清华-车用动力锂离子电池热模拟与热设计的研发状况与展望_张剑波
第 3 卷 第1期2014年1月
集 成 技 术
收稿日期：2013-11-20
基金项目：国家自然科学青年基金项目(51207080)，清华大学校自主课题(2011Z01004)。
作者简介：张剑波，教授，博士研究生导师，研究方向为车用燃料电池与锂离子电池；吴彬，硕士研究生，研究方向为锂离子电池的热模拟和热设计；李哲(通讯作者)，博士，研究方向为动力电池的热模拟与热设计、老化模型与状态预测，E-mail ：lizhe1212@https://www.wendangku.net/doc/aa2486785.html, 。
车用动力锂离子电池热模拟与热设计的
研发状况与展望
张剑波 吴 彬 李 哲
(清华大学汽车安全与节能国家重点实验室 北京 100084)
摘 要 车用动力锂离子电池的热相关问题是决定电动汽车性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。文章比较了市场上三款典型电动汽车的热管理方案，阐述了单体电池热设计的重要性，系统介绍了电池热设计的基础方法——电池热模拟，概述了应用电池热模拟指导电池热设计的尝试与结论，最后整理出电池热模拟及热设计中需要突破的关键问题 。
关键词 锂离子电池；热模拟；热设计；热管理；电动汽车中图分类号 U 464.9 文献标志码 A
Thermal Modeling and Thermal Design of Iithium-Ion Batteries for
Automotive Application: Status and Prospects
ZHANG Jianbo WU Bin LI Zhe
( State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy , Tsinghua University , Beijing 100084, China )
Abstract Thermal issues of lithium-ion batteries for automotive application are key factors affecting the performance, safety, life and cost of electric vehicles. In this work, the thermal management systems of three typical electric vehicles were analyzed to identify the importance of the thermal design for the single batteries. Special attention was paid to the review of the thermal modeling, which served as the fundamental method for the thermal design. Finally, the directions for further researches on the thermal modeling and thermal design were summarized.
Keywords lithium-ion battery; thermal modeling; thermal design; thermal management; electric vehicle
1 引 言
汽车电动化是世界汽车产业发展的重要趋势，也是中国汽车产业发展的战略选择。制约电动汽车大规模商业化应用的瓶颈技术是大型动力
电池，而电池的热相关问题是决定其使用性能、
安全性、寿命及使用成本的关键因素。
首先，锂离子电池的温度水平直接影响其使用中的能量与功率性能。温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减，而在过低温度下(如低于 0℃)对电池进行充电，则可能引发瞬间的电
张剑波，等：车用动力锂离子电池热模拟与热设计的研发状况与展望
1期19
压过充现象，造成内部析锂进而引发短路。
其次，锂离子电池的热相关问题直接影响电池的安全性。生产制造环节的缺陷或使用过程中的不当操作等可能造成电池局部过热，进而引起连锁放热反应，最终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控事件，威胁到车辆驾乘人员的生命安全。
另外，锂离子电池的工作或存放温度影响其使用寿命。电池存放的适宜温度为 10～30℃之间[1]，过高或过低的温度都将引起电池寿命的较快衰减。动力电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小，电池内部热量不易散出，更可能出现内部温度不均、局部升温过快等问题，从而进一步加速电池衰减，缩短电池寿命，增加了用户的总拥有成本。
因此，设计车用动力锂离子电池时，除了像设计手机类传统电池时要考虑容量、能量、功率等电学特性之外，对电池热特性进行深入分析和细致设计变得格外重要。本文首先比较几款典型电动汽车的热管理方案，以此来说明单体电池热设计的重要性；接下来对电池热设计的基础——电池热模拟进行系统的介绍；进而阐述应用电池热模拟指导电池热设计的方法；最后，对电池热模拟及热设计中需要突破的关键问题进行分析和整理。
2 从典型电动汽车热管理方案看单
体电池热设计
车用电池热管理系统是应对电池的热相关问题，保证动力电池使用性能、安全性和寿命的关键技术之一。热管理系统的主要功能包括：(1)在电池温度较高时进行有效散热，防止产生热失控事故；(2)在电池温度较低时进行预热，提升电池温度，确保低温下的充电、放电性能和安全性；(3)减小电池组内的温度差异，抑制局部热区的形成，防止高温位置处电池过快衰减，降低电池组整体寿命。
Tesla Motors 公司的 Roadster 纯电动汽车采用了液冷式电池热管理系统[2]。车载电池组由 6831 节 18650 型锂离子电池组成，其中每69 节并联为一组(brick)，再将 9 组串联为一层(sheet)，最后串联堆叠 11 层构成。电池热管理系统的冷却液为 50% 水与 50% 乙二醇混合物。图 1(a)为一层(sheet)内部的热管理系统。冷却管道曲折布置在电池间，冷却液在管道内部流动，带走电池产生的热量。图1(b)是冷却管道的结构示意图。冷却管道内部被分成四个孔道，如图1(c)所示。为了防止冷却液流动过程中温度逐渐升高，使末端散热能力不佳，热管理系统采用了双向流动的流场设计，冷却管道的两个端部既是进液口，也是出液口，如图 1(d)所示。电池之间及电池和管道间填充电绝缘但导热性能良好的材料(如 Stycast 2850/ct)，其作用是：(1)将电池与散热管道间的接触形式从线接触转变为面接触，增大传热效率；(2)促进电池间热交换，有利于提高单体电池间的温度均一度(相当于被动热均衡)；(3)提高电池包的整体热容，从而降低整体平均温升。
通过上述热管理系统，Roadster 电池组内各单体电池的温度差异控制在±2℃内。2013 年 6 月的一份报告显示，在行驶 10 万英里后，Roadster 电池组的容量仍能维持在初始容量的80%～85%，而且容量衰减只与行驶里程数明显相关，而与环境温度、车龄关系不明显[3]。上述结果的取得依赖电池热管理系统的有力支撑。
通用汽车公司的 Volt 插电式混合动力汽车使用了 288 节 45 Ah 的层叠式锂离子电池[4]。电池组的电气连接可等效为 96 片单体串联成组，3 组并联。热管理系统采用了液冷式设计方案(见图 2)，以 50% 水与 50% 乙二醇混合物为冷却介质。单体电池间间隔布置了金属散热片(厚度为 1
集 成 技 术
2014年
20mm )，散热片上刻有流道槽。冷却液可在流道槽内流动带走热量。在低温环境下，加热线圈可以加热冷却液使电池升温。
Volt 的电池组内的温度差可控制在 2℃ 以内，有力地支持了 8 年的电池组寿命保证期。 日产汽车公司的 LEAF 纯电动汽车采用了少见的被动式电池组热管理系统[5]。电池组由 192 节 33.1 Ah 的层叠式锂离子电池组成。4 节单体电池采用两并两串的连接形式组成模块，48 个模块串联组成电池组。电池组采用密封设计，外界不通风，内部亦无液冷或空冷的热管理系统，但寒冷地区有加热选件。LEAF 所采用的锂离子电
池经过电极设计后降低了内部阻抗，减小了产热率，同时薄层(单体厚度 7.1 mm
)结构使电池内部
(a ) 一层(sheet )内部的热管理系统 (b ) 冷却管道
(c ) 冷却管道的内部结构 (d ) 冷却管道的端部结构
图 1 Roadster 的电池热管理系统示意图[2]
Fig.1. Schematic of the thermal management system in Roadster
图 2 V olt 的电池热管理系统示意图[4]
Fig.2. Schematic of the thermal management system in V
olt
张剑波，等：车用动力锂离子电池热模拟与热设计的研发状况与展望
1期21
热量不易产生积聚，因此可以不采用复杂的主动式热管理系统。电池组的寿命保证期是 8 年或 16 万公里。
对比市场上三款典型电动汽车的热管理系统，日产 LEAF 所采用的被动式热管理系统结构最为简单，但电池组的保证期间与另两款电动汽车不相上下。究其原因，单体电池的热特性差异是重要因素。因此，单体电池的热特性是电池组热管理系统设计的基石，单体电池热特性的改善可以降低电池组热管理系统的复杂度，减小电池组重量，降低成本。
3 电池热设计的基础——电池热模拟
为了改善单体电池的热特性，需要在单体层次进行电池的热设计，而电池热模拟是热设计的主要手段之一，可以显著节省设计时间和成本。电池热模拟的结果可用于指导电池的热设计，通过优化电池结构、尺度与局部部件设计，能够显著降低充放电过程中的电池内部温升，同时提高内部温度分布的均匀性。本节将从电池热模型、热参数、产热率及验证实验等方面介绍电池热模拟的研究现状。
电池热模拟的基本方程为
(1)
式中的是电芯密度，C p是电芯比热容，T 是温度，k是电芯导热系数，q
g
是电芯产热率。
电池表面的微元与外部环境在外法线方向上的热交换给定的边界条件为：
(2)
其中，h为电池与外部环境的对流换热系
数，T
a
为外部环境的绝对温度。
