锂离子电池生产安全讲座课件.ppt
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1、2012,锂离子电池生产安全讲座,1,锂离子电池的生产安全,安全管理人员培训讲座,2012,锂离子电池生产安全讲座,2,内 容,一、事故警示 二、锂离子电池生产基本概念 三、生产过程的危险与有害因素辨识 四、安全对策措施,2012,锂离子电池生产安全讲座,3,安,理,全,管,培,课,训,基本概念,锂离子电池生产安全讲座,4,锂电池燃、爆照片,锂离子电池生产安全讲座,5,锂电池事故,案例1:2010年10月11日,深圳A公司客户退回的锂电池在存放处发生自燃起火,工人用灭火器扑救后再次发生起火,过火面积50平方米左右。 案例2:2012年2月19日深圳B公司三楼清洗房发生发生火灾,火灾中一批手机锂
2、电池被烧毁,两名工人因吸入浓烟感到不适送医院治疗。 案例3:2012年8月22日,C新能源公司,电器线路着火引发火灾事故,将三楼车间多台设备烧坏。 案例4:2012年10月10日 D新能源科技有限公司的二楼仓库发生火灾事故,15时30分左右扑灭,无人员伤亡,将存放在库房中的锂电池烧,损失400万元。 案例5:2012年11月28日A公司老化房起火,烧毁多个货柜式老化房,待电池一批。,2012,锂离子电池生产安全讲座,6,安,理,全,管,培,课,训,基本概念,锂离子电池生产安全讲座,7,什么叫锂离子电池?Li-Ion battery,锂离子电池是指Li+ 嵌入化合物为正、负极的二次电池。 正极采
3、用锂化合物LiXCoO2、LiXNiO2 、LiXMnO2 、LiFePO4和三元复合材料。 负极采用锂-碳层间化合物LiXC6。 在充放电过程中,Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌,被形象的称为“摇椅电池”。 充电池时,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。,锂离子电池生产安全讲座,8,锂离子电池的结构和组成,圆柱型锂离子电池,方型锂离子电池,软包装和聚合物锂离子电池,锂离子电池生产安全讲座,9,二次锂电池的构造,锂离子电池生产安全讲座,10,锂离子电池结构,正极 活性物质 导电剂、溶剂、粘合剂、基体 负极 活性物质(石墨、MCMB、CMS) 粘合剂、溶剂
4、、基体 隔膜 电解液 外壳五金件(钢壳、铝壳、盖板、极耳、绝缘片、绝缘胶带),锂离子电池生产安全讲座,11,锂离子电池结构正极,正极基体:铝箔(约0.016mm厚),正极物质:LiFePO4+碳黑+PVDF,正极集流体:铝带(约0.1mm厚),高温胶带(约0.05mm厚),电池放电时从外电路获得电子的电极,此时电极发生还原反应。通常是电位高的电极。锂离子电池中的钴酸锂、锰酸锂电极等。,锂离子电池生产安全讲座,12,锂离子电池结构负极,负极基体:铜箔(约0.010mm厚),负极物质:石墨+CMC+SBR,负极集流体:镍带(约0.07mm厚),电池放电时向外电路输送电子的电极,此时电极发生氧化反应
5、。通常是电位低的电极,锂离子电池中石墨电极。,锂离子电池生产安全讲座,13,能较好的溶解电解质盐,即有较高的介电常数; 应有较好的流动性,即低黏度; 对电池的其他组件应该是惰性的,尤其是充电状态下的正、负极表面; 在很宽的温度范围内保持液态,熔点要低,沸点要高; 安全性要好,即闪点要高,无毒。,电解液特性要求,锂离子电池生产安全讲座,14,锂离子电池电解液组成示意图,锂离子电池生产安全讲座,15,锂离子电池结构隔膜,材质:单层PE(聚乙烯)或者 三层复合PP(聚丙烯) +PE+PP 厚度:单层一般为0.0160.020mm 三层一般为0.0200.025mm,隔膜是放置于两极之间,作为隔离电极
6、的装置,藉以避免两极上的活性物质直接接触而造成电池内部的短路。但隔膜仍需能让带电离子通过,以形成通路。 隔膜要求: 离子透过度大 机械性强度适当 本身为绝缘体 不与电解液及电极发生反应,锂离子电池生产安全讲座,16,锂离子电池电化学反应机制,锂离子电池生产安全讲座,17,锂电制作的一般流程,配浆,涂布,辊压,装配,注液,化成,检测,出货,锂离子电池生产安全讲座,18,圆柱型锂离子电池的制造工艺流程,正极配料,来料检验,负极配料,正极涂布,负极涂布,正极制片,负极制片,隔 膜,卷 绕,入 壳,烘 烤,短路检验,滚 槽,注 液,封 口,化 成,密封性检验,分 容,外包装,出 厂,出厂检验,湿度控制
7、,2012,锂离子电池生产安全讲座,19,安,理,全,管,培,课,训,危险有害因素分析,锂离子电池生产安全讲座,20,二次锂电池安全因素,1、最主要的因素是目前电池能量密度大,同样的体积的情况下要得到更高的容量必定会对其安全造成影响,所以我们不一定要求供应商最小的体积做最大的容量。 2、过充-对电芯过充电,当电压上升到4.6Vcell以上或更高时,电芯本体温度不断升高达到热爆炸的状态,从而发生破裂,冒烟,起火,爆炸的危险。 3、短路-因为电池容量大内部电阻低,所以外部短絡时通过大的电流,电池内部达到热爆炸的状态,从而发生破裂,冒烟,起火的危险。 4、因为电解液主要是由有机溶剂组成的,所以有燃烧
8、的可能性。,锂离子电池生产安全讲座,21,1.电解液的溶剂,锂电池的电解液(电解质盐LiPF6 )溶剂主要组成是碳酸烷基酯,如碳酸二甲酯(DMC),碳酸二乙酯(DEC),碳酸甲乙酯(EMC)等,都是沸点很低的可燃液体,遇火易燃烧 。 六氟磷酸锂(LiPF6) 有腐蚀作用。不可燃性,加热和酸类进行反应会产生有害的氟化氢。腐蚀性的氟化氢。氟化氢和金属反应会产生爆炸性的气体。,锂电池生产危险性,锂离子电池生产安全讲座,22,产生火花点燃电解液,进而殃及塑料机身和与之接触的易燃物,造成火灾; 引起电池内温度急骤上升,电池内空间很狭小,可能因压力增加而爆炸; 电池内温度上升较慢,电池外壳逐渐溶化,使有腐
9、蚀性的电解液泄漏。,锂离子电池生产安全讲座,23,2.储电的负极,充好电的负极储存了多量的强还原性物质碳化锂(嵌层化合物等),LiC6的电位接近3.0V,还原剂与金属锂差不多,遇水即可燃烧。,锂离子电池生产安全讲座,24,3.枝晶,在一些设计或制作不好的锂电池中,长期循环会形成枝晶,锂金属沉积出来,形成粉末状单质(通常是电极边缘的灰黑色粉末),遇到空气即可燃烧,非常危险。,锂离子电池生产安全讲座,25,4.内部短路,当电池的正负极之间隔膜被意外刺破(如枝晶生长,外力作用)导致正负极直接连通时,即为内部短路,大量能量在电池内部释放,很容易燃烧或爆炸。 要求其厚度,厂家,空气渗透性(隔膜中孔的曲折
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