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2.内置电池

内置电池的封形式也有两种,超声波焊接和包标（使用商标将电池全部包起）

超声波焊接的电池主要有:

NOKIA8210,8250,8310,7210等.

包标的电池就许多了,如前两年很浒的MOTO998,8088了.

第二节锂离子电芯的根本知识

锂离子电芯是一种新型的电池能源，它不含金属锂，在充放电历程中，只有锂离子在正负极间往来运动，电极和电解质不参加反响。

锂离子电芯的能量容量密度可以达到300Wh/L，重量容量密度可以达到125Wh/L。

一、 

电芯原理

锂离子电芯的反响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，因此锂离子电芯越发宁静稳定。

其反响示意图及根本反响式如下所示：

二、 

电芯的结构

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，目前比力先进的负极层状石墨颗粒已采取纳米碳。

凭据上述的反应机理，正极采用LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O2，其中LiCoO2本是一种层结构很稳定的晶型，但当从LiCoO2拿走XLi后，其结构可能产生变革，但是否产生变革取决于X的巨细。

通过研究发明当X>

0.5时Li1-XCoO2的结构体现为极其不稳定，会产生晶型瘫塌，其外部体现为电芯的压倒终结。

所以电芯在使用历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其自己有自己的特点，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，心以包管下次充放电Li的正常嵌入，否则电芯的压倒很短，为了包管有一部分Li留在负极C6中，一般通过限制放电下限电压来实现。

所以锂电芯的宁静充电上限电压≤4.2V，放电下限电压≥2.5V。

三、 

电芯的宁静性

电芯的安全性与电芯的设计、质料及生产工艺生产历程的控制等因素密切相关。

在电芯的充放电历程中，正负极质料的电极电位均处于动态变革中，随着充电电压的增高，正极质料（LixCoO2）电位不绝上升，嵌锂的负极质料（LixC6）电位首先下降，然后出现一个较长的电位平台，当充电电压过高（>

4.2V）或由于负极活性材料面密度相对付正极质料面密度（C/A）比值不敷时,负极质料太过嵌锂，负极电位则迅速下降，使金属锂析出（正常情况下则不会有金属锂的的析出），这样会对电芯的性能及宁静性组成极大的威胁。

电位变革见下图：

在质料已定的情况下，C/A太大，则会出现上述结果。

相反，C/A太小，容量低，平台低，循环特性差。

这样，在生产加工中如何包管设计好的C/A比成了生产加工中的要害。

所以在生产中应就以下几个方面进行控制：

1.负极质料的处理惩罚

1）将大粒径及超细粉与所要求的粒径进行彻底疏散，制止了局部电化学反响太过猛烈而产生负反响的情况，提高了电芯的宁静性。

2）提高质料外貌孔隙率，这样可以提高10%以上的容量，同时在C/A比稳定的情况下，宁静性大大提高。

处理惩罚的结果使负极质料外貌与电解液有了更好的相容性，促进了SEI膜的形成及稳定上。

2.制浆工艺的控制

1）制浆历程采取先进的工艺要领及特殊的化学试剂，使正负极浆料各组之间的外貌张力降到了最低。

提高了各组之间的相容性，阻止了质料在搅拌过程“团聚”的现象。

2）涂布时基质料与喷头的间隙应控制在0.2mm以下，这样涂出的极板外貌平滑无颗粒、凹陷、划痕等缺陷。

3）浆料应储存6小时以上，浆料粘度保持稳定，浆料内部无自聚成团现象。

均匀的浆料包管了正负极在基材上漫衍的均匀性，从而提高了电芯的一致性、宁静性。

3.采取先进的极片制造设备

1）可以包管极片质量的稳定和一致性，大大提高电芯极片均一性，低落了不宁静电芯的出现机率。

2）涂布机单片极板上面密度误差值应小于±

2%，极板长度及间隙尺寸误差应小于2mm。

3）辊压机的辊轴锥度和径向跳动应不大于4μm，这样才华保证极板厚度的一致性。

设备应配有完善的吸尘系统，制止因浮尘颗粒而导致的电芯内部微短路，从而包管了电芯的自放电性能。

4）分切机应采取切刀为辊刀型的连续分切设备，这样切出的极片不存在荷叶边，毛刺等缺陷。

同样设备应配有完善的吸尘系统，从而包管了电芯的自放电性能。

4.先进的封口技能

目前国内外方形锂离子电芯的封口均采取激光（LASER）熔接封口技能，它是利用YAG棒（钇铝石榴石）激光谐振腔中受强光源（一般为氮灯）的鼓励下发出一束单一频率的光（λ=1.06mm）经过谐振折射聚焦成一束，再把聚焦的核心瞄准电芯的筒体和盖板之间，使其熔化后亲合为一体，以到达盖板与筒体的密封熔合的目的。