根据所关注维度的不同，电池的热模型可分为零维模型(集中质量模型)，以及一维[6, 7]、二维[8, 9]和三维模型[10-12]等。结构不同的电池，其受关注的维度方向各不相同。圆柱形电池往往采用零维模型、一维(径向)模型[6, 7, 13]或二维(径向、轴向)模型[9, 14-16]；方形层叠式电池往往采用二维(电极平面)模型[15, 16]或三维模型[10-12]；方形卷绕式电池往往采用三维模型[17]。
根据对电池内部电流分布的不同假设，公式(1)中电池产热率q
g
的计算方法也不相同。按照此方法分类，电池的热模型可分为均一电流模型[6-9]和电流分布模型[14-16, 18, 19]。均一电流模型假设电池内部的电流密度是均匀分布，产热率计算简单，对于小尺度的电池可达到较高的模拟精度，对于电池组的热管理具有重要的实用价值，但当电池尺度偏大或电池内部热设计极端不合理时，该类模型的精度往往有所下降，也无法对电池内部的最高温度、局部热点位置等进行合理的预测。电流分布模型通过热—电耦合方法或热—电化学耦合方法计算电池内部的电流分布，进而计算各处的产热率，与均一电流模型相比精度较高，但计算复杂度也相应增加。电流分布模型对指导电池单体的热设计、优化电池的制造和装配方法等具有重要意义。
3.1 热参数估算方法
电池热参数包括电芯的比热容，导热系数及表面对流换热系数等。准确的热参数测量结果是建立高效、可靠的模拟方法的基础。本节介绍电池热参数的传统测量方法和新型测量方法。
3.1.1 传统热参数测量方法
导热系数的测量方法一般分为稳态法和瞬态法两类。
稳态法在物体温度分布达到稳定状态后，通过测量热流量和温度差，以傅里叶导热定律计算导热系数。Verbrugge[20]将电池的正、负极片及隔膜制成板状组件，有序叠放在加热组件两侧，并在组件间放置热电偶。加热组件以恒定功率发热，测量稳态时的板间温度差，计算出测量对象
集 成 技 术2014年22
的导热系数。稳态法原理简单，测量时间较长，测量过程中的边界条件较难控制，需要考虑被测对象向外界的散热及压紧力对组件间接触热阻的影响等因素，误差修正较为复杂。
瞬态法则通过测量瞬态导热过程中物体温度变化，以瞬态导热微分方程为基础计算热扩散系数，进而求出导热系数。Verbrugge[20]利用瞬态法测量电池的导热系数，在测试样品的一端以激光施加脉冲式加热，另一端通过传感器测量温升曲线，从而计算出导热系数。非稳态法的测量时间短，效率高，但对试样制作和测量仪器要求高。
比热容具有质量加和性，因此对已知组成物比热容及比例的电池可通过计算确定比热容。此外，电池比热容也可以通过加速量热仪[21]、等温电池量热仪[22]等测量得到。加速量热仪可近似为测量对象提供绝热环境，以已知功率的热源加热电池，测量一段时间后的电池温度变化，进而可计算电池的比热容。等温电池量热仪通过测量电池温度升高或降低 1℃过程中所吸收或放出的热量来计算电池的比热容。
对流换热系数评价流动传热中流体与壁面间热量交换的强弱，与流动形态、流体热物性、表面几何因素等密切相关。对流换热系数的确定方法包括分析法、类比法、数值法和实验法等。工程中常采用相似准则关联式的方法估算对流换热系数[23]。
3.1.2 新型热参数测量方法
锂离子动力电池具有以下结构特点：第一，电池往往采用层叠式或卷绕式结构，导热系数具有各向异性；第二，电芯与壳体材料间的热物性差异较大，因此在测量中需将电芯与壳体材料分开考虑；第三，电芯处于电解液浸没状态，电解液含量对电芯的热物性可能存在重要影响，在测量时电芯应处于正常含量的电解液浸润中，因此需对电芯热参数进行原位测量。
热阻抗谱分析法[24]采用类比分析的方法可以建立一套基于热阻、热容概念的热阻抗谱分析方法。以不同的加热频率加热电池，测量电池的温度响应，仿照电化学阻抗的分析方法，可计算得到等效热电路的热阻、热容，进而求取电池的导热系数和比热容。
Zhang 等[25]提出了一种实验与数值解优化结合的方法，实现了对大型动力电池多个热参数的同时、原位测量，包括电芯的比热容、各向异性的导热系数等，为建立高精度单体电池热模型提供了较为可靠的参数输入，并为评价单体电池的热性能、提高单体电池的热设计水平提供参考。首先，在电池表面放置热源，测量电池单体上多点的瞬态温度变化情况；继而，在仿真软件中建立简化的反映实验过程的传热模型，以文献参考值作为初值输入模型，计算得到对应各点的温度情况；最后，在优化软件中，通过不断调整模型的热参数输入，将各点温度的数值解与实验所得的真实温度进行对比，并最终锁定使两者差异最小的热参数取值，这一对应取值即为本方法的测量值。
3.2 产热率模型与估算方法
电池的产热率与电池的温度与荷电状态等密切相关。准确的电池产热率输入对提高电池热模拟的精度有着十分重要的作用。
Bernardi 等[26]根据热力学第一定律推导出的电池产热率的表达式为：
(3)
式中等号右侧的第一项代表电池对外做的电功，第二项是电池内部各反应的焓变总和，第三项是混合热，第四项是材料的相变热。
Bernardi 产热模型在忽略混合热和相变热后
张剑波，等：车用动力锂离子电池热模拟与热设计的研发状况与展望1期23
也可分为三个部分：电池所做的电功 E dis ，不可逆产热和可逆产热。假设充、放电过程中的不可逆热部分保持一致，而可逆热部分大小相等、符号相反，则不可逆热部分大小为
(6)
式中 I 为充电或放电电流大小，R 为等效内阻，t 为充电或放电时间。
与其他测量等效内阻的方法相比，能量法除了充、放电实验外不需要进行额外的实验，实验任务最少。
可逆热的常见测量方法可分为两类[27]： (1)量压法：测量不同荷电状态下的电池开路电压随温度的变化规律，计算熵系数 ，进
而计算可逆热；
(2)量热法：以相同倍率分别对电池进行充、放电，测量充、放电过程中的放热量分别为 Q cha 和 Q dis 。假设相同倍率的充、放电过程中不可逆热相等，而可逆热大小不变，符号相反，则可逆热的大小为(Q cha －Q dis )／2。
上述测量方法大多是通过测量电学量来间接计算电池产热率，因此，需要在量热仪中对电池的整体产热率进行直接验证，以确认产热率测量结果的准确度。
3.3 热模型精度的验证方法
验证实验可以直接检验模拟结果的准确度，为模型改进提供参照。温度是热模型需要验证的主要物理量。电池温度测量可分为表面温度测量和内部温度测量两部分。
表面温度测量的手段包括红外热像仪[16]、热电偶[17]等。其中，红外成像仪可以测量温度分布，温度分辨率高，但其对应单点的测量准确度较低；热电偶的测量准确度高于红外热像仪，但不能得到表面的温度分布信息。
电池表面测量得到的温度不能完全反映电池
可以简化为[27]：
(4) 上式中的第一项是电池的过电位
引起
的不可逆产热；第二项是电池的可逆热。简化后的 Bernardi 产热模型在锂离子电池的热模型中得到了广泛的应用。
不可逆热一般采用等效内阻方法进行计算，即：
(5)
式中的 R 是等效内阻，与电池温度和荷电状
态有关。
等效内阻的常见测量方法包括[27]：
(1)电压—电流曲线法：测量不同温度和倍率下的放电曲线，绘制不同温度和荷电状态下的电压—电流曲线，从曲线斜率计算对应温度和荷电状态下的等效内阻；
(2)电流间断法：对某温度和荷电状态下的电池施加电流脉冲，测量电压变化曲线，根据电流脉冲的幅值和电压变化量可计算等效内阻； (3)交流阻抗法：测量电池的电化学阻抗谱，将 Warburg 阻抗起作用前的电池阻抗的实部算作等效内阻。
对于大型电池，直接应用电压—电流曲线法测量等效内阻，会遇到电池温升较大[28]，所测结果难以对应某个温度的困难。为解决该问题，Huang 等[29]提出使用相同电极材料、尺寸成比例缩小、单个电极对的模型电池来替代大型电池进行放电实验，以使放电过程中电池温度基本不变。模型电池的实验结果可以通过单位电极面积的等效内阻相等折算为大型电池的等效内阻。 Huang 等[29]还提出使用能量法测量等效内阻。根据能量守恒定律，在充电过程中，测试仪器向电池提供的能量 E cha 可分为三个部分：电池自身储存的能量 E bat ，不可逆产热和可逆产热；在相同倍率的放电过程中，电池放出的能量 E bat
集 成 技 术2014年24
内部的温度状态，特别是在电池大型化后，由于电芯导热系数不高，电池比热容较大，内外温度差异与分布更加明显。因此，为了全面了解大型电池的内外温度分布，验证热模型的模拟结果，需要开发电池内部的温度测量方法。
Li 等[28]在层叠式锂离子电池中预埋了多支热电偶，系统地研究了电池在不同散热环境(绝热、自然对流、强制对流)下以不同倍率放电时的内部温度分布及演化。实验结果表明，电池制作过程中预埋传感器未对电池的性能造成明显影响；对于厚度薄的层叠式锂离子电池，电极平面内的温度梯度远大于电极厚度方向的温度梯度。用热电偶预埋测量电池内部温度分布，为全面、严格验证电池热模型提供了可能。
4 电池热模拟指导电池热设计
通过比较不同结构、尺寸、热电参数下的电池热模拟结果，可以为电池热设计提供参考。本部分将从结构设计、尺度设计和极耳等关键热部件设计等方面介绍已有的一些热设计结论。
4.1 电池结构设计
Inui 等[17]采用了三维均一电流热模型，比较了相同容量和体积的方形卷绕式与方形层叠式电池的温度分布特点。模拟结果表明，扁平的层叠式电池在放电过程中的最高温度低于卷绕式电池，1C 放电过程中两款电池的内部最高温度相差 10℃以上；叠片式和卷绕式设计对电池内部温度分布的均匀性影响不大，1C 放电过程中每款电池内部的最大温差均在 2℃左右。
4.2 电池尺度设计
Al-Hallaj 等[13]采用圆柱式电池的一维径向模型，比较了依照长径比相同原则进行容量依次放大后的几款圆柱式电池在不同放电倍率下的径向温度差异；Inui 等[17]采用了三维均一电流热模型，比较了两款体积相同、容量相同但长厚比不同的方形卷绕式电池其温度分布情况的差异。
首先，电池尺度等比放大后，其同一放电倍率下的最高温升明显增加。Al-Hallaj 等[13]指出,当电池容量从 10 Ah 扩大至 100 Ah 时，其 C/2 放电倍率下的最高温升增长了 10℃以上。
其次，保持电池的体积与容量不变，改变电池的长厚比(对于圆柱式电池为长径比)也将影响电池的内部温度分布情况。Inui 等[17]将方形卷绕式电池的横截面从正方形变为面积相等的矩形(长厚比从 1:1 变为 4:1)后，电池从 100% SOC 采用 1C 放电至放空时的最高温度下降了约 3℃左右。
4.3 电池关键部件设计
