池？ 5、Li-ion电池的工作原理？ 6、Li-ion电池的主要结构。 7、Li-ion电池的优缺点。 8、Li-ion电池安全特性是如何实现的？ 9、什么是充电限制电压？额定容量？额定电压？终止电压？ 10、Li-ion铝壳和钢壳电池比较它的区别有哪些？ 11、目前常见的各种可充电电池之间有什么区别？ 1、什么是电池？ 电池是一种能源。当它正负极连接在用电器上时，因为正负极之间存在电势之差，电流从正极流向负极，储存在电池中的化学能直接转化成电能释放出来，一只电池必然由两种不同电化学活性的物质组成正负两极，正负极活性物质之间的电动势差形成电池的电压，根据其电化学系统的不同，各种类型的电池
电压各有不同。 2、一次电池和充电电池有什么区别? ?电池内部的电化学设计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，可充电电池的内部结构之 间所发生的反应是可逆的。 ?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 在电极的体积和结构上引起可逆的变化，那么可充电电池的内 部设计就支持这种变化。而一次电池在给定的电池环境中两个 电极之间的电化学反应是不可逆的，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， 应选择真正的循环次数在1000次左右的充电电池，这种电池又 称为二次电池。 ?另一明显的区别就是它们具有较高的比能量和负载能力，以及 自放电率。一次电池能量密度远比一次电池高。然而他们的负 载能力相对要小。 ?二次电池具有相对较高的负载能力，可充电电池Li-ion，随着 近几年的发展，具有高能量容量。 ?不管何种一次电池的电化学系统属于哪种，所有的一次电池的 自放电率都很小。 3、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。就二次电池而言(另一术语也称可充电便携式电池)，
制约锂离子电池低温性能的因素主要有哪些
制约锂离子电池低温性能的因素主要有哪些 锂离子电池主要由正极材料、负极材料、隔膜、电解液组成。处于低温环境的锂离子电池存在着放电电压平台下降、放电容量低、容量衰减快、倍率性能差等特点。制约锂离子电池低温性能的因素主要有以下几点： 正极结构 正极材料的三维结构制约着锂离子的扩散速率，低温下影响尤其明显。锂离子电池的正极材料包括商品化的磷酸铁锂、镍钴锰三元材料、锰酸锂、钴酸锂等，也包括处于开发阶段的高电压正极材料如镍锰酸锂、磷酸铁锰锂、磷酸钒锂等。不同正极材料具有不同的三维结构，目前用作电动汽车动力电池的正极材料主要是磷酸铁锂、镍钴锰三元材料和锰酸锂。吴文迪等研究了磷酸亚铁锂电池与镍钴锰三元电池在－20℃的放电性能，发现磷酸铁锂电池在－20℃的放电容量只能达到常温容量的67．38％，而镍钴锰三元电池能够达到70．1％。杜晓莉等发现锰酸锂电池在－20℃的放电容量可以达到常温容量的83％。 高熔点溶剂 由于电解液混合溶剂中存在高熔点溶剂，锂离子电池电解液在低温环境下黏度增大，当温度过低时会发生电解液凝固现象，导致锂离子在电解液中传输速率降低。 锂离子扩散速率 低温环境下锂离子在石墨负极中的扩散速率降低。向宇系统研究了石墨负极对锂离子电池低温放电性能的影响，提出低温环境下锂离子电池的电荷迁移阻抗增大，导致锂离子在石墨负极中的扩散速率降低是影响锂离子电池低温性能的重要原因。 SEI膜 低温环境下，锂离子电池负极的SEI膜增厚，SEI膜阻抗增大导致锂离子在SEI膜中的传导速率降低，最终锂离子电池在低温环境下充放电形成极化降低充放电效率。 总结 目前多因素影响着锂离子电池的低温性能，如正极的结构、锂离子在电池各部分的迁移速
锂离子电池低温性能
