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浅谈动力电池开发流程及技术发展方向



  根据客户的需求分解,进行逐步的分解设计,每个过程最终都会转化成文件输入和输出,下面就产品设计过程进行详细的说明。

  最基本的设计包含负极比正极宽1-2mm,隔膜比负极宽2-4mm,为了保证对不齐是电池不发生短路,叠片相当于多个小极片的并联,卷绕相当于一个大极片

  软包电池因为铝塑膜质量轻、同时内部空间利用率高,因而适用于较大能量密度的电池开发,而金属外壳收到内部空间的限制,一般能量密度略低于软包电池。安全性因为铝壳电池具有了金属外壳的保护,因而安全性会高一些,而软包装电池只能靠材料本身的性能去通过安全性测试,目前看来难度较大。

  就工艺难度而言,因为软包电池是很多小极片,因此对模切设备要求高,容易产生自放电大和局部的微短路,同时由于内部空间限制,游离电解液少,循环性能可能会稍差。

  卷绕电池相对而言会好一些,有一些富余量,容易实现自动化生产,就成本而言,因为卷绕电池对于外壳的焊接要求高,因此成本略高一些,而软包电池不涉及到激光焊接,重点在于封装,设备投资低。

  根据电池的内部空间计算出电芯的正负极、隔膜的层数,根据行业发展的状况,材料的相关参数都是根据以往的测试经验来进行的实验验证需要验证压实密度、材料性能,辅材性能(包括SBR、CMC、PVDF、导电剂等等的验证)基于平台型号的开发,最终工艺的开发也需要和材料进行匹配,得出最终的控制计划和工艺流程图。现在厂家为了缩短时间,将实验验证和工艺开发合并在一起进行,但往往风险比较大,毕竟材料体系本身是随着技术的发展而发展的。

  每一个材料的每一个性能都有相关的检测标准,正负极的某些性能指标和电池的性能指标直接相关,但目前没有合适的模型进行正向的电化学性能模拟,只是根据已有的经验数据进行修补。

  但是过高的Mn含量将会降低材料克容量,并且容易产生尖晶石相而破坏材料的层状结构。

  但是Ni含量过高将会与Li+产生混排效应而导致循环性能和倍率性能恶化,而且高镍材料的pH值过高影响实际使用。

  随着镍含量的提高,材料的容量是越来越高的,但材料的热稳定性是逐渐下降的,Mn可以起到稳定结构的作用,而Ni则不具有这个功能,随着温度的升高,

  脱锂态的正极材料Ni经由四面体位迁移到Li层,引发结构崩塌和热稳定性问题。

  材料的结构从层状盐向尖晶石转变,继续转变为岩盐结构,每一转变都有氧的释放,加速了材料的热失控。

  对于大多数材料厂家而言本身是不生产前驱体的,前驱体有专门的生产厂家,原材料厂从前驱体厂家购买了前驱体然根据需求进行材料的烧结,控制条件的不同,得出不同性能的材料。

  NCA充放电过程中严重的产气,导致电池鼓胀变形,循环及搁置寿命下降,给电池带来安全隐患,所以通常使用NCA正极材料制作18650型圆柱电池,

  由于NCA制备条件苛刻,用起来也相对麻烦,因而国内比较倾向于NCM811的路线,日韩比较倾向于NCA路线。

  某材料厂家单晶NCM523材料在不同电压下的性能,虽然电压提高有助于能量密度的提升,但是给整个体系的匹配性带来了一定的难度。

  1、氧化物包覆 ,在不影响锂离子脱出的过程中提高电导率,或者提供路径,或者保护表面等等作用。

  根据专家组的建议和目前的技术水平,提高镍含量以及材料的上限电压,在辅助其他材料技术来进行材料的技术升级,负极由石墨过渡到硅碳,最终实现锂金属负极的应用。

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  是定时器,用于复位那些复位时间较长的移动设备。长时延迟可避免因意外按键所引起的非预期复位。可以通过硬接线DSR引脚选择两种延迟:7.5±20 %秒或11.25±20%秒。 FT8010有两个输入,用于单按钮或双按钮复位功能。该器件有两个输出:0.5mA驱动的推挽式输出和0.5mA下拉驱动的漏极端开路输出。 FT8010不工作时可以消耗最少量的I CC 电流,可在2.0V至5.0V的宽电源电压范围内工作。 特性 长延迟可配置为7.5或11.25秒 初级和次级输入重置引脚 推挽和开路漏极输出引脚 2.0V至5.0V工作 提供10引脚UMLP(1.4mm x 1.8mm)封装和8引脚MLP(2.0mm x 2.0mm)封装 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...