在 18650 等小型电池中，极耳的作用主要是收集集流板的电流，并与外界实现电联接。极耳的个数、位置影响着电池的功率特性。对于能量型电池，常采用在极片两端加两片极耳的设计。对功率型电池，常需要在极片一侧设置多个极耳[30]。对于大型动力电池，极耳不仅影响电池的电特性，也对电池内部的温度分布有较大影响。Kwon 等[15]指出，电池放电初始，极耳附近电流密度大、温度高，然而，放电后期，极耳附近的温度却低于远离极耳的端部温度。Kwon 等认为，在放电初始时，极耳附近的电流较大、反应剧烈、产热较多、温升迅速，而当放电持续进行一段时间后，极耳附近区域的荷电状态明显低于其他部位，此时，远离极耳区域的电化学反应速率反而高于极耳附近区域，因此，在放电过程中后期，远离极耳的端部温度逐渐超过了极耳区域温度。
Kwon 等[15]还指出，极耳宽度增大时，电池在大倍率下的放电曲线更为平坦、放电后极板荷电状态的均一性也较好。但是，过大的极耳宽度将缩小两极耳间距、降低电流分布的均一性，因此，极耳的宽度存在合理的上下限范围，设计电池时应通过对比实验谨慎选取。
张剑波，等：车用动力锂离子电池热模拟与热设计的研发状况与展望1期25
在热模拟与验证实验方面：
(1)需要分析不同构型电池的温度分布特征，确定各自面临的主要热问题；
(2)分析产热、传热、散热三种能力的决定因素，以及三种能力的大小、匹配对电池温度分布的影响；
(3)建立适用于不同使用场合的不同复杂度的多种电池热模型；
(4)对计算结果进行多物理量的内部、分布式验证。
在电池热设计理论方面：
(1)在传热系统设计的通用准则上，结合电池的特殊性提出电池热设计的一般方法； (2)比较大型电池电芯内部并联与小型电池外部并联两种技术方案的优劣，确定电池大型化后的容量理论上限；
(3)针对混合动力汽车，插电式混合动力汽车和纯电动汽车的不同特点，提出适应于不同电动汽车用途的单体电池热设计方案；
(4)比较圆柱形、方形层叠式和方形卷绕式电池的结构特点，探寻不同构型电池在热特性上的本质优缺点。
参 考 文 献
[1] 张剑波, 卢兰光, 李哲. 车用动力电池系统的关键
技术与学科前沿 [J]. 汽车安全与节能学报, 2012, 3(2): 87-104.
[2] Adams D, Berdichevsky E, Colson T, et al.
Battery pack thermal management system: USA, US2009/0023056 A1 [P]. 2009-01-22.
[3] Saxon T. Plug in America’s tesla roadster battery
study [EB/OL]. [2013-12-25]. https://www.wendangku.net/doc/aa2486785.html,/surveys/batteries/tesla-roadster/PIA-Roadster-Battery-Study.pdf.
[4] Parrish R, Elankumaran K, Gandhi M, et al. Voltec
battery design and manufacturing [R]. 2011-01-1360, SAE International, 2011.
[5] I k e z o e M , H i r a t a N , A m e m i y a C , e t a l.
Development of high capacity lithium-ion battery
能量型层叠式动力电池中正负极极耳多设置在电池的同一侧，功率型则多设置在对侧。李等[28]提出，对于一款 25 Ah 能量型软包锂离子电池，设置在电池同一侧的正、负极极耳附近在放电过程中都是温度较高的区域，其中正极极耳附近温度更高，这是因为极耳在放电过程中起着汇聚电流的作用，靠近极耳区域的电流密度较大；另外，极耳会因为自身电阻而产生欧姆热，对极耳附近区域也起到了加热作用。两种因素综合作用使得极耳附近区域温度较高。由于正极极耳(铝)的电阻率大于负极极耳(铜镀镍)，正极集流体(铝)的电阻率也要大于负极集流体(铜)，因此正极极耳附近的温度还要高于负极极耳附近。
5 总结与展望
锂离子动力电池的热设计对于改善单体电池热特性，提高电池系统热安全性，降低热管理系统复杂性至关重要。通过整理、分析电池热设计领域的研究现状，我们认为在产热模型与测量方法、热模拟与验证及电池热设计理论三方面存在以下亟待解决的科学问题。在这些问题上的突破，可望大大提高动力电池热设计的能力。在产热模型与测量方法方面：
(1)电池大型化后，在内部物理量分布变得明显的情况下，产热率与过电压间的对应关系有待验证；工况复杂化后，频繁地起停会引发混合热等新现象。因此，大型动力电池在复杂工况下的产热规律未必能用简化后的 Bernardi 产热模型进行描述，有必要进行深入研究；
(2)在产热测量方法上，量压法测量熵系数的实验时间很长，有必要开发快速测量电池开路电压的方法；在不可逆热的测量中，需要比较已有的多种等效内阻测量方法；需要开发新方法测量混合热；此外，还需要对上述测量结果进行量热仪的验证。
集 成 技 术2014年26
for NISSAN LEAF [R]. 2012-01-0664, SAE
International, 2012.
[6] Al Hallaj S, Maleki H, Hong JS, et al. Thermal
modeling and design considerations of lithium-ion
batteries [J]. Journal of Power Sources, 1999, 83(1-
2): 1-8.
[7] Onda K, Ohshima T, Nakayama M, et al. Thermal
behavior of small lithium-ion battery during rapid
charge and discharge cycles [J]. Journal of Power
Sources, 2006, 158(1): 535-542.
[8] Khateeb SA, Amiruddin S, Farid M, et al. Thermal
management of Li-ion battery with phase change
material for electric scooters: experimental
validation [J]. Journal of Power Sources, 2005,
142(1-2): 345-353.
[9] Wu MS, Liu KH, Wang YY, et al. Heat dissipation
design for lithium-ion batteries [J]. Journal of
Power Sources, 2002, 109(1): 160-166.
[10] Chen YF, Evans JW. Thermal analysis of lithium-
ion batteries [J]. Journal of the Electrochemical
Society, 1996, 143(9): 2708-2712.
[11] Chen SC, Wan CC, Wang YY. Thermal analysis of
lithium-ion batteries [J]. Journal of Power Sources,
2005, 140(1): 111-124.
[12] Chen Y, Evans JW. Three-dimensional thermal
modeling of lithium-polymer batteries under
galvanostatic discharge and dynamic power
pro? le [J]. Journal of the Electrochemical Society,
1994, 141(11): 2947-2955.
[13] Al-Hallaj S, Selman JR. Thermal modeling of
secondary lithium batteries for electric vehicle/
hybrid electric vehicle applications [J]. Journal of
Power Sources, 2002, 110(2): 341-348.
[14] Pesaran A, Duong T. Electrothermal analysis of
lithium ion batteries [C] // The 23rd International
Battery Seminar & Exhibit, 2006.
[15] Kwon KH, Shin CB, Kang TH, et al. A two-
dimensional modeling of a lithium-polymer
battery [J]. Journal of Power Sources, 2006, 163:
151-157.
[16] Kim US, Shin CB, Kim CS. Modeling for the scale-
up of a lithium-ion polymer battery [J]. Journal of
Power Sources, 2009, 189(1): 841-846.
[17] Inui Y, Kobayashi Y, Watanabe Y, et al. Simulation
of temperature distribution in cylindrical and
prismatic lithium ion secondary batteries [J].
Energy Conversion and Management, 2007, 48(7):
2103-2109.[18] Dees DW, Battaglia VS, Belanger A. Electro-
chemical modeling of lithium polymer batteries [J].
Journal of Power Sources, 2002, 110(2): 310-320.
[19] Verbrugge MW. Primary current distribution in
a thin-film battery-application to power-density
calculations for lithium batteries [J]. Journal of
Electrostatics, 1995, 34(1): 61-85.