锂离子电池低温性能 摘要：锂离子电池作为绿色环保能源已经广泛应用于各种领域，但是较差的低温性能使其在航空、航天和军事等特殊领域的应用受到限制。一般当温度降至一10℃时，锂离子蓄电池的放电容量和工作电压都会降低。总结了影响锂离子蓄电池低温性能的主要因素。 锂离子蓄电池具有工作电压高、比能量高、充放电寿命长、自放电率低和无记忆效应等优点，在全球二次电池市场占据主导地位，应用范围越来越广泛，包括便携式电子设备、工业应用和电动工具等民用市场。在那些对电池电性能、可靠性、安全性要求较高的场合，比如航空、航天和军事领域，锂离子蓄电池也将逐渐成为主角。但目前锂离子蓄电池的低温性能，特别是在一30℃以下低温环境中的工作性能较差，抑制了其在特殊领域的应用。近年来，相关机构对锂离子蓄电池的低温性能进行了研究。本文对锂离子蓄电池低温性能的影响因素进行了总结。 1电解液对电池低温性能的影响 电解液是锂离子蓄电池的重要组成部分，在电池内部正、负极之问担负传递离子的作用，一般采用溶有锂盐的非水有机溶剂混合物。碳酸乙烯酯(EC)、碳酸丙烯酯(PC)、碳酸二甲酯(DMC)、碳酸二乙酯(DEC)、碳酸甲乙酯(EMC)等是目前几种广泛应用于锂离子蓄电池电解液中的有机溶剂。电解液对低温性能的影响主要体现在其对电导率和固体电解质相界面(SE[)膜性质的影响，下面将一一介绍。 1．1电导率 电导率是衡量电解液性能的一个重要参数，它决定了电极的内阻和倍率特性，较高的电导率是实现锂离子蓄电池良好低温性能的必要条件。从有机溶剂方面来讲，影响电导率的主要因素是溶剂的介电常数和粘度。溶剂介电常数越大，锂离子与阴离子间的静电作用力越弱，锂盐就越容易离解，自由离子的数目增多。溶剂的粘度主要影响自由离子的迁移率，粘度越大，迁移率越小，电导率越小；反之则相反。因此要求溶剂介电常数高，粘度低，要有适当的液态温度范围(熔点低，沸点高)，并且锂盐在其中的溶解度要高，以保证足够高的电导率。环状碳酸酯EC具有较高的介电常数及沸点，但粘度及熔点也较高；而线性碳酸I~(DMC、DEC、EMC)具有较低的粘度及熔点，但介电常数及沸点义较低。基于单一溶剂组分的优点和不足，实际有机电解液往往采用EC与其它溶剂组成的二元及多元混合溶剂。通过优化溶剂组分与相对量的配比，降低高熔点组分EC的含量并增加低粘度、低熔点组分(称为低温共溶剂)的含量，能有效提高电解液低温电导率，从而可达到改善锂离子蓄电池低温性能的目的。如Smart?等人报道的电解液体系1．0mol／LLiPFd fEC：DEC：DMC：EMC)f1：1：1：3，体积比)，～40℃的离子电导率可达到1．32 mS?cm～l：电池在-20℃循环(1／10 C充电，1／5 C放电)可得到80％的额定容量，且循环性能稳定；-40℃(1／15 C充电。1／10 C
锂电池技术与测试方法
锂离子电池技术与测试方法 目 录 第一部分 1.1 锂离子电池简介 ----------------------------2 1. 2. 锂离子电池组成 -------------------------3 1. 3. 锂离子电池原理 -------------------------4 1. 4. 锂离子电池的种类 ------------------------5 1. 5. 锂离子电池优缺点 ------------------------7 1. 6. 如何正确使用锂离子电池 ------------------8 第二部分 ST-BTJCY3000型智能电池充电放电检测仪 2.1. 性能特点 --------------------------------10 2.2. 技术指标 --------------------------------11 2.3 技术支持与网站信息 -----------------------12 第三部分 聚合物锂离子电池规格、测试方法和标准 3．1.聚 合 物 锂 离 子 充 电 电 池 规 格--------------15 3.2.测试标准 ------------------------------------------16 3.3.文档参考的国标依据 --------------------------------18
