随着全球新能源产业的发展，锂电池已成为高需求产业，动力锂电池成为锂电池产业需求增长的集中领域。
那么你充分了解锂离子电池技术知识吗？这是 Tritek 研发总监对此总结的综合指南。
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细胞基础知识
电池发展史
电池是一种将化学能转化为电能的装置，通过电池内的化学反应直接向外界提供电能。
电池类别
电池主要分为化学电池、物理电池和生物电池三种。 下面是电池分类的思维导图。
动力电池的发展方向
镍镉电池→镍锌电池→铅酸电池→镍氢电池→锂离子电池→燃料电池
镍镉电池： 污染严重，已基本淘汰。
镍锌电池： 寿命短，性能不适合车用电池。
铅酸蓄电池： 最早用作车用电池，现在仍在使用，成本低，但比能量低，自放电率高，循环寿命低，不环保。
镍氢电池： 最常用于HEV（混合动力电动汽车），性能更好但成本更高，并且含有污染金属镍。
锂离子电池： 当下汽车电池产业化热点，性能好，环保。
Triteks 的 LEV 产品，例如 电动自行车电池, 定制电动自行车电池, 电动摩托车电池, 货运自行车电池 全部采用锂离子电池。
燃料电池： 尚未工业化，性能好，环保，但价格偏高。
锂电池——发展历程
以碳为负极，锂化合物为正极； 在充放电过程中，锂离子在正极和负极之间来回穿梭，锂离子电池也因此得名。
锂电池——它是如何工作的
在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从正极到负极再到正极的运动状态。 它就像一把摇椅，锂离子在电池的两端来回移动。 这种电化学储能系统被称为“摇椅电池”。
锂电池 – 工作原理 – 充电过程和放电过程
1.6.1锂离子在充电前嵌入正极材料的层状结构中。
1.6.2 开始充电后，正极材料失去电子，锂离子从正极材料中逸出。
1.6.3 锂离子通过电解液和隔膜到达负极石墨材料。
1.6.4 锂离子嵌在石墨层中，而电子则通过外电路到达负极，形成相对稳定的嵌锂石墨。
1.6.5 在继续充电过程中，正极材料不断失去电子，锂离子不断脱嵌，直至充电完成。
1.6.6 电子从负极材料离开，通过外电路流向正极。 失去电子的锂离子也会从石墨层中逸出。
1.6.7 从负极脱出的锂离子通过电解液和隔膜返回正极材料，与通过外电路到达正极的电子结合，形成相对稳定的嵌锂正极材料。
锂电池-结构组成
锂电池-正极材料
正极材料钴酸锂2镍钴锰酸锂2锰酸锂2O4磷酸铁锂4晶体结构层状层状尖晶石黄绿理论比容量/mAh·g-1274278148170实际比容量/mAh·g-1140-155130-22090-120130-150工作电压范围/V3.0-4.33.0-4.353.5-4.32.5-3.8平台电压/V3.6-3.73.6-3.73.7-3.83.2-3.3材料加工性能良更高中等坏循环寿命/次＞ 500＞ 500＞ 500＞ 2000安全性能坏更好良优行情高更高低中等毒性/环境保护一般用途总体评估一般用途总体评估坏良毒性/环境保护有毒的钴有毒的钴无毒无毒
锂电池 – 分类
锂电池可按形状、外壳和工艺分类。
特瑞泰克 采用卷绕式圆柱钢壳结构，主要采用18650、21700电池。
锂电池-性能参数
电池容量
1I电池常温放电容量（Ah）1(A)电流达到终止电压。
公式：C=It， 如 电池容量（Ah）=电流（A）x放电时间（h）。
电池容量是指电池可以获得的电量或可以储存的电量。
容量由电极的活性物质决定，主要受放电倍率和温度的影响（所以严格来说，电池容量应该规定充放电条件）。
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容量与排气温度的关系：
电压
指电池正负极之间的电位差（PD）（电压受电池电量、温度等条件影响）。
了解更多 —> 电池电压如何影响电动自行车的性能
如何为电动摩托车电池选择合适的电压
开路电压(OCV)
电池未连接外部电路或外部负载时的电压。 开路电压与电池的剩余能量有关，电量显示就是基于这个原理。
闭路电压(CCV)
是指电池在工作状态下正负极间的电位差（PD），即.，当有电流流过电路时。
充电阶段(SOC)
是电池剩余电量比例，等于电池剩余电量/电池总电量，SOC=0%表示电池完全耗尽，SOC=100%表示电池充满。
SOC 的计算公式为 电池管理系统 (BMS).