[20] Maleki H, Al Hallaj S, Selman JR, et al. Thermal
properties of lithium-ion battery and components [J].
Journal of the Electrochemical Society, 1999,
146(3): 947-954.
[21] Thermal hazard technology. Accelerating Rate
Calorimeter [EB/OL]. [2013-12-25]. http://
https://www.wendangku.net/doc/aa2486785.html,/products/
accelerating+rate+calorimeter.
[22] Thermal hazard technology. Isothermal Battery
Calorimeter [EB/OL]. [2013-12-25]. http://
https://www.wendangku.net/doc/aa2486785.html,/products/
isothermal+battery+calorimeter.
[23] 章熙民, 任泽霈, 梅飞鸣. 传热学 [M]. 北京: 中国
建筑工业出版社, 2007.
[24] Fleckenstein M, Fischer S, Bohlen O, et al. Thermal
impedance spectroscopy-a method for the thermal
characterization of high power battery cells [J].
Journal of Power Sources, 2013, 223: 259-267. [25] Zhang JB, Wu B, Li Z, et al. Simultaneous estimation
of multiple thermal parameters of large-format
laminated lithium-ion batteries [C] // IEEE Vehicle
Power and Propulsion Conference, 2013: 1-5. [26] Bernardi D, Pawlikowski E, Newman J. A general
energy-balance for battery systems [J]. Journal of
the Electrochemical Society, 1985, 132(1): 5-12. [27] Onda K, Kameyama H, Hanamoto T, et al.
Experimental study on heat generation behavior of
small lithium-ion secondary batteries [J]. Journal
of the Electrochemical Society, 2003, 150(3):
A285-A291.
[28] Li Z, Zhang JB, Wu B, et al. Examining temporal
and spatial variations of internal temperature in
large-format laminated battery with embedded
thermocouples [J]. Journal of Power Sources, 2013,
241: 536-553.
[29] Huang J, Zhang JB, Li Z, et al. Comparison and
validation of methods for estimating heat generation
rate of large-format lithium-ion batteries [J]. Journal
of Thermal Analysis and Calorimetry, accepted. [30] Thomas BR. 电池手册 [M]. 汪继强, 刘兴江, 等译.
北京: 化学工业出版社, 2007.
汽车用动力锂离子电池发展现状时间
汽车用动力锂离子电池发展现状时间 1车用锂离子电池材料 1. 1理想的车用锂离子电池正负极材料要求 电池材料的物理结构和化学组成决定了它的性能,理想的车用锂离子电池材料应具备以下特征: (1) 具有层状或隧道的晶体结构,以利于锂离子的嵌入和脱出,以保证锂离子电池的循环寿命;(2)充放电过程中,应有尽可能多的锂离子嵌入和脱出,使电极具有较高的电化学容量; ( 3)在锂离子进行嵌脱时,电池有较平稳的充放电电压; (4)锂离子应有较大的扩散系数,以减少极化造成的能量损耗,保证电池有较好的快充放电性能; (5)材料应价格便宜,对环境无污染,质量轻,可回收。 1. 2车用锂离子电池正极材料 目前锂离子电池正极材料主要有:锂钴氧化物、锂镍氧化物、锂锰氧化物、磷酸铁锂等,负极材料主要有石墨、钛酸锂等。不同锂离子电池正极材料性能比较见表1。 从整车安全和电池成本考虑,磷酸铁锂是最有可能在汽车用动力电池上应用的锂电池正极材料,其优点有: (1) 安全性好:稳定,即使在过充电情况下也不会产生游离氧,不和电解液反应; 可以放电到0 V,电池无大的损伤;与有机电解液反应活性低;热力学稳定状态, 400 ℃以下无变化。 (2) 稳定性高:充放电过程中,晶体结构不会发生变化;三维结构, L i +二维移动,利于锂的嵌入;充电电压低,电解液更稳定,电池副反应少;循环寿命长。 (3) 环保:整个生产过程清洁无毒,所有原料都无毒。 (4) 价格便宜:磷酸盐采用磷酸源和锂源以及铁源为材料,价格便宜。 但磷酸铁锂材料也存在以下缺点: (1) 导电性差:磷酸铁锂不能得到大范围应用的主要问题,需往磷酸铁锂颗粒内部掺入导电碳材料或导电金属微粒,或颗粒表面包覆导电碳材料,提高材料的电子电导率。 (2) 振实密度较低:一般只能达到1. 3～1. 5,该缺点决定了在小型电池如手机电池等没有优势,主要用来制作动力电池。 (3) 电压平台低:一般为3. 2 V。 目前锂铁电池正极生产技术有以下三种: (1)在粉体颗粒表面以碳元素涂布; (2)用金属氧化物包覆颗粒; (3)采用纳米制程技术细化材料颗粒,使之微粒化。 2车用锂离子电池系统 车用锂离子电池系统一般由电芯及电池组、电池管理系统(BMS) 、高压电安全系统(直流接触器、熔断器、预充电电阻) 、冷却系统和检测单元(电流传感器、电压传感器和温度传感器)等组成,如图1所示。 2. 1电芯及电池组 一个典型的锂离子电芯主要包括正极片、负极片、正负极集流体、隔膜纸、外壳及密封圈、盖板等,常用电芯形状主要有圆柱形和方形。 为了满足整个电池系统的电压、能量和功率要求,电池组一般是由若干个电芯按照串联或并联的方式组合起来,每个电芯之间由导线连接,同时,为了对电芯的温度、电流、电压、荷电状态(SOC)等信息进行实时监测,又可以把电池组分成若干个模块,各电芯和模块之间以一定方式科学合理组合,保证整个电池组的电性能、热平衡和散热要求。 2. 2电池管理系统BMS 电池管理系统(BMS)用来监控和保护电池的运行状态,应该能精确检测电池的参数,包括:单体电压、模块电压、电流、温度。利用电池模块和电池系统的信息计算并报告荷电状态SOC,寿命状态SOH ( State Of Health) ,当前可用充放电功率,并执行对接触器的控制。BMS系统由BMU(Battery Module Unit,又名
锂离子电池设计原理教材
锂离子电池原理及设计教材 原理篇 电池原材料 化工类材料：正极：钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、三元材料 负极：人造石墨、中间相碳微球（沥青基）、针状焦、改性天然石墨 其他：隔膜、电解液、导电剂、PVDF、NMP、草酸、SBR、CMC、高温胶纸、铜箔、铝箔等 五金类材料：钢壳、铝壳、盖帽、隔圈、铝带、镍带、铝镍复合带等、铝塑膜等电池原材料是决定电池性能的最重要的因素，电池性能的提升归根结底来自于电池材料的优化及更新。 锂离子电池反应机理 锂离子电芯的反应机理是随着充放电的进行，锂离子在正负极之间嵌入脱出，往返穿梭电芯内部而没有金属锂的存在，因此锂离子电芯更加安全稳其反应示意图如下所示： 电芯的正极是LiCoO2加导电剂和粘合剂，涂在铝箔上形成正极板，负极是层状石墨加导电剂及粘合剂涂在铜箔基带上，目前比较先进的负极层状石墨颗粒已采用纳米碳。 根据上述的反应机理，正极采用LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O2等，其中LiCoO2是一种层状结构很稳定的晶型，但当从LiCoO2拿走XLi后，其结构可能发生变化，但是否发生变化取决于X的大小。通过研究发现当X>0.5时Li(1-X)CoO2的结构表现为极其不稳定，会发生晶型瘫塌，其外部表现为电芯的电压及安全性能。所以电芯在使用过程中应通过限制充电电压来控制Li1-XCoO2中的X值，一般充电电压不大于4.2V。那么X小于0.5 ，这时Li1-XCoO2的晶型仍是稳定的。负极C6其本身有自己的特点，当第一次化成后，正极LiCoO2中的Li被充到负极C6中，当放电时Li回到正极LiCoO2中，但化成之后必须有一部分Li 留在负极C6中，以保证下次充放电Li的正常嵌入，否则电芯的寿命很短，为了保证有一部分Li留在负极C6中，一般通过限制放电下限电压来实现。所以锂电芯的安全充电上限电压≤4 .2V，放电下限电压≥2.5V。 锂离子电池的主要制造过程 Li-ion电池的工艺技术比较严格、复杂，这里只能简单介绍一下其中的几个主要工序。