第一部分 1.1 锂离子电池简介 1.1.1锂离子电池(Li-ion Batteries)是锂电池发展而来。在介绍 Li-ion之前，应先介绍锂电池。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二氧化锰或亚硫酰氯，负极是锂。电池组装完成后电池即有电压,不需充电.这种电池也可能充电,但循环性能不好,在充放电循环过程中,容易形成锂枝晶,造成电池内部短路,所以一般情况下这种电池是禁止充电的。 1.1.2后来，日本索尼公司发明了以炭材料为负极，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。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。 1.1.3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→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。
锂离子电池低温特性研究进展_赵世玺
第44卷第1期2016年1月 硅酸盐学报Vol. 44，No. 1 January，2016 JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY https://www.sodocs.net/doc/6411773165.html, DOI：10.14062/j.issn.0454-5648.2016.01.04 锂离子电池低温特性研究进展 赵世玺1，郭双桃1,2，赵建伟1,2，宋宇3，南策文2 (1. 清华大学深圳研究生院新材料研究所，深圳 518055；2. 清华大学材料学院，北京 100084； 3. 深圳清华大学研究院，深圳 518057) 摘要：随着新能源的兴起，锂离子电池得到了广泛的应用，但其较差的低温(≥–40 ℃)充放电特性限制了锂离子电池适应性。本文综述了锂离子电池低温理论和体系的研究进展，分别讨论了电池正负极、电解液、添加剂及工艺等因素对锂离子电池低温性能的影响及作用机理，并对此进行了系统地分析与总结。展望了常规和全固态锂离子电池低温体系的研究方向与应用前景。 关键词：锂离子电池；低温体系；正负极；电解液；全固态 中图分类号：文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2016)01–0019–10 网络出版时间：2015-12-23 05:19:58 网络出版地址：https://www.sodocs.net/doc/6411773165.html,/kcms/detail/11.2310.TQ.20151223.1719.004.html Development on Low-temperature Performance of Lithium Ion Batteries ZHAO Shixi1, GUO Shuangtao1,2, ZHAO Jianwei1,2, SONG Yu3, NAN Cewen2 (1. Graduate School at Shenzhen, Tsinghua University, Shenzhen, 518055; 2. School of Materials Science and Engineering, Tsinghua University, Beijing, 100084; 3. Research Institute of Tsinghua University in Shenzhen, Shenzhen, 518057) Abstract: Lithium ion batteries as clean energies have attracted considerable attention. However, the disadvantage of low-temperature performance restricts its development, which becomes one of the popular aspects for the further studies. Recent