  1是定时器,用于复位那些复位时间较长的移动设备。长时延迟可避免因意外按键所引起的非预期复位。它有0±20%秒的固定延迟.DSR引脚通过直接强制/ RST1低以便进行出厂测试实现了测试模式操作。 FT10001有一个输入,用于实现单按钮复位功能。该器件有一个带0.5mA下拉驱动的单漏极开路输出。 FT10001不工作时可以消耗最少量的I CC 电流,可在1.65V至5.00V的电源电压范围内工作。 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...

  是定时器,用于复位那些复位时间较长的移动设备。长时延迟可避免因意外按键所引起的非预期复位。它有7.5±20%秒的固定延迟.DSR引脚通过直接强制/ RST1低以便进行出厂测试实现了测试模式操作。 FT7522有一个输入,用于实现单按钮复位功能。该器件有一个带0.5mA下拉驱动的单漏极开路输出。 FT7522不工作时可以消耗最少量的I CC 电流,可在1.65V至5.0V的电源电压范围内工作。 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...

  A / LM431SB / LM431SC是可调式三端输出稳压器,在整个工作温度范围内具有热稳定性。通过两个外部电阻,可将输出电压设置为V REF (约2.5V)与36V之间的任何值。有些输出电路提供灵敏的导通特性,使这些器件在许多应用成为齐纳二极管的很好替代品。 。 特性 可编程输出电压(到36 V) 低动态输出阻抗0.2Ω(典型值) 1.0至100 mA的灌电流能力 50ppm /°C典型值的等效全程温度系数 为全额定工作温度范围内的运行进行温度补偿 低输出噪声电压 快速开通响应 应用 本产品是一般用途,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...

  / KA431SA / KA431SL是在工作温度范围内具有可靠的热稳定性的3端可调式稳压器系列产品。通过两个外部电阻,可将输出电压设置为V REF (约2.5V)与36V之间的任何值这些器件具有0.2Ω的典型动态输出阻抗。有源输出电路提供灵敏的导通特性,使这些器件在许多应用成为齐纳二极管的很好替代品。 特性 可编程输出电压(到36 V) 0.2Ω(典型值)低动态输出阻抗 灌电流能力:1.0 mA至100 mA 50 ppm /°C(典型值)的等效满量程温度系数 为完整额定工作温度范围内的操作进行温度补偿 低输出噪声电压 快速接通响应 应用 此产品是一般用途,适用于许多不同的应用。 电路图、引脚图和封装图...

  5 / NCV8606在固定电压选项下提供超过500 mA的输出电流,或者在5.0 V至1.25 V范围内提供可调输出电压。这些器件专为空间受限和便携式电池供电应用而设计,并提供其他功能,如具有高PSRR,低噪声操作,短路和热保护。这些器件设计用于低成本陶瓷电容器,采用DFN6 3x3.3封装。 NCV8605的设计没有使能引脚,NCV8606设计有使能引脚。 特性 输出电压选项:可调,1.5 V,1.8 V,2.5 V,2.8 V, 3.0 V,3.3 V,5.0 V 外部电阻可调输出,从5.0 V降至1.25 V 电流限制675 mA 低I GND (独立于负载) 1.5%输出电压容差(可调) 在所有工作条件下2%输出电压容差(已修复) NCP605已修复直接替换LP8345 没有旁路电容的50 Vrms的典型噪声电压 增强型ESD额定值:4 kV人体模式(HBM) 400 V Machin e Model(MM) 应用 终端产品 电池电力电子设备 便携式仪器 硬盘驱动程序 笔记本电脑 电路图、引脚图和封装图...

