鋰電池基本知識(shí)演講人：日期：目錄contents鋰電池概述鋰電池結(jié)構(gòu)與工作原理鋰電池性能指標(biāo)及評(píng)估方法鋰電池應(yīng)用領(lǐng)域及市場(chǎng)前景鋰電池生產(chǎn)流程及工藝技術(shù)鋰電池的環(huán)保與回收問(wèn)題探討01鋰電池概述定義鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為正/負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。分類鋰電池大致可分為鋰金屬電池和鋰離子電池兩大類。定義與分類早期研究1912年鋰金屬電池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。鋰電池原型1970年代，M.S.Whittingham提出并開(kāi)始研究鋰離子電池，但鋰金屬的加工、保存、使用環(huán)境要求非常高。發(fā)展進(jìn)程1980年，J.Goodenough發(fā)現(xiàn)鈷酸鋰可以作為鋰離子電池正極材料。1982年，R.R.Agarwal和J.R.Selman發(fā)現(xiàn)鋰離子具有嵌入石墨的特性，隨后鋰離子電池逐漸進(jìn)入實(shí)用化階段。發(fā)展歷程及現(xiàn)狀現(xiàn)狀隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，鋰電池已經(jīng)成為了主流的可充電電池之一，廣泛應(yīng)用于移動(dòng)設(shè)備、電動(dòng)車(chē)、儲(chǔ)能等領(lǐng)域。發(fā)展歷程及現(xiàn)狀鋰電池特點(diǎn)與優(yōu)勢(shì)高能量密度鋰電池具有更高的能量密度，能夠提供更長(zhǎng)的使用時(shí)間。長(zhǎng)壽命鋰電池具有較長(zhǎng)的循環(huán)壽命，可反復(fù)充放電多次。無(wú)記憶效應(yīng)鋰電池?zé)o記憶效應(yīng)，可以隨時(shí)進(jìn)行充放電，使用起來(lái)更加便捷。環(huán)保鋰電池不含鉛、汞等有害物質(zhì)，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。02鋰電池結(jié)構(gòu)與工作原理鋰電池正極通常使用鋰金屬氧化物，例如鈷酸鋰、鎳鈷錳三元材料等，具有高能量密度和穩(wěn)定的電化學(xué)性能。正極材料負(fù)極材料通常采用石墨、硅基材料或鋰金屬等，在電池放電時(shí)提供鋰離子嵌入和脫嵌的場(chǎng)所。負(fù)極材料正負(fù)極材料介紹電解液電解液是鋰電池中的重要組成部分，負(fù)責(zé)在正負(fù)極之間傳遞鋰離子，通常采用有機(jī)溶劑和鋰鹽組成的溶液。隔膜隔膜位于正負(fù)極之間，起到隔離電子、允許鋰離子通過(guò)的作用，防止電池內(nèi)部短路。電解液及隔膜作用工作原理詳解放電過(guò)程在放電過(guò)程中，負(fù)極的鋰離子脫嵌并通過(guò)電解液傳遞到正極，同時(shí)電子通過(guò)外部電路傳遞到正極，形成電流供電。這個(gè)過(guò)程是電池的主要工作原理。鋰離子遷移鋰離子在正負(fù)極之間的遷移是電池充放電的關(guān)鍵過(guò)程，其遷移速度和遷移量決定了電池的充放電性能。充電過(guò)程在充電過(guò)程中，正極鋰金屬氧化物釋放出鋰離子和電子，鋰離子通過(guò)電解液傳遞到負(fù)極，并在負(fù)極嵌入到負(fù)極材料中，同時(shí)電子通過(guò)外部電路傳遞到負(fù)極，形成電流。03020103鋰電池性能指標(biāo)及評(píng)估方法容量與能量密度能量密度指單位重量或單位體積內(nèi)電池存儲(chǔ)的能量多少，單位通常是瓦時(shí)/千克（Wh/kg）或瓦時(shí)/升（Wh/L）。能量密度越高，電池續(xù)航能力越強(qiáng)。容量指電池能夠存儲(chǔ)的電量多少，單位通常是安時(shí)（Ah）。容量越大，電池儲(chǔ)存能量越多，續(xù)航時(shí)間越長(zhǎng)。充放電性能評(píng)估指電池從空電狀態(tài)充到滿電狀態(tài)所需的時(shí)間和充入電量之比。充電效率越高，充電時(shí)間越短。充電效率指電池從滿電狀態(tài)放到空電狀態(tài)所釋放的電量與額定容量之比。放電效率越高，電池實(shí)際使用時(shí)間越長(zhǎng)。放電效率指在一定充放電條件下，電池能夠保持一定容量或性能的次數(shù)。循環(huán)壽命越長(zhǎng)，電池使用壽命越長(zhǎng)。循環(huán)壽命過(guò)充保護(hù)過(guò)放保護(hù)測(cè)試電池在過(guò)度充電情況下是否能夠自動(dòng)斷電或保持穩(wěn)定，以防止電池爆炸或起火。測(cè)試電池在過(guò)度放電情況下是否能夠自動(dòng)保護(hù)，以避免電池?fù)p壞或性能?chē)?yán)重下降。安全性及可靠性測(cè)試溫度穩(wěn)定性測(cè)試電池在不同溫度下的性能表現(xiàn)，包括高溫和低溫環(huán)境。溫度穩(wěn)定性好的電池能夠在各種環(huán)境下保持穩(wěn)定的性能。外部破損測(cè)試測(cè)試電池在受到撞擊、擠壓等外部破損時(shí)的安全性表現(xiàn)，以確保電池在意外情況下不會(huì)起火或爆炸。