为了到达密封焊，必须掌握以下几个要素：

1）必须有能量大、频率高、聚焦性能好、跟踪精度高的激光焊机。

2）必须有配合精度高的适用于激光焊的电芯外壳及盖板。

3）必须有高统一纯度的氮气掩护，特别是铝壳电芯要求氮气纯度高，不然铝壳外貌就会产生难以熔化的Al2O3（其熔点为2400℃）。

四、电芯膨胀原因及控制

锂离子电芯在制造和使用历程中往往会有肿胀现象，经过阐发与研究，发明主要有以下两方面原因：

1锂离子嵌入带来的厚度变革

电芯充电时锂离子从正极脱出嵌入负极，引起负极层间距增大，而出现膨胀，一般而言，电芯越厚，其膨胀量越大。

2． 

工艺控制不力引起的膨胀

在制造历程中，如浆料疏散、C/A比离散性、温度控制都市直接影响电芯电芯的膨胀水平。

特别是水，因为充电形成的高活性锂碳化合物对水非常敏感，从而产生猛烈的化学反响。

反响产生的气体造成电芯内压升高，增加了电芯的膨胀行为。

所以在生产中，除了应对极板严格除湿外，在注液历程中更应采取除湿设备，包管空气的干燥度为HR2%，露点（大气中的湿空气由于温度下降,使所含的水蒸气到达饱和状态而开始凝结时的温度）小于-40℃。

在非常干燥的条件下，并采取真空注液，极大地低落了极板和电解液的吸水机率。

五、铝壳电芯与钢壳电芯宁静性比力

铝壳相对付钢壳具有很高的宁静优势，以下是差别的压力实验：

注：

压力是电芯压力为电芯内部之压力（单位：

Kg），表内数据为电芯之厚度（单位：

mm）由此可见钢壳对内压反应十分痴钝，而铝壳对内压反响却十分敏锐。

因此从厚度上就根本能判断出电芯的内压，而钢壳电芯往往隐含着内压带来的不宁静隐患。

其中钢壳电芯型号为063448。

第三节锂离子电池掩护线路（PCM）

由第二节锂离子电芯的知识我们可以看出,锂离子电池至少需要三重保护-----过充电保护,过放电保护,短路保护,那么就应而产生了其掩护线路,那么这个掩护线路针对以上三个掩护要求而言:

过充电保护:

过充电保护IC的原理为：

当外部充电器对锂电池充电时，为防备因温度上升所导致的内压上升，需终止充电状态。

此时，保护IC需检测电池电压，当到达4.25V时（假设电池过充点为4.25V）即启动太过充电掩护，将功率MOS由开转为切断，进而截止充电。

过放电保护:

过放电保护IC原理：

为了防备锂电池的过放电，假设锂电池接上负载，当锂电池电压低于其过放电电压检测点（假定为2.5V）时将启动过放电掩护，使功率MOSFET由开转变为切断而截止放电，以制止电池过放电现象产生，并将电池保持在低静态电流的待机模式，此时的电流仅0.1uA。

当锂电池接上充电器，且此时锂电池电压高于太过放电电压时，太过放电掩护成果方可解除。

另外，考虑到脉冲放电的情况，过放电检测电路设有延迟时间以制止产生误行动。

过放电掩护及过充电保护IC主要生产厂家有:

美上美（MITSUMI）,精工,台湾富晶（DW01,FS301,302）,理光,MOTOROLA等封装形式主要为SOT26,SOT6

过电流及短路电流

因为不明原因（放电时或正负极遭金属物误触）造成过电流或短路，为确保宁静，必须使其立即停止放电。

过电流保护IC原理为，当放电电流过大或短路情况产生时，保护IC将启动过（短路）电流掩护，此时过电流的检测是将功率MOSFET的Rds（on）当成感应阻抗用以监测其电压的下降情形，如果比所定的过电流检测电压还高则停止放电，运算公式为:

V-=I×

Rds（on）×

2（V-为过电流检测电压，I为放电电流）。

假设V-=0.2V，Rds（on）=25mΩ，则掩护电流的巨细为I=4A。

同样地，过电流检测也必须设有延迟时间以防有突发电流流入时产生误行动。

通常在过电流产生后，若能去除过电流因素（例如马上与负载脱离），将会规复其正常状态，可以再进行正常的充放电行动。

一、激光焊接的主要特性。

激光焊接是激光质料加工技能应用的重要方面之一。

20世纪70年代主要用于焊接薄壁质料和低速焊接，焊接历程属热传导型，即激光辐射加热工件外貌，外貌热量通过热传导向内部扩散，通过控制激光脉冲的宽度、能量、峰值功率和重复频率等参数，使工件熔化，形成特定的熔池。