work on low-temperature performance of lithiumion batteries were reviewed. The effect of materials (i.e., cathode/anode, electrolytes and additives) on the low-temperature performance of lithium-ion batteries and the related mechanism were discussed. The manufacture techniques were also compared. In addition, future possible development and application of low temperature performance for ordinary and all solid-state lithium-ion batteries were also analyzed. Keywords: lithium ion batteries; low temperature performance; cathode/anode; electrolyte; all solid-state 锂离子电池自商业化以来，以其寿命长、比容量大、无记忆效应等优点，获得了广泛应用。以往对锂离子电池的循环寿命和安全性关注较多，相关研究主要集中在锂离子电池高温条件下使用时的容量衰减问题和安全性问题上。然而，随着应用领域不断拓展，锂离子电池的低温性能低劣带来的制约愈加明显。据报道[1]，在–20℃时锂离子电池放电容量只有室温时的31.5%左右。传统锂离子电池工作温度在–20～+55 ℃之间，但在航空航天、军工、电动车等领域，要求电池能在–40 ℃正常工作[2–3]。因此，无论从军用、航空还是环保、节能等角度考虑，改善锂离子电池的低温性能意义重大，但是锂离子电池低温特性的研究明显滞后。本文总结了近年来关于锂离子电池低温方面的一些研究进展，以期发现亟待解决的问题。 1 锂离子电池的低温特性 锂离子电池在低温下使用存在着诸多问题：比 收稿日期：2015–06–25。修订日期：2015–07–13。 基金项目：深圳市基础研究项目(JCYJ20140509172959973)。通信作者：赵世玺(1966—)，男，博士，副教授。Received date: 2015–06–25. Revised date: 2015–07–13. Corresponding author: ZHAO Shixi(1966–), male, Associate Professor. E-mail: zhaosx@https://www.sodocs.net/doc/6411773165.html,
锂离子电池最新各种性能测试
锂离子电池最新各种性能测试 1 20℃放电性能测试 首先要进行预循环处理，在环境温度20±5℃的条件下,以0.2CA充电，当电池端电压达到充电限制电压4.2V（GB/T18287-2000规定）后，搁置0.5h~1h，再以0.2CA电流放电到终止电压2. 75V（GB/T18287-2000规定）。在20℃放电性能之前进行预循环处理，能有效激活电池的内部组织结构，给以下各项试验做准备。 在环境温度20±5℃的条件下，以0.2CA充电，当电池端电压达到充电限制电压4.2V后，改为恒压充电，直到充电电流小于或等于0.01CA，最长充电时间不大于8h，停止充电，这时，我们可以清晰的看到电脑仪器上显示出的充电示意图形。在充电过程中，一定要注意时间和充电电流的问题，充电电流达到或等于0.01CA即可，时间不易太长，一般都不超过8h。时间过长会造成过度充电，将会对锂离子电池中过多的锂离子硬塞进负极碳结构里去，这样其中一些锂离子再也无法释放出来，严重的会造成电池的损坏，会影响后面的试验数据结果。电池充电结束后，搁置0.5～1h在20±5℃的温度条件下，以0.2CA电流放电到终止电压2.75V，时间应不低于5小时。 