2020年(发展战略)中国国家计划专家谈全球锂离子动力电池的发展潜力
（发展战略）中国国家计划专家谈全球锂离子动力电池的发展潜力
中国国家“863”计划专家谈全球锂离子动力电池的发展潜力 7月16～18日于北京举行的“第十六届中国电动车辆学术年会暨第二届电动汽车产业发展战略研讨会”上，中国国家“863计划”动力电池测试中心主任王子冬从市场和技术层面全面分析了全球锂离子动力电池的发展潜力。他指出，全球锂离子动力电池市场正处于壹个重大转型期，于电动车（EV）市场需求带动下，预计该市场规模于未来5年内将超过2000亿元人民币。 王子冬首先以日产绿叶（Leaf）电动车为例，介绍了锂离子动力电池的市场需求情况。该车将于2010年秋季上市，且计划于2010年生产5万辆，2012年生产20万辆。以锂离子动力电池产量来见，每辆绿叶的电池容量为24kWh,20万辆的容量相当于48亿kWh。这是目前全球手机锂离子电池30亿kWh市场的1.6倍。即壹款汽车就能够完全改变整个市场状态。目前，全球主要汽车制造商均已宣布要大规模生产采用锂离子电池的电动车，而日产只是其中壹家而已。 诱人的行业前景吸引了业内外大量投资 王子冬指出，电动汽车的量产为锂离子电池产业带来了重要的发展机会。按照上述测算，几年之内，锂离子动力电池市场将超过全球手机锂离子电池市场的规模。这种改变将引发关联制造设备和厂房的新壹轮投资，同时，众多新进入锂离子动力电池及材料的厂商将使关联领域的技术竞争更趋激烈。 受到诱人行业前景的吸引，很多来自不同行业的厂商将目标定位于电动汽车市场，欲于锂离子动力电池商机中分壹杯羹。 例如，索尼于2009年11月进入了电动汽车和大容量蓄电池领域，且表示未来几年内将于量产设施上投资1000亿日元。三洋电机将于2015年前投资800亿日元，松下也准备于2012年前投入1230亿日元。另外，三菱重工于其长崎造船厂也投资了约100亿日元建立实验基
锂电池行业发展现状及未来发展前景预测精编版
锂电池行业发展现状及未来发展前景预测 公司内部编号：（GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-
2017年中国锂离子电池行业发展现状分析及未来发展前景预测 核心提示：全球锂离子电池行业呈现三国鼎立的竞争格局。由于整个二次电池的产业链几乎已经转移至亚洲，在中国、日本、韩国相继扩大生产的背景下， 2016 年中国、韩国、日本三国占据了全球锂电池电芯产值总量的 98.11%。三国的竞争策略各不相同。日本竞争全球锂离子电池行业呈现三国鼎立的竞争格局。由于整个二次电池的产业链几乎已经转移至亚洲，在中国、日本、韩国相继扩大生产的背景下， 2016 年中国、韩国、日本三国占据了全球锂电池电芯产值总量的 98.11%。三国的竞争策略各不相同。日本竞争策略上关注技术领先。韩国更偏重于消费型锂离子电池的发展。中国锂离子电池市场规模在全球市场的份额呈现逐年上升的态势。 2010-2020 年中国及全球锂电产值 数据来源：公开资料整理国内锂离子电池市场的发展处于行业的高速增长期。 2010 年至2016 年我国锂离子电池下游应用占比呈现消费型电池占比逐年下降、动力类占比逐年提升的格局。 2016 年受消费电子产品增速趋缓以及电动汽车迅猛发展影响，我国锂离子电池行业发展呈现出“一快一慢”新常态。 2016 年，我国电动汽车产量达到 51.7 万辆，带动我国动力电池产量达到 33.0GWh，同比增长 65.83%。随着储能电站建设步伐加快，锂
离子电池在移动通信基站储能电池领域逐步推广， 2016 年储能型锂离子电池的应用占比达到 4.94%。 2010-2016 年我国锂离子电池下游应用占比 数据来源：公开资料整理业务发展方向契合政策，发展前景良好。我国锂离子电池材料及设备行业平均利润水平总体上呈现平稳波动态势，在不同应用领域及细分市场行业利润水平存在差异。一般而言，在低端负极产品和涂布机领域，门槛低，竞争充分，利润水平相对较低。而中高端负极材料、涂布机以及新兴的涂覆隔膜、铝塑包装膜，产品技术含量高，在研发、工艺改善、客户积累、资金投入等方面进入壁垒较高，附加价值较高，优质企业能够在该领域获得较好的利润率水平。 全球负极材料产业集中度极高，江西紫宸全球份额持续提升。目前锂离子电池负极材料生产企业主要在中国和日本，两国总量占全球负极材料产销量 90%以上。负极材料产品市场呈现出明显的寡头垄断格局。2015 年前五强贝特瑞、日立化成、江西紫宸、上海杉杉、三菱化学的全球市场份额分别是20%、18%、13%、10%、7%，全球前五大企业市场份额合计占比为 68%。江西紫宸 2016 年全球份额提升至 10.5%，国内份额提升至 14.8%，预计 2017 年份额维持提升趋势。江西紫宸国内排名前三，行业集中度有望进一步提高。目前国内锂电池负极材料生产企业中：贝特瑞、杉杉科技、江西紫宸为行业前三名，处于行业领先地位。
叠片式聚合物锂离子电池设计规范
一、叠片式聚合物锂离子电池设计规范 1. 设计容量 为保证电池设计的可靠性和使用寿命，根据客户需要的最小容量来确定设计容量。 设计容量（mAh）= 要求的最小容量×设计系数（1） 设计系数一般取1.03~1.10。 2. 极片尺寸设计 根据所要设计电池的尺寸，确定单个极片的长度、宽度。 极片长度Lp： Lp = 电池长度－A－B （2） 极片宽度Wp： Wp = 电池宽度－C （3） 包尾极片的长度Lp′： Lp′= 2Lp+ T'-1.0 （4） 包尾极片的宽度Wp′： Wp′= Wp-0.5 （5） 其中： A —系数，取值由电池的厚度T决定，当 （1）T≤3mm时，对于常规电芯A一般取值4.5mm，大电芯一般取值4.8mm； （2） 3mm＜T≤4mm时，对于常规电芯A一般取值4.8mm，大电芯一般取值5.0mm； （3） 4mm＜T≤5mm时，对于常规电芯A一般取值5.0mm，大电芯一般取值5.2~6.0mm； （4） 5mm＜T≤6mm时，对于常规电芯A一般取值5.2mm, 大电芯一般取值5.4~6.0mm。
B —间隙系数，一般取值范围为3.6~4.0mm； C —取值范围一般为2.5~2.6mm（适用于双折边）； T'—电芯的理论叠片厚度，T'的确定见6.1节. 图1.双面极片、单面正极包尾极片示意图 3. 极片数、面密度的确定： 确定极片的数量N，并根据电池的设计容量来确定电极的面密度，电池的设计容量一般由正极容量决定，负极容量过剩。在进行理论计算时，一般正极活性物质的质量比容量取140mAh/g，负极活性物质的质量比容量取300mAh/g。 N =（T-0.2）/0.35±1（6） 注：计算时N取整，并根据面密度的值来调整N。 S 极片 = Lp×Wp（7） C 设 = C 正比 ×S 极片 ×N×ρ 正 ×η 正 （8） C 负 = C 设 ×υ（9） = C 负比×S 极片 ×N×ρ 负 ×η 负 （10） 其中： S 极片 —单个极片的面积； C 正比 —正极活性物质的质量比容量，一般取值140mAh/g； η正—正极活性物质的百分含量； ρ正—正极极片的双面面密度（g/m2）； C 负 —负极的设计容量； υ—负极容量过剩系数，一般常规电池取值1.00~1.06；DVD电池以及容量大于2000mAh的取值1.05~1.12； C 负比 —负极活性物质的质量比容量，一般取值300mAh/g；
车用动力锂离子电池热模拟与热设计的研发状况与展望
第 3 卷 第1期2014年1月 集 成 技 术 JOURNAL OF INTEGRATION TECHNOLOGY Vol. 3 No. 1 Jan. 2014 收稿日期：2013-11-20 基金项目：国家自然科学青年基金项目(51207080)，清华大学校自主课题(2011Z01004)。 作者简介：张剑波，教授，博士研究生导师，研究方向为车用燃料电池与锂离子电池；吴彬，硕士研究生，研究方向为锂离子电池的热模拟和热设计；李哲(通讯作者)，博士，研究方向为动力电池的热模拟与热设计、老化模型与状态预测，E-mail ：lizhe1212@https://www.wendangku.net/doc/aa2486785.html, 。 车用动力锂离子电池热模拟与热设计的 研发状况与展望 张剑波?吴?彬?李?哲 (清华大学汽车安全与节能国家重点实验室 北京 100084) 摘?要?车用动力锂离子电池的热相关问题是决定电动汽车性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。文章比较了市场上三款典型电动汽车的热管理方案，阐述了单体电池热设计的重要性，系统介绍了电池热设计的基础方法——电池热模拟，概述了应用电池热模拟指导电池热设计的尝试与结论，最后整理出电池热模拟及热设计中需要突破的关键问题 。 关键词?