  8是150 mA LDO稳压器,集成了窗口看门狗和复位功能,专用于微处理器应用。其坚固性使NCV8668可用于恶劣的汽车环境。低至0.3μA的低静态电流使其适用于永久连接到需要具有或不具有负载的极低静态电流的电池的应用。 Enable功能可用于进一步降低静态电流,降至1μA。 NCV8668包含保护功能,如电流限制和热关断。 特性 优势 5.0 V,±2%,150 mA 严格的调节限制 非常低的静态电流:Typ 38μA 节省电池寿命 极低压差 维持低输入时的输出电压调节电压(特别是在汽车起动过程中)。 启用功能 对设备的外部控制 重置可调节的上电延迟 禁止微处理器在低电压下执行未请求的任务。 Window Watchdog MPU控制 集成保护功能:电流限制热关机 自我保护 汽车的NCV前缀 符合汽车网站和变更控制& AEC-Q100资格要求。 应用 终端产品 车身控制模块 仪器和群集 乘员保护与舒适 动力总成 汽车 电路图、引脚图和封装图...

  5是50 mA LDO线性稳压器。它是一种非常稳定和精确的器件,具有超低的接地电流消耗(在整个输出负载范围内为4.7 uA)和宽输入电压范围(高达24 V)。稳压器具有多种保护功能,如热关断和限流。 类似产品: NCV8715 NCV8716 NCV8718 输出电流(A) 0.05 0.08 0.30 PSRR f = 1kHz(dB) 50 50 压差电压(V) 0.230 0.310 0.285 特性 优势 工作输入电压范围:2.5 V至24 V 适合电池供电 1.2 V,1.5 V,1.8 V,2.5 V,3.0 V,3.3 V,5.0 V固定输出电压版本 Design Flexibi lity 低4.7 uA典型静态电流 延长电池寿命 1 kHz时PSRR 54 dB 适用于噪音敏感电路 热关断和当前的Liimit保护 保护产品和系统免受损坏 适用于XDFN6 1.5 x 1.5 mm和SC-70封装 节省空间 应用 信息娱乐,音频 安全系统 通讯系统 电路图、引脚图和封装图...

  5系列是微功率低压差(LDO)线性稳压器,提供各种输出电压以及封装,DPAK,SOT-223和SOP-8表面贴装封装。这些器件具有极低的静态电流,能够提供高达300 mA的输出电流。输出端存在短路,内部热关断电路提供内部电流和热限制保护。 MC33275可作为MC33375使用,包括开/关控制。 由于低输入至输出电压差和偏置电流规格,这些器件非常适用于需要延长有用电池寿命的电池供电的计算机,消费类和工业设备。 特性 低静态电流(125 mA) 低输入到 - 输出电压差为25 mV,I O = 10mA,260 mV,I O = 300 mA 极其严格的线 V输出电压的输出电容仅为0.33 mF In内部电流和热限制 应用 电池供电的消费品 HandHeld Instruments 摄像机和相机 电路图、引脚图和封装图...

  8是150 mA LDO稳压器,集成了窗口看门狗和复位功能,专用于微处理器应用。其坚固性使NCV8768可用于恶劣的汽车环境,典型低至31μA的超低静态电流使其适用于永久连接到需要具有或不具有负载的超低静态电流的电池的应用。 Enable功能可用于进一步降低静态电流,降至1μA。 NCV8768包含保护功能,如电流限制和热关断。 特性 优势 5.0 V,±2%,150 mA 严格的调节限制 超低静态电流:典型值31μA 节省电池寿命 极低压差 维持低输入时的输出电压调节电压(特别是在汽车起动过程中)。 启用功能 对设备的外部控制 重置可调节的上电延迟 禁止微处理器在低电压下执行未请求的任务。 Window Watchdog MPU控制 集成保护功能:电流限制热关机 自我保护 汽车的NCV前缀 符合汽车网站和变更控制& AEC-Q100资格要求。 应用 终端产品 车身控制模块 仪器和群集 乘员保护与舒适 动力总成 汽车 电路图、引脚图和封装图...