上述充放电重复循环5次，当有一次循环符合GB/T18287-2000中4.2.1的规定放电到终止电压2.75V，时间应不低于5小时。该试验即可停止，有些电池在第一个循环放电时间和终止电压没有达到标准要求，这不意味着电池不合格，是因为电池中的一些聚合物质没被充分地激活，待到第二个循环后被激活，可能就会达到标准要求。 2 锂离子电池的高温性能试验（温度55±2℃） 高温性能试验是测试电池在高温的环境条件下的工作状态，由于在高温的条件下锂离子电池中的物质会发生很大变化，主要测试它的放电时间和安全性。电池按GB/T18287-2000中5.3.2.2条规定充电结束后，将电池放入55±2℃的高温箱中恒温2h，然后以1CA电流放电至终止电压，放电时间应符合标准4.3条规定，时间不小于51分钟，电池外观应无变形和爆炸现象，如有爆炸现象立即切断电源，把测试线从测试仪表上取下。此试验要严格控制好箱体温度，注意温度不易太高。 3 恒定湿热性能试验（温度40℃，相对湿度90%～95%，时间48h） 恒定湿热性能试验是测试电池在温度相对偏高，湿度较大的野外环境下的工作状态，电池按GB /T18287-2000中5.3.2.2条规定充电结束后，将电池放入40±2℃，相对湿度90%～95%的恒温恒湿箱中搁置48h后，将电池取出在环境温度20±5℃的条件下搁置2h，目测电池外观，应符合标准4.7.1的规定，再以1CA电流放电至终止电压，放电时间应符合标准4.7.1的规定不低于36mi n，电池外观应无明显变形、锈蚀、冒烟或爆炸。 4 振动试验 振动试验是测试电池在不平稳的有振幅的特殊条件下的工作状态。电池按GB/T18287-2000中5.3.2.2条规定充电结束后，将电池直接安装或通过夹具安装在振动台的台面上，按下面的振动频
锂电池性能测试简介
锂电池性能测试简介 充电及低公害。 各种先进电池中最被重视的商品化电池。所以在此以介绍锂离子电池为主。 可从 压 例。 止电压)又有[CV]的精准。 2.C-V曲线 C-V曲线是描充电池在充电、放电过程中电压及电容量间的关系。充电曲线能让工程师了解如何设计电池充电器，而放电曲线能使工程师在设计电路时正确的掌握电池的特性。例如最佳的工作电压、不同温度C-rate下的电池电容量。
我们也可从电池目前的电压对照C-V曲线：以斜率大小负值概略估算电池的残存容量(Residual Capacity)。因此C-V曲线是了解电池的重要工具。 2、分电池(Cell)性能测试 已组装之分电池，俗称单位电池（以下简称电池）。 在组装后静置8-12小时后为让电解液充份浸润极板，即依下列程序进行测试作 2.） 锂离子电池的化成：除了是使电池作用物质藉第一次充电转成正常电化学作用 钝化膜在锂离子电池的电化 商除将材 料及制程列为机密外化成条件也被列为该公司电池制造的重要机密。 相同于极板测试：将电池实际活化物总量换算理论电容量，以低C-rate C N。因此充、放电电流可以C-rate即C N的系数来表示其大小，关系如下式： I=M* C N I：充、放电电流大小(mA) M：倍率C-rate(hr-1) C N：N小时内完全放电的额定电容量(mAhr)
例如：电池之5小时率容量C5=300mAhr，则C-rate为0.5之充、放电电流大小 将是： I=M* C5=(0.5 hr-1)*(300mAhr)=150mA 电池化成过程中会有大量的能量耗损，最可能是用于钝化膜的形成。 3.电池电容量测试 再依下列步骤 容量在初期会有减少的情形。电池的放电电容量自0.753mA向下减少。待电池电化 有些化成程序亦包含了数十次的充放电 4. 3到520 5.自放电率测试 选取化2到37日放电一 采取积分记录。 于第28
锂电池的一些基本知识