放电深度（DOD）
它是指电池的放电深度， 如，电池放电占电池额定容量的百分比，与SOC相反，DOD=100%表示电池没电，DOD=0%表示电池充满。 DOD与SOC的关系如下：DOD+SOC = 1。
内阻
指电池工作时电流流过电池的电阻。 一般分为AC（交流）内阻和DC（直流）内阻。 通常情况下，内阻小的电池放电能力强，内阻大的电池放电能力弱。 电池内阻大会产生大量焦耳热，使电池内部温度升高，导致电池放电工作电压降低，放电时间缩短，影响电池性能和性能。严重影响使用寿命。
温度上升
电流通过导体时产生的热量 Q=I2Rt
电池内阻
欧姆电阻
正负极活性物质、集电体、铅电子电阻
遵守欧姆定律，是固定的，使电压降与电流成正比
电解质、隔膜或电极内的离子电阻
正负极活性物质与集电体的接触电阻
极化电阻
活性极化电阻——由电极表面的电化学反应引起
极化电阻随电流密度（放电率）的对数线性增加
浓度差极化电阻——由于物质转移，电极表面和体积相中反应物和产物的浓度差异。
放电平台时间
放电平台时间是指电池充满电后放电到一定电压的时间。 放电平台是电池放电曲线的一个特征。 单位是分钟。
充电恒流比
恒流充电占恒流恒压总充电量的比值。 恒流比越高，电池性能越好。 恒流比的单位是百分比（%）。
循环寿命
电池循环寿命是指电池在一定的充放电制度下，当电池容量下降到某一规定值时所经历的充放电次数。
理解 锂电池寿命：您可以期待多少个充电周期？
充放电率
充放电倍率是指电池在规定时间内放出额定容量所需的电流。 1C等于电池的额定容量，通常用字母C表示。
自放电率
自放电率，又称电荷保持率，是指电池在开路状态下，在一定条件下充满电并存放一定时间后，减少的容量与初始容量的比值。 自放电率的单位是百分比（%）。
自放电越小越好，电荷保持量越大越好。 自放电大的电池在存放一段时间后往往会出现电压快速下降的现象。 主要受制造工艺、材料、贮存条件等因素的影响。
充电效率
通过转换充电过程中消耗的电能来衡量电池可以存储化学能的程度。 主要受电池工艺、配方、环境温度、充电速率等因素影响。 一般来说，充电倍率越高，充电效率越低。 温度越低，充电效率越低。
放电效率
在一定的放电条件下，电池从放电到终点电压的实际释放量与额定容量的比值。 主要受放电倍率、环境温度、内阻等因素影响。 一般来说，放电率越高，放电效率越低。 温度越低，放电效率越低。
新能源
公式：能量（Wh）=工作电压（V）×工作电流（A）×工作时间（h）=电压×容量
比能量（能量密度）
电池单位质量或单位体积给出的能量称为质量比能量或体积比能量，也称为能量密度。
通常以体积能量密度（Wh/L）或质量能量密度（Wh/kg）表示。 如果锂电池重量为143g，额定电压为3.2V，容量为6500mAh，能量密度为145Wh/kg（3.2*6500/143）。
能量密度铅酸蓄电池镍镉电池镍氢电池锂离子电池瓦特/千克30-5050-6060-70110-220瓦时/升50-80130-150190-200350-400
1.4 锂电池-充放电曲线
充电曲线
放电曲线
锂电池-高低温性能
锂电池-高低温性能
锂电池 – 不同充电速率下的循环性能
锂电池 – 不同放电倍率下的循环性能
锂电池 – DOD 对循环寿命的影响
锂电池——温度对循环寿命的影响
锂电池-常温倍率放电、放电效率、温升
常温倍率放电
1、充电：恒流恒压，电流1.25A（0.5C），上限电压4.2V，截止电流0.05A（0.02C）；
2.静置：10min；
3、放电：不同大小电流恒流放电，下限电压2.75V；
4、放电效率=各倍率放电容量/0.5A（0.2C）放电容量；
0.2C容量/Ah
放电电流
0.5A
1.25A
2.5A
5.0A
7.5A
10.0A
放电率
0.2C
0.5C
1C
2C
3C
4C
2.573
放电容量/Ah
2.573
2.483
2.473
2.465
2.498
2.516
放电效率/%
100.0%
96.5%
96.1%
95.8%
97.1%
97.8%
最高温度/°C
27.3
29.6
33.6
44.1
55.8
67.5