  是一款超低压降稳压器,可提供高达1 A的负载电流,并保持1.5%的出色输出电压精度,包括线路,负载和温度变化。工作输入电压范围为2.4 V至5.5 V,使该器件适用于锂离子电池供电产品以及后调节应用。该产品提供3.3 V固定输出电压选项。可根据要求提供其他电压选项。 NCP708具有完全的过热保护和输出短路保护。小型6引脚UDFN6 3x3封装使该器件特别适用于空间受限的应用。 特性 优势 2.4 V至5.5 V工作输入电压范围 兼容锂离子电池 固定输出电压选项:3.3 V(其他可根据要求提供) 设计灵活性 Typ的低静态电流。 200μA 延长电池寿命 极低压降:最大250 mV。在Iout = 1 A 扩展电池范围 1 kHz PSRR时高70 dB 好噪声敏感电路 内部软启动 限制浪涌电流 ±1.5 %精度超过负载/线路/温度 高输出电压精度 热关断和电流限制保护 保护产品和系统免受损坏 UDFN6 3x3 mm包中提供 应用 硬盘,固态硬盘 服务器,网络设备 电信设备 电池供电应用 电路图、引脚图和封装图...

  NCP603 LDO稳压器 300 mA 高性能 具有使能和增强型ESD保护

  低压差(LDO)线性稳压器可在固定电压选项下提供300 mA输出电流,或从5.0 V至1.250 V的可调输出电压。它专为便携式电池供电应用而设计,并提供高性能功能例如低功耗操作,快速启用响应时间和低压差。该器件设计用于低成本陶瓷电容器,采用TSOP-5 / SOT23-5封装。 特性 优势 低压差电压 延长电池使用时间。保持更长的监管 3.0%输出电压容差 高性能应用的严格公差 增强型ESD范围(HBM 3.5 kV,MM 400 V) 增强部件抗ESD事件的稳健性 外部电阻可调输出从5.0 V降至1.250 V 快速启用15 us的开启时间 优秀的线路和负载调节 没有旁路电容的50 uVrms的典型噪声电压 摄像机 应用 终端产品 消费者 通讯设备 SMPS后监管 手持式仪器 便携式计算 相机 电路图、引脚图和封装图...

  / NCP606低压降(LDO)线性稳压器在固定电压选项下提供超过500 mA的输出电流,或者在5.0 V至1.25 V范围内提供可调输出电压。这些器件专为空间受限和便携而设计电池供电的应用,并提供额外的功能,如高PSRR,低噪音操作,短路和热保护。这些器件设计用于低成本陶瓷电容器,采用DFN6 3x3.3封装。 NCP605的设计没有使能引脚,NCP606设计有使能引脚。 特性 输出电压选项:可调,1.5 V,1.8 V,2.5 V,2.8 V, 3.0 V,3.3 V,5.0 V 外部电阻可调输出,从5.0 V降至1.25 V 电流限制675 mA 低I GND (独立于负载) ±1.5%输出电压容差,适用于所有工作条件(可调) ±2%输出电压容差操作条件(固定) NCP605已修复直接替换LP8345 没有旁路电容的50μVrms的典型噪声电压 增强型ESD额定值:4 kV人体模式(HBM) 400 V Ma中文模型(MM) 这些是无铅设备 应用 终端产品 电池电力电子设备 便携式仪器 硬盘驱动程序 笔记本电脑 电路图、引脚图和封装图...

  固定低压差(LDO)线 V或更低电压轨的应用而设计。这款LDO非常适用于需要低静态电流的手持通信设备和便携式电池供电应用,因为NCP571系列具有4.0 uA的超低静态电流。该器件集成了电流限制和过温保护电路。 NCP571设计用于低成本陶瓷电容器,需要0.1 uF的最小输出电容。该器件采用TSOP 5或2x2.2mm DFN封装。标准电压版本为0.8 V,0.9V,1.0 V和1.2 V.其他电压选项可根据需要提供。 特性 优势 低静态电流4.0 uA(典型值) 适用于低功率应用和电池供电产品。 最大工作电压12 V Robuse技术制造该器件适用于各种应用。 低输出电压选项低至0.8 V 可为低压处理器和应用提供低于1.2V的电压轨。 应用 终端产品 电池供电仪器 应用ns要求电压轨低于1.2V 摄像机,相机,GPS设备 电路图、引脚图和封装图...