一、电池的化学知识 物质发生化学反应的种类有多种，其中一种是氧化还原反应，在这种反应中，实际是电子在反应物中的转移过程。通常把提供电子的物质叫还原剂，接受电子的物质叫氧化剂。在电池体系里，一般把这些还原剂或氧化剂统一称作活性物质，活性物质在电池体系中发生的氧化还原反应就是电池反应。原剂或氧化剂和导电骨架加工在一起，便成了电极，其中，还原剂电极发生电池反应时是失去电子，叫负极，而由氧化剂组成的电极在反应中则得到电子，叫正极，对于可充电的电池，正极又叫阴极，负极又叫阳极。当电极插入到相关的溶液时，便获得了一电势，一般称为电极电位.正极，负极处于一相同溶液体系之下是否有电位差，是能否发生电池反应的必要条件。 1.1. 电池的工作原理和分类 电池是将物质的化学能转变成电能的一种装置。电池工作时，负极（阳极）发生化学反应，给出电子，电子通过外部电子通道传到正极（阴极）并被其消耗，就这样，电池工作时，电子会源源不断的从负极（阳极）跑出来，通过外部电路到达正极（阴极），直到两电极中某一方被消耗完，电子才会停止转移。电子的定向流动便成为电流，最终获得电能。 1.2. 电池的组成 要使电池能连续工作，必需包含以下部分：电极，电解质，隔离物以及电池外壳。 1.2.1 电极一般由活性物质和导电骨架组成，如前所述，又分为正（阴）极和负（阳）极，是电池的核心部分，是电池产生电能的源泉，通过两极上活性物质和化学变化使化学能转变为电能，导电骨架主要起着传导电子和支撑活性物质的作用，又叫集流体。 1.2.2 电解质的一般作用是完成电池放电时的离子导电过程。电池工作时，负极提供的电子通过电池体系的外部电路到达正极从而提供电能，要实现这个能量转换过程，还必需要有一个内部离子导电过程以完成电流回路。离子的正向移动产生电流，电解质的导电就是通过其内部体系的离子迁移从而实施离子导电。 1.2.3 隔离物能常是指置于电池正负极之间的材料，其作用是阻止正、负极活性材料的直接接触，防止电池的内部短路，并能阻挡两极粉状物质的透过。对隔离物的要求必需是电子的良好绝缘体，并具足够过高的化学稳定性，但对离子的迁移阻力应尽可能的小。 1.2.4 电池的外壳是贮存电池其他组成部分的容器，起到保护和容纳其他组成部分的作用（有的电池是用电池活性材料做成，还参加电池反应）。所以一般要求壳体有足够的机械性能，且壳体材料不影响电池的其他组成部分，为防止壳体免受其他组成部分的影响，一般要求壳体材料有足够高的化学稳定性。 1.2.5聚合物电池的工作原理 锂离子电池用两种不同的锂离子嵌入化合物组成，充电时，锂离子从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，负极处于富锂态，正极处于贫锂态，同时电子的补偿电荷从外电路供给到负极，保证负极的电荷平衡。放电时则相反，锂离子从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极。在充放电过程中，就是锂离子不断在阴、阳极之间穿行过程（嵌入和脱嵌），就象摇椅在摇一样，因此被形象称为“摇椅电池”。 二、基本术语 2.1一次电池(Primary battery): 电池仅能放电，当电池电力用尽时，无法再充电的电池.市售的碱性电池，锰干电池，水银电池等，皆属一次电池。
锂电池检测
锂电池检测 电池测试是一项看似简单却不简单，基础又重要的工作。当拿到一只电池或一组电池组时，怎样判断它的好坏呢？单从外表上我们得不到太多的有用信息，这就需要借助设备仪器对电池进行有目的的测试。 在测试之前我们一定要先收集这个电池的信息，比如这个电池是用在什么地方的，电池的关键材料是什么，电池的型号是什么，它是能量型的还是功率型的。这样我们才能有针对性的对电池或电池组作出准确的评价。电池按照应用范围的不同可以分为能量型电池和功率型的电池，两种电池的区别在于一中适合于小电流放电，一种适合于大功率放电，一种能量密度相对较大，一种能量密度相对较小。对电池的测试可以参考不同的标准，有国家标准有行业标准也有国外的标准，我们公司目前的动力电池测试是采用的汽车行业的动力锂离子电池检测标准《电动车辆用锂离子电池》 一、单体电池的检测 1.基本性能 基本性能包括电池的容量（一般常温25℃0.5C或1/3C）、内阻、质量、体积和能量比。 例： 1.1某厂样品电池基本性能