由于其奇特的优点，已乐成应用于微、小型零件的精密焊接中。

高功率CO2及高功率YAG激光器的出现，开辟了激光焊接的新领域。

得到了以小孔效应为理论底子的深熔焊接，在机器、汽车、钢铁等产业领域得到了日益遍及的应用。

与其它焊接技能相比，激光焊接的主要优点是：

1、速度快、深度大、变形小。

2、能在室温或特殊条件下进行焊接，焊接设备装置简单。

例如，激光通过电磁场，光束不会偏移；

激光在真空、空气及某种气体情况中均能施焊，并能通过玻璃或对光束透明的质料进行焊接。

3、可焊接难熔质料如钛、石英等，并能对异性质料施焊，效果良好。

4、激光聚焦后，功率密度高，在高功率器件焊接时，深宽比可达5：

1，最高可达10：

1。

5、可进行微型焊接。

激光束经聚焦后可得到很小的光斑，且能精确定位，可应用于大批量自动化生产的微、小型工件的组焊中。

6、可焊接难以靠近的部位，施行非打仗远距离焊接，具有很大的灵活性。

尤其是近几年来，在YAG激光加工技能中采取了光纤传输技能，使激光焊接技能得到了更为遍及的推广和应用。

7、激光束易实现光束定时间与空间分光，能进行多光束同时加工及多工位加工，为更精密的焊接提供了条件。

但是，激光焊接也存在着一定的局限性：

1、要求焊件装配精度高，且要求光束在工件上的位置不能有显著偏移。

这是因为激光聚焦后光斑尺雨寸小，焊缝窄，为加填充金属质料。

若工件装配精度或光束定位精度达不到要求，很容易造成焊接缺憾。

2、激光器及其相干系统的本钱较高，一次性投资较大。

二、激光焊接热传导。

激光焊接是将高强度的激光束辐射至金属外貌，通过激光与金属的相互作用，使金属熔化形成焊接。

在激光与金属的相互作用历程中，金属熔化仅为其中一种物理现象。

有时光能并非主要转化为金属熔化，而以其它形式体现出来，如汽化、等离子体形成等。

然而，要实现良好的熔融焊接，必须使金属熔化成为能量转换的主要形式。

为此，必须了解激光与金属相互作用中所产生的种种物理现象以及这些物理现象与激光参数的干系，从而通过控制激光参数，使激光能量绝大部分转化为金属熔化的能量，到达焊接的目的。