锂离子电池；热模拟；热设计；热管理；电动汽车中图分类号?U 464.9 文献标志码?A Thermal Modeling and Thermal Design of Iithium-Ion Batteries for Automotive Application: Status and Prospects ZHANG Jianbo WU Bin LI Zhe ( State Key Laboratory of Automotive Safety and Energy , Tsinghua University , Beijing 100084, China ) Abstract Thermal issues of lithium-ion batteries for automotive application are key factors affecting the performance, safety, life and cost of electric vehicles. In this work, the thermal management systems of three typical electric vehicles were analyzed to identify the importance of the thermal design for the single batteries. Special attention was paid to the review of the thermal modeling, which served as the fundamental method for the thermal design. Finally, the directions for further researches on the thermal modeling and thermal design were summarized. Keywords lithium-ion battery; thermal modeling; thermal design; thermal management; electric vehicle 1 引?言 汽车电动化是世界汽车产业发展的重要趋势，也是中国汽车产业发展的战略选择。制约电动汽车大规模商业化应用的瓶颈技术是大型动力 电池，而电池的热相关问题是决定其使用性能、 安全性、寿命及使用成本的关键因素。 首先，锂离子电池的温度水平直接影响其使用中的能量与功率性能。温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减，而在过低温度下(如低于 0℃)对电池进行充电，则可能引发瞬间的电
锂离子电池设计总结
锂离子电池设计总结 （一）液锂电池设计 （1）根据壳子推算卷芯 1、核算容量：（设计最低容量= average * 0.935） 2、极片宽度： 隔膜宽度= 壳子高- 0.6 - 2 - 0.3 - 0.5 图纸高壳子底厚盖板厚绝缘垫厚余量 负极片宽度= 隔膜纸宽度- 2mm 正极片宽度= 负极片宽度- （1~2mm） 注：核算后正负极片宽度要去查找分切刀，最好有对应分切刀；箔材的选择也要依分切刀而定。比如：40mm的分切刀，可以一次分裁8片，则箔材尺寸应该为40*8+(10~15余量)=330~335mm，若没有合适的也可以选择40*7+（10~15mm）的箔材。 3、卷芯宽度： 卷芯设计宽度= 壳子宽度- 0.6 -（0.5～1.5） 图纸宽度两层壳壁厚余量 4、卷芯厚度： （1）卷芯设计厚度= 壳子厚度- 0.6 - 0.6 图纸厚度两层壳壁厚余量 （2）卷芯设计厚度= （规格厚度–0.2 –0.6）/ 1.08 规格书厚度max 余量两层壳壁厚膨胀系数 5、卷尺宽度： 卷尺= 卷芯宽–卷芯厚–卷尺厚（0.5mm）–（1.5～2.5）余量 6、最后根据（2、3、4）进行调整、确认。 7、估算卷芯/电芯最终尺寸 卷芯厚度= 正极片厚+ 负极片厚+ （隔膜厚*2） 卷芯宽度= 卷尺宽+ 卷尺厚+ 卷芯厚+（1～2.5）余量 最终电芯厚度= 卷芯厚度* 1.08 + 壳子厚度+（0.2～0.5） 层数单层厚度卷芯厚卷芯厚* 1.08 +（0.3～0.4）≤规格要求 （二）电池设计注意事项： 1、极耳距极片底部≤极片宽度*1/4 2、极耳外露≥12mm~15mm 负极耳外露：6~10mm 3、小隔膜= 加垫隔膜处光泊区尺寸+（2~3mm） 4、壳子底部铝镍复合带尺寸： 4mm * 13mm * 0.1mm （当壳子底部宽w ≥7mm时） 3mm * 13mm * 0.1mm （当壳子底部宽w ＜7mm时） 5、极片称重按涂布时箔材和敷料计算
动力锂离子电池及其负极材料的现状和发展
动力锂离子电池及其负极材料的现状和发展 2010-11-10 14:45:06 中国石墨碳素网 文/苗艳丽杨红强岳敏 天津市贝特瑞新能源材料有限责任公司 随着汽车行业的发展，石油、天然气等不可再生石化燃料的耗竭日益受到关注，空气污染和室温效应也成为全球性的问题。为解决能源问题、实现低碳经济，基于目前能源技术的发展水平，电动汽车技术逐渐成为全球经济发展的重点方向，美国、日本、德国、中国等国家相继限制燃油车使用，大力发展电动车。作为电动汽车的核心部件——动力电池也迎来了大好的发展机遇。动力电池是指应用于电动车的电池，包括锂离子电池、铅酸电池、燃料电池等，其中，锂离子电池因具有比能量高、比功率大、自放电少、使用寿命长及安全性好等特性，成为目前各国发展的重点。 国外政府及企业在动力锂离子电池研发上均做出了很大的努力。我国的锂离子电池产业起步虽较晚，但发展速度非常快，同时，政府给予了大力的支持。“十一五”期间，“863”电动汽车重大专项对混合动力（HEV）、外接充电式混合动力（PHEV）用锂离子电池关键材料和电池进行了专门的研究。 与锂离子电池其他部件相比，锂离子电池负极材料的发展较为成熟。在商业应用中，石墨类碳材料技术较为成熟，市场价格也比较稳定，但随着锂离子动力电池对能量密度、功率密度、安全等性能的要求不断提升，硬碳、钛酸锂（Li4Ti5O12）、合金等其他材料也相继成为研究热门。 一、动力锂离子电池负极材料简介 1.动力锂离子电池负极材料特性 锂离子电池由正极、负极、电解液、隔膜和其他附属材料组成。锂离子电池负极材料要求具备以下的特点：①尽可能低的电极电位；②离子在负极固态结构中有较高的扩散率；③高度的脱嵌可逆性；④良好的电导率及热力学稳定性；⑤安全性能好；⑥与电解质溶剂相容性好；⑦资源丰富、价格低廉；⑧安全、无污染。 2.动力锂离子电池负极材料主要类型 早期人们曾用金属锂作为负极材料，但由于存在安全问题没有大规模商业应用。目前，对锂离子电池负极材料的研究较多有：碳材料、硅基材料、锡基材料、钛酸锂、过渡金属氧化物等。本文将主要介绍3类负极材料：碳材料、合金材料（锡（Sn）、硅（Si）等）和钛酸锂。 （1）碳材料 碳材料是人们最早开始研究并应用于锂离子电池生产的负极材料，至今仍然为大家关注和研究的重点。碳材料根据其结构特性可分成3类：石墨、易石墨化碳及难石墨化碳（也就是通常所说的软碳和硬碳）。软碳主要有中间相炭微球、石油焦、针状焦、碳纤维等；硬碳主要有树脂碳(如酚醛树脂、环氧树脂、聚糠醇PFA-C 等)，有机聚合物热解碳(包括聚乙烯醇基、聚氯乙烯基、聚丙烯腈基等)以及碳黑等。由于软碳与石墨的结晶性比较类似，一般认为它比硬碳更容易插入锂，即更容易充电，安全性也更好些。 石墨类碳材料技术比较成熟，在安全和循环寿命方面性能突出，并且廉价、无毒，是较为常见的负极材料。常规锂离子电池负极材料包括天然石墨、天然石墨改性材料、中间相炭微球和石油焦类人造石墨。天然石墨和天然石墨改性材料价格比较低，但是在充放电效率和使用寿命方面有待进一步提高。中间相炭微球结构特殊，呈球形片层结构且表面光滑，直径在5～40μm之间，该材料独特的形貌使其在比容电量（可达到330mAh/g以上）、安全性、放电效率、循环寿命（循环次数达到2000次以上）等方面具有显著优势，但是成本有待降低。石油焦类的产品在放电效率和循环寿命方面比较突出，但存在着高成本和制备工艺复杂的问题。 近年来，随着研究工作的不断深入，研究者发现通过对石墨和各类碳材料进行表面改性和结构调整，或使石墨部分无序化，或在各类碳材料中形成纳米级的孔、洞和通道等结构，有利于锂在其中的嵌入－脱
18650锂电池生产工艺设计2
18650锂电芯诞生全过程揭秘（图） 2014-12-01 10:47:42来源：充电头 导读： 18650是目前最常见的锂电封装方式，无论是当下最流行的三元材料，还是国家力推的磷酸铁锂，以及尚未普及的钛酸锂，均有18650的规格。18650型电芯，采用Cylindrical圆柱形封装方式，这种电芯直径18mm，长度65mm，广泛应用于充电宝、电动车、笔记本、强光手电筒等领域。 OFweek锂电网讯：锂电池是目前数码领域使用最多的电池。其最突出的优点是能量密度高，适用于非常注重体积、便携的数码产品。同时，相对于以往的干电池，锂离子电池可以循环利用，在环保方面也有优势。锂离子电池的正负极材料都可以吸收、释放锂离子。但是锂离子在正极和负极中的化学势能有所不同。负极中的锂离子化学势能高，正极中的锂离子化学势能低。锂离子放电时，负极中存储的锂离子释放出来，被正极所吸收。由于负极中锂离子的化学势能高于正极，这部分势能差就以电能的形式释放出来。充电过程则是上述过程的逆转，将正极中的锂离子释放到负极中。由于这种锂离子在正负极中的来回迁移，锂离子电池又被称为摇椅电池。 18650是目前最常见的锂电封装方式，无论是当下最流行的三元材料，还是国家力推的磷酸铁锂，以及尚未普及的钛酸锂，均有18650的规格。18650型电芯，采用Cylindrical圆柱形封装方式，这种电芯直径18mm，长度65mm，广泛应用于充电宝、电动车、笔记本、强光手电筒等领域，这类封装的好处是规格统一，方便自动化、规模化生产，具有机械强度高、耐冲击性强、良品率高等特点；此外还有Prismatic方形软包封装，常见于手机和平板电脑，这类封装最直接的好处是轻薄，体积小，便携。 在笔记本电脑时代，18650电芯还只是数码产品的幕后英雄。随着智能手机和平板等智能设备的普及，移动电源成为了人们出行必不可少的装备，18650也得以开始从幕后走向前台，被大众所熟知。那么，看似简单的18650电芯是如何诞生？它有什么秘密呢？接下来，让我们一起去探索它的诞生过程。近日笔者有幸进入东莞一家电芯厂拜访学习，将从涂布、组装、测试三方面图文并茂，为大家介绍18650电芯的诞生过程。 电芯的生产过程一：涂布