从基本性能上我们可以判断出电池的一致性，上面的数据可以看出此电池内阻质量容量和中值电压上差值较小，所以其内阻。 2.电化学性能 电化学性能是电池最重要的性能也是直接反应电池好坏的一项性能。电化学性能主要包括倍率性能、循环性能、高低温性能、搁置贮存性能等 2.1倍率性能 倍率的概念都知道了，就不多说了。不同电池要测试的倍率也不一样。能量型的电池对倍率性能的要求不高，所以测试的最大倍率可以小些。功率型的电池要测试的最高倍率就要大很多，根据情况甚至可以达到15C。 那么倍率性能要关注那些东西呢？首先最应关注的是其倍率放电平台电压。平台电压没有一个确切的概念，行业内一般把电池放电的中值电压（即容量放出一半时电池的放电电压）定为电压平台。我们平时说锰锂的工作电压是3.7v，钴锂和三元的工作电压是3.6v，磷
锂电池基础知识讲解
锂电池基础知识讲解 理想的锂离子电池，除了锂离子在正负极之间嵌入和脱出外，不发生其他副反应，不出现锂离子的不可逆消耗。实际的锂离子电池，每时每刻都有副反应存在，也有不可逆的消耗，如电解液分解，活性物质溶解，金属锂沉积等，只不过程度不同而己。实际电池系统，每次循环中，任何能够产生或消耗锂离子或电子的副反应，都可能导致电池容量平衡的改变。一旦电池的容量平衡发生改变，这种改变就是不可逆的，并且可以通过多次循环进行累积，对电池性能产生严重影响。 ⑴正极材料的溶解 尖晶石LiMn2O4中Mn的溶解是引起LiMn2O4可逆容量衰减的主要原因，对于Mn的溶解机理，一般有两种解释：氧化还原机制和离子交换机制。氧化还原机制是指放电末期Mn3+的浓度高，在LiMn2O4表面的Mn+会发生歧化反应: 2Mn3+（固）Mn4+（固）+Mn2+（液） 歧化反应生成的二价锰离子溶于电解液。离子交换机制是指Li+和H+在尖晶石表面进行交换，最终形成没有电化学活性的HMn2O4。 Xia等的研究表明，锰的溶解所引起的容量损失占整个电池容量损失的比例随着温度的升高而明显增大（由常温下的23%增大到55℃时的34%）[14]。 ⑵正极材料的相变化[15] 锂离子电池中的相变有两类：一是锂离子正常脱嵌时电极材料发生的相变；二是过充电或过放电时电极材料发生的相变。 对于第一类相变，一般认为锂离子的正常脱嵌反应总是伴随着宿主结构摩尔体积的变化，同时在材料内部产生应力，从而引起宿主晶格发生变化，这些变化减少了颗粒间以及颗粒与电极间的电化学接触。 第二类相变是Jahn-Teller效应。Jahn-Teller效应是指由于锂离子的反复嵌入与脱嵌引起结构的膨胀与收缩，导致氧八面体偏离球对称性并成为变形的八面体构型。由于Jahn-Teller效应所导致的尖晶石结构不可逆转变，也是LiMn2O4容量衰减的主要原因之一。在深度放电时，Mn的平均化合价低于3.5V，尖晶石的结构由立方晶相向四方晶相转变。四方晶相对称性低且无序性强，使锂离子的脱嵌可逆程度降低，表现为正极材料可逆容量的衰减。 ⑶电解液的还原[15] 锂离子电池中常用的电解液主要包括由各种有机碳酸酯(如PC、EC、DMC、DEC 等)的混合物组成的溶剂以及由锂盐(如LiPF6 、LiClO4 、LiAsF6 等)组成的电解质。在充电的条件下,电解液对含碳电极具有不稳定性,故会发生还原反应。电解液还原消耗了电解质及其溶剂,对电池容量及循环寿命产生不良影响,由此产生的气体会增加电池的内部压力,对系统的安全造成威胁。 ⑷过充电造成的量损失[15] 负极锂的沉积:过充电时，发生锂离子在负极活性物质表面上的沉积。锂离子的沉积一方面造成可逆锂离子数目减少，另一方面沉积的锂金属极易与电解液中的溶剂或盐的分子发生反应，生成Li2CO3、LiF或其他物质，这些物质可以堵塞电极孔，最终导致容量损失和寿命下降。 电解液氧化：锂离子电池常用的电解液在过充电时容易分解形成不可溶的Li2CO3等产物，阻塞极孔并产生气体，这也会造成容量的损失，并产生安全隐患。 正极氧缺陷：高电压区正极LiMn2O4中有损失氧的趋势，这造成氧缺陷从而导致容量损失。 ⑸自放电 锂离子电池的自放电所导致的容量损失大部分是可逆的，只有一小部分是不可逆的。造成不可逆自放电的原因主要有：锂离子的损失（形成不可溶的Li2CO3等物质）；电解液氧化产物堵塞电极微孔，造成内阻增大。