高容量锂离子电池的制造研究.pptxVIP

高容量锂离子电池的制造研究汇报人：2024-01-21

CATALOGUE目录引言锂离子电池基本原理与结构高容量锂离子电池制造工艺研究性能测试与评估方法存在问题与挑战结论与展望

01引言

锂离子电池是目前最常用的二次电池之一，具有高能量密度、长循环寿命、无记忆效应等优点，广泛应用于移动电子设备、电动汽车等领域。随着科技的不断进步和环保意识的提高，高容量锂离子电池的需求日益增长，对其制造技术和性能提出了更高的要求。因此，开展高容量锂离子电池的制造研究具有重要的现实意义和广阔的应用前景。背景与意义

国内外在锂离子电池制造方面已经取得了显著进展，包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜等方面的研究和改进。目前，高容量锂离子电池的研究主要集中在提高能量密度、改善循环性能、提高安全性和降低成本等方面。未来发展趋势包括开发新型高性能电极材料、优化电池结构和制造工艺、提高电池管理系统智能化水平等。同时，随着环保意识的提高，绿色制造和可持续发展也将成为锂离子电池制造的重要方向。国内外研究现状及发展趋势

02锂离子电池基本原理与结构

在充电过程中，正极材料释放出锂离子，经过电解质传递到负极，同时电子通过外电路从正极流向负极，形成充电电流。放电时，负极材料中的锂离子通过电解质回到正极，同时电子通过外电路从负极流向正极，形成放电电流。锂离子电池工作原理放电过程充电过程

正极负极电解质隔膜锂离子电池结构组成通常采用含锂的过渡金属氧化物，如LiCoO2、LiFePO4等，作为活性物质，涂抹在铝箔集流体上。通常采用有机溶剂和锂盐组成的液态电解质，或固态电解质。一般采用石墨、硅基材料等作为活性物质，涂抹在铜箔集流体上。用于隔离正负极，防止短路，同时允许锂离子通过。

具有高比容量、高电压平台、良好的循环稳定性和热稳定性。正极材料具有高比容量、低电位、良好的循环稳定性和倍率性能。负极材料具有高离子电导率、宽电化学窗口、良好的热稳定性和与正负极材料的兼容性。电解质具有高孔隙率、良好的浸润性、机械强度和热稳定性。隔膜关键材料性能要求

03高容量锂离子电池制造工艺研究

活性物质选择与合成针对高容量需求，选择具有高能量密度和良好循环稳定性的活性物质，如硅基负极材料、富锂正极材料等，并通过化学合成或物理方法制备。导电剂与粘结剂优化选用高性能导电剂和粘结剂，提高电极的导电性和结构稳定性，同时优化其配比和分散工艺，确保电极材料的均匀涂覆和良好成型。电极成型与干燥采用先进的涂布、辊压和切割技术，将活性物质、导电剂和粘结剂等组成的浆料均匀涂覆在集流体上，并通过干燥工艺去除水分，得到结构稳定、性能优异的电极片。电极材料制备技术

电解液选择与优化溶剂与锂盐选择根据电池工作电压和温度范围，选择合适的溶剂和锂盐，如高电压电解液、宽温域电解液等，以满足高容量锂离子电池的性能需求。添加剂引入通过引入特定功能的添加剂，如成膜添加剂、阻燃添加剂等，改善电解液的电化学性能和安全性。电解液浓度与配比优化优化电解液的浓度和配比，提高离子传导率和电极反应动力学，同时降低电池内阻和自放电率。

电池组装工艺采用先进的激光焊接、超声波焊接等技术，实现电池极耳、安全阀等部件的高精度连接，确保电池组装的可靠性和安全性。电池结构设计根据电池应用场景和性能需求，设计合理的电池结构，如卷绕式、叠片式等，以提高电池的能量密度和功率密度。电池封装与注液选用合适的封装材料和注液工艺，将电解液注入电池内部，并通过真空封装技术排除电池内部的气体和水分，确保电池的长期稳定性和安全性。电池组装及封装技术

04性能测试与评估方法

通过恒流充放电、倍率充放电等方式，测试电池的充放电性能，如容量、能量密度、功率密度等。充放电性能测试循环性能测试内阻测试在不同充放电倍率下进行多次循环充放电，评估电池的循环稳定性及容量衰减情况。采用交流阻抗法等方法测量电池的内阻，以评估电池的电化学性能及电荷传输能力。030201电化学性能测试

03针刺、挤压测试模拟电池在滥用条件下的安全性能表现，如针刺、挤压等，以评估其抗滥用能力。01过充、过放测试对电池进行过充、过放实验，观察电池的安全性能表现，如是否发生热失控、燃烧等。02高温、低温测试将电池置于高温或低温环境下，测试其在极端温度下的安全性能及电化学性能表现。安全性能测试

123基于电池的电化学性能、安全性能等测试数据，建立电池的寿命模型，预测其使用寿命。寿命模型建立采用统计分析、失效模式与影响分析（FMEA）等方法，对电池的可靠性进行分析和评估。可靠性分析方法综合考虑温度、湿度、振动等环境因素对电池性能的影响，以更全面地评估电池的可靠性。环境因素考虑寿命预测及可靠性分析

05存在问题与挑战

能量密度提升困难当前锂离子电池的能量密度已接近理论极限，进一步提高能量密度面临巨大挑战。安全性问题高能量密