温升/°C
0.9
3.5
7.3
17.8
29.5
41.1
锂电池-常温倍率充电、充电效率、温升
常温费率收费
1、放电：电流0.52A（0.2C），恒流至2.75V；
2.静置：10min；
3、充电：采用不同大小的电流恒流恒压充电，最高电压4.2V；
4、充电效率=各倍率恒流充电容量/2.5A（1C）放电容量；
初始容量
放电电流
1.25A
2.5A
5.0A
7.5A
放电率
0.5C
1C
2C
3C
2.481
恒流充电容量/Ah
2.285
2.161
1.960
1.771
恒流充电效率/%
92.1%
87.1%
79.0%
71.4%
最高充电温度
29.9
37.1
50.9
63.4
温升/°C
2.5
10.0
24.0
36.9
锂电池-倍增充放电温升原理
锂电池充放电过程中产生的热量主要由三部分组成
形式：极化热、欧姆热、反应热，反应热为吸热反应
对...负责任;
充放电比（电流）越高，极化内阻越大，发热量越大。
锂 电池——匹配电池PACK
“八一贯”匹配电池组原则： 容量一致，内阻一致，恒流比一致，平台时间一致，自放电一致，电压一致，带电电荷一致，循环一致。
细胞物质知识
电芯材料知识——正极
正极分类：磷酸铁锂、三元NCM/NCA、锰酸锂、钴酸锂、磷酸锰铁锂。
电芯材料知识——负极
负极活性物质分类：人造石墨、天然石墨、中间相碳微珠、软碳、硬碳、碳纤维。
电芯材料知识——导电剂
导电剂是为了保证电极具有良好的充放电性能。 电极制板时通常会加入一定量的导电材料，以提高电极的充放电效率。
类型
晶粒大小
nm
电阻率Ω·m
比表面积
平方米/克
专栏
超级P
40
≤0.01
62
正负极均可使用的小颗粒导电炭黑，完全没有储锂功能，只导电。
KS-6
片状
≤0.0001
21± 3
大颗粒石墨粉，羽毛状，具有储锂功能。
VGCF
150
≤0.0001
13
高效超导炭黑，支链，纯度高，对锂电池的导电性特别好。
碳纳米管
7-15
≤0.0001
190-260
形成导电网络，导电性能好，良好的导热性减少电池的极化，提高电池的高低温性能，分散性要求高。
神经网络
片状
≤0.000001
5± 0.5
面接触导电剂，导电性能最好，分散性要求太高。
电池材料知识——黏合剂
类型
PVDF聚偏二氟乙烯
CMC 羧甲基纤维素
SBR聚合丁苯橡胶
结构
组成成分
白色粉末偏二氟乙烯均聚物
白色粉末状羧甲基取代纤维素
白色乳液丁二烯和ABS
功能
正极粘接剂
增稠剂、沉降剂、稳定剂
负极粘合剂
提供者
Solvay SA/阿科玛/KUREHA 集团
亚什兰/CPKelco/陶氏/大赛璐
JSR/吉翁/双日
电芯材料知识——箔
集电器是指收集电池活性物质产生的电流，形成较大的电流输出，与活性物质接触充分，内阻小，导电性好。
铝箔 – 正极电位高，氧化膜非常致密，可以防止集电器氧化。 铜箔氧化膜较疏松，为防止氧化，低电位较好，Li和Cu在低电位下不易形成嵌锂合金。
嵌锂
铜箔- 铜表面氧化膜属于半导体，电子传导，氧化膜太厚，电阻高； AL会在负极低电位处发生LiAl合金化，即Al会在负极嵌锂。
电芯的材料知识——Lug
接线片是从电池的正极和负极引出的金属导体。 一般来说，电池正负极的极耳是充放电时的接触点。
项目
正极耳
负极接线片
课程教材
铝带
镍带
专栏
良好的导电性
良好的导电性和耐腐蚀性
纯度
≥99.5％
≥99.9％
焊接性
易于焊接
易于焊接
电芯材料知识——隔膜
材质：单层PE（聚乙烯）或三层复合PP（聚丙烯）+PE+PP
功能：
将电池正负极分开，防止短路；
吸附电池电解液，确保高离子电导率；
有的还防止有害物质在电极间转移发生反应；
保证电池出现异常时停止反应，提高电池的安全性能。
电池材料知识——电解液
电解液在电池正负极之间起着传导离子的作用，是连接正负极材料的桥梁。 只能在干燥的环境中操作（如湿度低于 20ppm 的手套箱）。
锂盐：LiPF6
溶剂：EC、DMC、EMC
添加剂：成膜剂、防过充剂、阻燃剂、稳定剂等。
电芯材料知识——钢壳
电池钢壳的主要作用是提供良好的电化学环境。
电池钢壳性能特点：