锂离子电池技术发展现状与趋势
锂离子电池技术发展现状与 趋势
一、文献综述 1、前言 现阶段，日本、韩国、美国等国家引领锂离子动力电池技术的发展。日本的行业技术水平具有领先优势，韩国的动力电池制造能力处于领先地位，美国则具有引领前沿的科研能力。 2、国外发展现状 2·1日本 2·11 2009年，日本政府推出了RISING计划(创新型蓄电池尖端科学基础研究事业)和U～EAD项目(汽车用下一代高性能电池系统)，并于2013年更新了动力电池技术发展路线图(RM2013)，具体指标有2020年电池的续航里程实现250～350km·电池系统总电量达到25～35kW·h，电池能量密度实现250Wh· kg-1，功率密变达到1500W·kg-1，循环寿命达到1000-1500次，价格成本降低到2万日元/W·h。RM2013指明了电极材料的发展方向，正极材料要发展xLiMn03·(1～x)LiMO2(M=Ni，Co，Mn，0≤x≤1)、LizMSi0s、LiNiosMn1s04、LiCnP04、Li2MSO·F、LiMO2(M=Ni，Co，Mn)；负极材料要发展Sn～CoC合金，Si基负极包括Si/C和Si0，以及Si基合金。 2·12日本具有代表性的锂离子动力电池企业为松下电池公司。松下是动力电池行业的领导者，作为Tesla最主要的动力电池供应商，凭借Tesla的发展稳居市场领导者地位，全球市场份额在20%左右。目前松下电池主要给ModelS和MndelX提供18650圆柱电池，正极采用镍钴铝三元材料(NCA)，负极使用硅碳复合材料，单体能量密度可达252Wh·kg-1，而即将使用在Mode13上的21700圆柱形电池单体能量密度更是提高到300Wh·kg-1·是目前行业内能量密度最高的电池。 2·2韩国 2·21 2011年，韩国启动了包含锂离子电池关键材料、应用技术研究、评价及测试基础设施以及下一代电池研究的二次电池技术研发项目。LG化学和三星SDI是具有代表性的韩国锂离子动力电池企业，也是动力电池领域的后起之秀，两者凭借先
电芯正负极的容量匹配设计是个难题,讲明白可不是件容易的事
电芯正负极的容量匹配设计是个难题，讲明白可不是件容易的事 锂电前沿原创作品：网上已有较多的N/P的文章，内容非常不错，也非常有深度。比如：锂圈人的《锂电池设计的N/P比》（见文末延伸阅读）的文章和锂想生活的《Overhang设计对锂电池性能的影响》（见文末延伸阅读）的文章。但是，从业新手普遍对文章中提到的传统石墨负极锂离子电池的N/P设计的实例运用和钛酸锂负极锂电池的N/P比两个问题感到迷茫。本文着重讲述这两个问题，当然由于水平所限，讲述不足的地方，请大牛多多指教。 正文：在设计锂电池时，正确计算正负极容量合理的配比系数非常重要。对于传统石墨负极锂离子电池，电池充放电循环失效短板主要在于负极侧发生析锂、死区等，因此通常采用负极过量的方案。在这种情况下，电池的容量是由正极容量限制，负极容量/正极容量比大于1.0（即N/P 比>1.0）。如果正极过量，在充电时，正极中出来的多余的锂离子无法进入负极，会在负极表面形成锂的沉积以致生成枝晶，使电池循环性能变差，也会造成电池内部短路，引发电池安全问题。因此一般石墨负极锂电池中负极都会略多于正极，但也不能过量太多，过量太多会消耗正极中的锂；另外也会造成负极浪费，降低电池能量密度，提高电池成本。
对于钛酸锂负极电池，由于LTO负极结构较稳定，具有高的电压平台，循环性能优异且不会发生析锂现象，循环失效原因主要发在正极端，电池体系设计可取的方案是采用正极过量，负极限容（N/P 比<1.0），这样可以缓解当电池接近或处于完全充电状态时在高电位区域正极电位较高导致电解质分解。 图1、石墨负极不足和负极过量时电池性能趋势图 传统石墨负极锂离子电池 N/P比的计算实例 N/P比（Negative/Positive）是指负极容量和正极容量的比值,其实也有另外一种说法叫CB（cell Balance）。 一般情况下，电池中的正负极配比主要由以下因素决定： ①正负极材料的首次效率：要考虑所有存在反应的物质，包括导电剂，粘接剂，集流体，隔膜，电解液。 ②设备的涂布精度：现在理想的涂布精度可以做到100%，如果涂布精度差，要加以考虑。 ③正负极循环的衰减速率：如果正极衰减快，那么N/P比设计低些，让正极处于浅充放状态，反之如果负极衰减快，那么N/P比高些，让负极处于浅充放状态 ④电池所要达到的倍率性能。
关于-锂离子动力电池组的成本分析
关于锂离子动力电池的成本分析 一、锂离子动力电池的目标市场 锂离子电池由于工作电压高、储能较大、无记忆性和质量轻等优势发展迅速，一直在移动通讯、笔记本电脑等电器上大量使用；近年来随着新能源汽车的推广，锂离子电池被认为是最有效的能量工艺装置；同时新能源（太阳能、风能）并网发电站项目建设步伐加快，锂电池组为代表的储能技术成为核心发展的对象。 针对电动汽车使用的电池以功率型电池为主，其特点是：电池的放电倍率很大，那么在设计过程中就要注意减小电池的内阻；在极片的选取上，高功率型的电池极片要厚些，在涂敷的厚度上，高功率型的电池极片要涂得薄些，这样锂离子和电子在电阻相对较大的电极活性物质上迁移的距离小，总内阻减小，可以支持大电流，以达到高功率的要求； 针对储能电池以能量型电池为主，其特点与功率电池相反。对于高能量型电池，放电的倍率较小，那么在综合考虑内阻和容量的时候可以把容量排在前面，当然在增大容量的过程中也要尽可能地减小内阻。 二、锂离子动力电池组的产业链状况
结合项目目前的状况，这里重点讨论电芯的成本情况，因为作为一个电池组（电池包），电芯是基础，多个电芯串并联组成电池组，多电池组串并联组成电池包，然后装在电动车上使用或做储能电源。而且其成本特性属于变动成本，后期电池组装过程中更多的与设备、软件等固定成本相关。电芯的关键是：正极（阴极）、负极（阳极）、电解液和隔膜。 三、锂离子电池的成本分析 1、正极（阴极）材料：锂离子电池的主要构成材料包括电解液、隔离材料、正负极材料等。正极材料占有较大比例（正负极材料的质量比为3: 1~4：1）,因此正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能，其成本也直接决定电池成本高低。目前锂离子动力电池场上主要使用以下五种材料：
锂电行业发展现状
2016年中国锂电池行业发展现状及发展趋势预测 一、中国锂电池市场总体规模 自1991年全球第一只商业化锂离子电池由日本索尼推向市场以来，锂离子电池产业发展已走到其第25个年头。经过20多年的发展，锂离子电池市场规模从无到有，先后超越镍镉电池、镍氢电池等其他二次电池而发展成为仅次于铅酸电池的第二大二次电池产品。欧洲知名产研机构Avicenne Energy发布的统计数据显示，从1990年至2012年间，锂离子电池市场规模从万kWh(1990年还处在试应用阶段)快速发展到万kWh(注：与国内统计的数据有所不同，主要原因是该机构对中国情况不是很了解)，年均复合增长率高达49%，仅次于铅酸电池的亿kWh。该机构的数据显示，2000年之前10年的锂离子电池市场规模的年均复合增长率高达%，之后10年为年均%。 从2010年至2014年，比传统功能手机更耗电的智能手机以及平板电脑、电动汽车等新兴市场的崛起，推动了锂离子电池市场的快速发展和市场普及。到2014年全球锂离子电池市场规模快速发展到万kWh，是2010年的3倍多。在全球经济总体处于低谷徘徊的情况下，如此高速增长尤为难得。 2015年，全球新能源汽车销量为73万辆，同比增长108%；锂电池产量也从2014 年72GW，升至100GW，同比增长40%；动力电池在锂电池产量中的占比也由2014 年的14%快速提升到2015 年的28%。 全球锂电池产量及增速
对于未来市场规模的预期，在综合考虑各种因素的情况下，真锂研究和中国电池网在去年预期的基础上有所调低，预计2020年全球锂离子电池市场规模将会超过2亿kWh，21世纪第二个10年的年均复合增长率接近25%。与此同时，铅酸电池市场规模到2020年前后预计将下降到2010年时亿kWh左右的水平。此消彼长，大约在2022年或2023年前后，锂离子电池就将超越铅酸电池而成为市场用量最大的二次电池产品。 2010-2020年中国锂电池市场规模(单位：万kWh) 锂离子电池自诞生之日起，就在抢占其他二次电池的市场份额，同时还在创造新的市场需求。锂离子电池首先切入手机、数码相机、笔记本等消费类电子产品市场，用了几年时间迅速一统天下，而镍镉电池、镍氢电池则快速退出这个市场。在目前镍镉电池用量最大的电动工具市场，2014年锂离子电池以60%的市场份额远超镍镉电池，而且市场份额还在进一步扩大。在目前镍氢电池用量最大的混合动力汽车(HEV)市场，占据85%市场份额的丰田和本田(丰田70%+本田15%)已开始采用锂离子电池，且用量逐步扩大。 我国锂电池动力领域占比