  4是一款双输出低压差(LDO)线性稳压器,在工作温度范围内具有+/- 2.0%的精度。它具有3.3 V的固定输出电压(适用于其他固定输出电压选项的工厂触点)和可调节输出,范围为1.25 V至5.0 V.它采用5引脚DPAK无铅封装。 NCP5504 LDO线性稳压器提供低噪声工作,无需旁路电容用于固定输出。该器件的纹波抑制为75 dB,250 mA时的压差为250 mV。 NCP5504适用于后调节和功率敏感的电池供电应用。 特性 一个固定输出和一个可调节输出 可调输出电压从1.25 V到5.0 V 低压差250 mV典型值250 mA 低静态电流370μA 75 dB的纹波抑制 温度范围-25°C至+ 85°C 温度2.0%的准确度 热保护和电流限制 应用 视听设备 电池供电的消费类产品 仪器仪表 计算与网络国王申请 电路图、引脚图和封装图...

  7LP低压降(LDO)线性稳压器是流行的NCP1117系列低压差稳压器的低功耗版本,具有降低的静态电流。它主要用于0到125度温度范围内的大批量消费应用。该系列产品能够提供超过1 A的输出电流,在1 A全电流负载下具有1.3 V的压差,该系列包括1.5 V,1.8 V,2.5 V,3.3 V的可调和五种固定电压版本, 5.0 V。 特性 优势 输出电流超过1.0 A 1A输出电流 应用 终端产品 电视和监视器 电视和监视器 设置顶盒和娱乐设备 电路图、引脚图和封装图...

  MC79L 线负线性稳压器是一款价格低廉,易于使用的器件,适用于需要高达100 mA电流的众多应用。与功率更高的MC7900系列负调节器一样,该线性稳压器具有热关断和电流限制功能,使其非常坚固耐用。在大多数应用中,无需外部元件即可运行。 MC79L00线性稳压器适用于卡上调节或需要适度电流水平的稳压负电压的任何其他应用。与常见的电阻/齐纳二极管方法相比,该稳压器具有明显的优势。 规格: MC79L00AB MC79L00AC 容差 4% 4% 温度范围 -40°C到+ 125°C 0°C至+ 125°C 封装 SOIC-8,TO-92 SOIC-8,TO-92 特性 无需外部组件 内部短路电流限制 内部热过载保护 低成本 提供的互补正稳压器(MC78L00系列) 无铅封装是Av ailable 电路图、引脚图和封装图...

  NCP1594A 同步DC-DC降压转换器 集成 2.9至5.5 V 4A 开关频率高达2 MHz

  4A提供了极大的灵活性,可以进行设计优化。该部件能够优化尺寸与效率之间的权衡和可调节性,以满足各种POL应用。可调功能包括软启动时序,开关频率,输出电压和工作模式(固定CCM模式或DCM / CCM操作)。附加功能包括REFIN输入,允许使用外部参考,可用于DDR终端应用。可通过两个输入选择九个输出电压,或者可通过两个外部电阻在外部调节该部件.NCP1594A具有过流,欠压和热故障保护功能。该部件在-40C至85C之间完全指定。 特性 优势 2.9 V至5.5V的操作 允许从3.3V或5V总线 MHz 优化总体规模与效率的权衡 9固定输出电压或外部可调低至0.6V 节省外部电阻和/或提供设计灵活性 欠压,过流和过温保护 保护IC免受故障 可调节软启动 设置受控输出斜坡上升时间 安全启动到prebias输出 防止来自输出电容器的反向电流 外部参考输入 允许更改输出并可用于DDR终止应用程序 逐周期过流 防止过流情况 可调开关频率从500kHz到2MHz 在规模和效率方面优化设计 REFIN输入 允许在...

  QA是一个1ch降压电压开关稳压器。 特性 1ch降压开关稳压控制器 与负载无关的软启动电路 频率折返功能 开/关功能 内置逐脉冲OCP电路。通过使用外部MOS的导通电阻进行检测。 电路图、引脚图和封装图