04鋰電池應(yīng)用領(lǐng)域及市場(chǎng)前景其他消費(fèi)電子如游戲機(jī)、藍(lán)牙耳機(jī)等，這些設(shè)備也需要高性能的鋰電池來(lái)支持長(zhǎng)時(shí)間使用。便攜式電子設(shè)備如手機(jī)、筆記本電腦、數(shù)碼相機(jī)等，鋰電池的高能量密度和長(zhǎng)壽命使其成為這些設(shè)備的主要電源。智能家居設(shè)備如智能音箱、掃地機(jī)器人等，隨著智能家居的普及，鋰電池的應(yīng)用也將更加廣泛。消費(fèi)電子領(lǐng)域應(yīng)用鋰電池是電動(dòng)汽車(chē)的核心部件，其性能直接影響電動(dòng)汽車(chē)的續(xù)航里程和安全性。電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力源鋰電池在風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能發(fā)電等可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中，作為儲(chǔ)能設(shè)備，平衡供需波動(dòng)。儲(chǔ)能系統(tǒng)重要組成部分鋰電池可以與太陽(yáng)能電池板等組合成分布式能源系統(tǒng)，為家庭、社區(qū)等提供電力。分布式能源系統(tǒng)電動(dòng)汽車(chē)與儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用010203未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)預(yù)測(cè)技術(shù)不斷創(chuàng)新隨著新材料的不斷出現(xiàn)和技術(shù)的不斷進(jìn)步，鋰電池的能量密度、循環(huán)壽命和安全性等方面將不斷提升。應(yīng)用領(lǐng)域不斷擴(kuò)展市場(chǎng)需求持續(xù)增長(zhǎng)除了現(xiàn)有的消費(fèi)電子、電動(dòng)汽車(chē)等領(lǐng)域，鋰電池還將在航空航天、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。隨著全球?qū)Νh(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的重視，以及電動(dòng)汽車(chē)和儲(chǔ)能系統(tǒng)的快速發(fā)展，鋰電池市場(chǎng)需求將持續(xù)增長(zhǎng)。05鋰電池生產(chǎn)流程及工藝技術(shù)原材料選擇與準(zhǔn)備正極材料選用含有鋰元素的金屬氧化物，如鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰等。負(fù)極材料一般采用石墨等碳材料，也有采用硅基、鈦酸鋰等負(fù)極材料。電解液一般由有機(jī)溶劑、鋰鹽和其他添加劑組成，起著傳遞鋰離子的作用。隔膜選用多孔的聚烯烴材料，用于隔離正負(fù)極，防止短路。配料與涂布將正負(fù)極材料、電解液和隔膜按一定比例進(jìn)行配料，并均勻涂布在銅箔或鋁箔上。疊片與注液將涂布好的極片進(jìn)行疊片，然后注入電解液。封裝與化成將電池進(jìn)行封裝，并進(jìn)行首次充電，激活電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)。分容與檢測(cè)對(duì)電池進(jìn)行分容處理，并對(duì)電池的性能進(jìn)行檢測(cè)，篩選出合格品。電池制造工藝流程質(zhì)量控制與檢測(cè)環(huán)節(jié)原材料檢測(cè)對(duì)進(jìn)入生產(chǎn)線的原材料進(jìn)行嚴(yán)格的檢測(cè)，確保其質(zhì)量符合要求。過(guò)程控制對(duì)生產(chǎn)過(guò)程中的各個(gè)工序進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，確保生產(chǎn)過(guò)程的穩(wěn)定性和可控性。成品檢測(cè)對(duì)成品電池進(jìn)行性能檢測(cè)，包括外觀、電性能、安全性能等方面，確保產(chǎn)品質(zhì)量。可靠性驗(yàn)證通過(guò)模擬實(shí)際使用條件進(jìn)行可靠性驗(yàn)證，確保電池在各種環(huán)境下都能正常工作。06鋰電池的環(huán)保與回收問(wèn)題探討要求電池生產(chǎn)商承擔(dān)電池回收責(zé)任，提高電池回收率和循環(huán)利用率。歐盟電池指令推動(dòng)廢電池分類、收集、貯存、運(yùn)輸及處置等環(huán)節(jié)的規(guī)范化管理。中國(guó)《廢電池污染防治技術(shù)政策》鼓勵(lì)電池生產(chǎn)企業(yè)采用有利于環(huán)保和資源循環(huán)利用的生產(chǎn)技術(shù)，促進(jìn)廢舊電池回收和再生利用。電池回收相關(guān)政策環(huán)保法規(guī)及政策要求濕法冶金技術(shù)通過(guò)化學(xué)方法將廢舊鋰電池中的有價(jià)金屬提取出來(lái)，如鋰、鈷、鎳等。干法回收技術(shù)利用物理方法破碎廢舊電池，再通過(guò)篩分、磁選等工藝分離出有價(jià)值的物質(zhì)。生物回收技術(shù)借助微生物或植物等生物手段，將廢舊電池中的有用物質(zhì)轉(zhuǎn)化為生物可利用的形態(tài)。廢舊鋰電池回收技術(shù)從電