如何选择动力锂电池的正极材料及安全性分析
如何选择动力锂电池的正极材料及安全性分析 目前，在锂离子电池中使用量最多的正极材料有以下几种：钴酸锂（LiCoO2），锰酸锂（LiMn2O4），镍钴锰酸锂（LiCoxNiyMnzO2）以及磷酸铁锂（LiFePO4）。究竟选择哪种正极材料的锂电池？下文会做详细地分析。 测试锂离子电池的安全问题，过充（指充电电压超过其充电截止电压，对锂离子电池来说，一般可以将10V/节定为过充电压）是一个很好的方法。谈到过充，我们应该首先了解一下锂离子电池的充电原理（如图1所示）。锂离子电池的充电过程是Li 从正极跑出来，通过电解液游到负极并得到电子，嵌入到负极材料中，而放电的过程则相反。 衡量正极材料安全性主要考验： A：容不容易在充电时形成枝晶。 锂离子电池的充电过程就是Li 从正极跑出来，通过电解液游到负极被还原并嵌入到负极材料中；放电的过程则相反，负极材料中的锂被氧化，通过电解液，嵌入正极材料。 基于循环性地考虑，钴酸锂（LiCoO2 ）材料的实际使用容量只有其理论容量的二分之一，即使用钴酸锂作为正极材料的锂离子电池在正常充电结束后（即充电至截止电压4.2 V左右），LiCoO2正极材料中的Li 将还有剩余。可用以下的简式表示：LiCoO2→0.5Li Li0.5CoO2 （正常充电结束）。此时如果充电电压继续升高，那么LiCoO2正极材料中的剩余的Li 将会继续脱嵌，游向负极，而此时负极材料中能容纳Li 的位置已被填满，Li 只能以金属的形式在其表面析出。一方面，金属锂的表面沉积非常容易聚结成枝杈状锂枝晶，从而刺穿隔膜，造成正负极直接短路；另外，金属锂非常活泼，会直接和电解液反应放热；同时，金属锂的
卷绕式锂离子电池设计规范
卷绕式锂离子电池设计规范 一、观察给定型号和客户需求 1、型号制定了电池的尺寸（以063048为例，尺寸为6.0×30×48mm） 2、客户要求的容量和电池的放电类别（动力型、高温型、普通型），通常而言电 池所能达到的容量一般为普通型＞高温型＞动力型（以便确定所需要的材料） 3、材料的选用： 3.1容量≥1000mAh的型号，如果客户无容量或高温要求的用正极CN55系列 3.2有高温要求的型号，正极材料必须使用Co系列，电解液必须用高温电解液 二、卷芯设计 1、容量设计 根据客户要求的最小容量来确定设计容量。 设计容量（mAh）= 要求的最小容量×设计系数=（长×2-刮粉）×宽÷10000×面密度×理论克容量 注：设计系数: 标称容量≤200mAh设计系数一般取1.10~1.20； 标称容量200＜C≤350mAh设计系数一般取1.08±0.02； 标称容量C＞350mAh设计系数一般取1.07±0.02。 2、卷针的设计 2.1 卷针的宽度 Wj=电芯的宽度-卷针厚度-电芯的厚度-1.7（根据实际情况而定） 2.2 卷针厚度 Tj由卷针的宽度决定,具体见卷针统计表。
3、包装膜尺寸设计 3.1包装膜膜腔长度的确定： 膜腔长度=成品高-顶封宽度（5mm） 3.2包装膜膜腔长度的确定： 膜腔宽度=成品宽-1.2mm 3.3 槽深的设计： 槽深H与电芯厚度的关系如下：H = T-α 其中： T —电芯的厚度； α—当型号为双坑电池时，α取0.2 当型号为单坑电池时，α取-0.2 3.4 包装袋长、宽尺寸的确定： 3.4.1 包装袋宽度: a. 厚度≤5mm的电池铝塑膜宽度为电池本体宽度+（45～50mm），取代5mm 的整数倍为规格； b. 厚度﹥5mm的电池铝塑膜宽度为电池本体宽度+（55～60mm），取代5mm 的整数倍为规格； 3.4.2包装袋长度: 铝塑膜长度=成品电池长度×2+10mm 5、极片的设计： 5.1隔膜宽度=卷芯高度=电芯高度-5mm，（客户容量要求高的小型号电池或极片较 宽的各别型号除外）；
动力锂电基本知识及工艺技术点点滴滴-个人经验感悟乱侃
动力锂电基本知识及工艺技术点点滴滴 -个人经验感悟乱侃 一、锂离子电池定义及分类 二、锂离子电池组成 三、锂离子电池工作原理 四、常用锂离子电池术语 五、锂离子电池原材料介绍 六、锂离子电池的设计 七、锂离子电池工艺流程、设备及各流程需要控制的关键点 八、锂离子电池生产过程中的各种问题汇编 九、锂离子电池目前国内主要生产企业产品 十、个人在一家锂电企业的感受及对锂电行业的个人看法。
一、锂离子电池的定义及分类 定义 锂离子电池是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。 -工作原理在后面会详细的介绍，做锂离子电池研发的人员每天都在研究锂离子电池各种问题，但许多人实际上对锂离子电池的原理都弄的不是很清楚，只是简单的知道他的定义而已。 锂离子电池与锂电池的区别 锂系电池分为锂电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池。 锂电池：以金属锂为负极。一次电池-用完就没了 锂离子电池：一般以石墨类碳材料为负极。-二次电池，可以一直用 分类 锂离子电池的分类方法许多-因为我们也不是上课考试，所以就介绍常用 各个正极材料的优缺点。 磷酸铁锂电池-中国人最常研究和应用的 锰酸锂电池-北京一家国企锂电的主打材料
钴酸锂电池-也是被常利用研究的 镍酸锂电池-这个吗，研究和应用的很少，还在实验室阶段吧 三元材料-这个是目前研究的重点和热点，据说小日本爱玩这个，一段时间内很热门。三元材料就是三种金属元素进行组合，例如mn-co-ni组合，结合了三种金属元素的优缺点 一样各有优缺点，动力锂电的容量较大，一般在100Ah左右，所以现在用方的居多，因圆柱状电池做大容量后，安全性不高，不过认识一个大学的教授，号称能做400Ah的大圆柱电池，呵呵，锂电业内的牛人很多，但是有一点，吹牛逼的人也很多。 制作方面，圆柱状和方形电池由叠片工序决定，叠成方形或者卷绕成圆柱形 究的比较多 侧重点不同啊，简单说来，容量型是马拉松选手，要有耐力，就是容量要大，对大电流放电性能要求一般不高，甚至是低；动力型就是八百米选手，拼的是暴发力，但耐力也要有，不然容量太小就跑不远，动力电池要求车能跑一定的距离，太近肯定不行。 根据包装上来说，软包装，钢壳，铝壳-还有硬塑料的，这个不细说了，各有优缺点，钢壳比较重，放在车上肯定不方便啊。 二、锂离子电池组成 -不会画，网上找了一张。 1、正极组成 活性物质（LiCoO2\LiMnO2\LiNixCo1-xO2\LiFeO4)、导电剂、溶剂、粘合剂、基体（铝箔）
锂电池发展历史
东 莞 轩 航 电 子 有 限 公 司 Dongguan ShineHong Electronics Co., LTD. TEL：+86-769-81629897、81629896 Fax：+86-769-81629895 ADD：中国广东省东莞市长安镇长盛社区荟萃街33号金秋楼501室 锂电池发展历史 1.1970年代埃克森的M.S.Whittingham采用硫化钛作为正极材料，金属锂作为负极材 料，制成首个锂电池。 2.1980年，J. Goodenough 发现钴酸锂可以作为锂离子电池正极材料. 3.1982年伊利诺伊理工大学(the Illinois Institute of Technology)的R.R.Agarwal和 J.R.Selman发现锂离子具有嵌入石墨的特性，此过程是快速的，并且可逆。与此同时，采用金属锂制成的锂电池，其安全隐患备受关注，因此人们尝试利用锂离子嵌入石墨的特性制作充电电池。首个可用的锂离子石墨电极由贝尔实验室试制成功。 4.1983年M.Thackeray、J.Goodenough等人发现锰尖晶石是优良的正极材料，具有低 价、稳定和优良的导电、导锂性能。其分解温度高，且氧化性远低于钴酸锂，即使出现短路、过充电，也能够避免了燃烧、爆炸的危险。 5.1989年，A.Manthiram和J.Goodenough发现采用聚合阴离子的正极将产生更高的电 压。 6.1991年索尼公司发布首个商用锂离子电池。随后，锂离子电池革新了消费电子产品 的面貌。 7.1996年Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐，如磷酸锂铁(LiFePO4)， 比传统的正极材料更具优越性，因此已成为当前主流的正极材料。 由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高，所以锂电池生产要在特殊的环境条件下进行。但是由于锂电池的很多优点，锂电池被广泛的应用在电子仪表、数码和家电产品上。但是，锂电池多数是二次电池，也有一次性电池。少数的二次电池的寿命和安全性比较差。 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的锂电池，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。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。 随着数码产品如手机、笔记本电脑等产品的广泛使用，锂离子电池以优异的性能在这类产品中得到广泛应用，并在近年逐步向其他产品应用领域发展。1998年，天津电源研究所开始商业化生产锂离子电池。习惯上，人们把锂离子电池也称为锂电池，但这两种电池是不一样的。现在锂离子电池已经成为了主流。 第 1 页共 1 页