材料加工性能好，精度高，强度高；
电池表面硬度高，具有一定的承载性能。
镀镍：电池具有良好的耐腐蚀性。
底部一般不能激光点焊。
电池材料知识——Cap
盖帽的主要作用是提供电池密封功能，提供安全阀的作用，起到正极导电端子的作用。
瓶盖技术要求：
密封圈材质为聚乙烯丙烯，135℃不变形；
表面光滑，壁厚均匀，无损外观；
瓶盖开启压力为1.2±0.1Mpa，开启压力为1.8±0.1Mpa；
小垫片在350℃等不变形不熔化；
盖帽一般不会在高温下焊接。
电芯材料知识——安全装置
一些厂家的圆柱形磷酸铁锂电池内置放气口和安全阀（CID）以提高其安全保护功能，“双重保护”有效解决了过充、短路、碰撞等
放气口装置：当电池发生化学反应时，电池中产生的气体通过放气孔和上下开口聚集在放气口内，有助于电池内的气体散去，保证气压平衡电芯，避免安全隐患。
安全阀（CID）：当内部压力达到1.2±0.1Mpa时，正极耳和帽断开，电池内的化学反应暂停。 当内压达到1.8±0.1Mpa时，安全阀打开，气体排出，避免爆炸危险。
细胞工艺知识
细胞工艺知识-工艺流程
下面是cell的工艺流程：
细胞结构知识
细胞结构知识
下面是结构知识的思维导图：
电芯结构知识——方形叠层
电芯结构知识——方Z形叠片
电芯结构知识——方形贴膜层压
电芯结构知识——方形多耳卷绕
电芯结构知识——圆柱单多耳卷绕
电芯结构知识——圆柱形全耳卷绕
细胞结构知识-总结
细胞结构
制造方法
制造特点
Z字叠合
机械手定位层压板
边缘多，毛刺、掉粉难以控制； 很难绑紧； 效率低；
卷绕层压
膜片绕组，极片单片
边缘多，毛刺、掉粉难以控制； 机器结构复杂； 难以控制对准精度和高效率。
方形卷取
连续缠绕
边缘少，毛刺容易控制，粉料少，制造效率高； 一致性好； 良好的质量流量设计； 但电池容易变形；
圆柱卷取
连续缠绕
边缘少，毛刺容易控制，粉料少，制造效率高； 一致性好； 积液的均匀性； 难以设计质量流量。
项目
卷取
层压
内部电阻
更高的内阻，因为通常有更少的接线片（除了完整的接线片）
低内阻。 相当于多个小耳板并联，降低内阻
赔率
由于极耳少，很难用大电流完全放电。
多耳板并联更容易在短时间内完成大电流放电
能量密度
单体差异不明显
总的来说，层压优越，PACK方便
过程控制
该过程简单且易于自动化
工序繁琐，轧制成品率低，不易实现自动化
总结：滚压的优点是工艺容易控制，层压的优点是电池能量密度稍高，PACK方便。
项目
多耳
全耳
技术难度
工艺整体工艺难度大：无论是使用金属模具还是激光切割，都无法避免大量灰尘和金属屑的产生，对电池安全性能是极大的威胁（方形）需要焊耳，低效率，缺乏安全性（汽缸）
全耳工艺整体工艺难度小：
1、涂胶、压合、分切、绕线等工序的工艺难度低于多耳工艺；
2、自动化程度高
卷取
这种结构会在卷取时造成张力波动，导致电极芯折叠等问题。
这种结构有利于减少卷取时的张力波动，减少卷取问题
空间利用
壳长/宽较小时，相对利用率较高
长度越长，利用率越高
评价表现
一般费率
高几率
设备投资
更多
减
概要：
多接线片不足点较多，特别是存在一定的安全隐患； 但当容量较小时，它具有能量密度的优势。
full lugg project整体来说比较好，尤其是容量电池，full lug project应该是首选。
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特瑞泰克 是一个 专业的锂电池电源解决方案公司 成立于深圳。 Tritek 为商用和家用 LEV 锂离子电池提供广泛的电源解决方案。
Tritek的专家在LEV锂离子电池的设计、研发和销售方面拥有12年的经验。 Tritek 生产的锂离子电池符合 全球认证 LEV电池标准，如EN15194:2017、UN38.3、CE、FCC、CB、UL等。Tritek已于2022年在西班牙设立客户服务中心，并于2023年在德国设立客户服务中心，还计划在欧洲设立客户服务中心国美提升消费者体验。
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