三、激光焊接的工艺参数。

　　1、功率密度。

功率密度是激光加工中最要害的参数之一。

采取较高的功率密度，在微秒时间范畴内，表层即可加热至沸点，产生大量汽化。

因此，高功率密度对付质料去除加工，如打孔、切割、镌刻有利。

对付较低功率密度，表层温度到达沸点需要经历数毫秒，在表层汽化前，底层到达熔点，易形成良好的熔融焊接。

因此，在传导型激光焊接中，功率密度在范畴在104~106W/CM2。

2、激光脉冲波形。

激光脉冲波形在激光焊接中是一个重要问题，尤其对付薄片焊接更为重要。

当高强度激光束射至质料外貌，金属外貌将会有60~98%的激光能量反射而损失掉，且反射率随外貌温度变革。

在一个激光脉冲作用期间内，金属反射率的变革很大。

3、激光脉冲宽度。

脉宽是脉冲激光焊接的重要参数之一，它既是区别于质料去除和质料熔化的重要参数，也是决定加工设备造价及体积的要害参数。

4、离焦量对焊接质量的影响。

激光焊接通常需要一定的离做文章一，因为激光核心处光斑中心的功率密度过高，容易蒸发成孔。

离开激光核心的各平面上，功率密度漫衍相对均匀。

离焦方法有两种：

正离焦与负离焦。

焦平面位于工件上方为正离焦，反之为负离焦。

按多少光学理论，当正负离做文章一相等时，所对应平面上功率密度近似相同，但实际上所得到的熔池形状差别。

负离焦时，可得到更大的熔深，这与熔池的形成历程有关。

实验表明，激光加热50~200us质料开始熔化，形成液相金属并出现问分汽化，形成市压蒸汽，并以极高的速度喷射，发出耀眼的白光。

与此同时，高浓度汽体使液相金属运动至熔池边沿，在熔池中心形成凹陷。

当负离焦时，质料内部功率密度比外貌还高，易形成更强的熔化、汽化，使光能向质料更深处通报。

所以在实际应用中，当要求熔深较大时，采取负离焦；

焊接薄质料时，宜用正离焦。

四、激光焊接工艺要领。

1、片与片间的焊接。

包罗对焊、端焊、中心穿透熔化焊、中心穿孔熔化焊等4种工艺要领。

2、丝与丝的焊接。

包罗丝与丝对焊、交错焊、平行搭接焊、T型焊等4种工艺要领。

3、金属丝与块状元件的焊接。

采取激光焊接可以乐成的实现金属丝与块状元件的连接，块状元件的尺寸可以任意。

在焊接中应注意丝状元件的多少尺寸。

4、差别金属的焊接。

焊接差别类型的金属要解决可焊性与可焊参数范畴。

差别质料之间的激光焊接只有某些特定的质料组合才有可能。

五、激光钎焊。

有些元件的连接不宜采取激光熔焊，但可利用激光作为热源，施行软钎焊与硬钎焊，同样具有激光熔焊的优点。

采取钎焊的方法有多种，其中，激光软钎焊主要用于印刷电路板的焊接，尤其实用于片状元件组装技能。

采取激光软钎焊与其它方法相比有以下优点：

1、由于是局部加热，元件不易产生热损伤，热影响区小，因此可在热敏元件四周施行软钎焊。

2、用非打仗加热，熔化带宽，不需要任何帮助东西，可在双面印刷电路板上双面元件装备后加工。

3、重复操纵稳定性好。

焊剂对焊接东西污染小，且激光照射时间和输出功率易于控制，激光钎焊制品率高。

4、激光束易于实现分光，可用半透镜、反射镜、棱镜、扫描镜等光学元件进行时间与空间支解，能实现多点同时对称焊。

5、激光钎焊多用波长1.06um的激光作为热源，可用光纤传输，因此可在常规方法不易焊接的部位进行加工，灵活性好。

6、聚焦性好，易于实现多工位装置的自动化。

六、激光深熔焊。

1、　　冶金历程及工艺理论。

激光深熔焊冶金物理历程与电子束焊极为相似，即能量转换机制是通过“小孔”结构来完成的。

在足够高的功率密度光束照射下，质料产生蒸发形成小孔。

这个布满蒸汽的小孔犹如一个黑体，险些全部吸收入射光芒的能量，孔腔内平衡温度达25000度左右。

热量从这个高温孔腔外壁通报出来，使困绕着这个孔腔的金属熔化。

小孔内布满在光束照射下壁体质料连续蒸发产生的高温蒸汽，小孔四壁困绕着熔融金属，液态金属四周即围着固体质料。

孔壁外液体流动和壁层外貌张力与孔腔内连续产生的蒸汽压力相持并保持着动态平衡。

光束不绝进入小孔，小孔外质料在连续流动，随着光束移动，小孔始终处于流动的稳定态。

就是说，小孔和围着孔壁的熔融金属随着前导光束前进速度向前移动，熔融金属填充着小孔移开后留下的空隙并随之冷凝，焊缝于是形成。

2、影响因素。

对激光深熔焊产生影响的因素包罗：

激光功率，激光束直径，质料吸收率，焊接速度，掩护气体，透镜焦长，核心位置，激光束位置，焊接起始和终止点的激光功率渐升、渐降控制。

3、激光深熔焊的特征及优点。

特征：

（1）高的深宽比。

因为熔融金属围着圆柱形高温蒸汽腔体形成并延伸向工件，焊缝就变得深而窄。

（2）最小热输入。

因为源腔温度很高，熔化历程产生得极快，输入工件热量极低，热变形和热影响区很小。

（3）高致密性。

因为布满高温蒸汽的小孔有利于熔接熔池搅拌和睦体逸出，导致生成无气孔熔透焊接。

焊后高的冷却速度又易使焊缝组织微细化。

（4）强固焊缝。

（5）精确控制。

（6）非打仗，大气焊接历程。

优点：

（1）由于聚焦激光束比通例要领具有高得多的功率密度，导致焊接速度快，热影响区和变形都较小，还可以焊接钛、石英等难焊质料。

（2）因为光束容易传输和控制，又不需要经常调换焊炬、喷嘴，显著淘汰停机帮助时间，所以有荷系数和生产效率都高。

（3）由于纯化作用和高的冷却速度，焊缝强，综合性能高。

（4）由于平衡热输入低，加工精度高，可淘汰再加工用度。

另外，激光焊接的动转用度也比力低，可以低落生产本钱。

（5）容易实现自动化，对光束强度与精细定位能进行有效的控制。

4、激光深熔焊设备。

激光深熔焊通常选用连续波CO2激光器，这类激光器能维持足够高的输出功率，产生“小孔”效应，熔透整个工件截面，形成强韧的焊接讨论。

就激光器自己而言，它只是一个能产生可作为热源、偏向性好的平行光束的装置。

如果把它导向和有效处理惩罚后射向工件，其输入功率就具有强的相容性，使之能更好的适应自动化历程。

为了有效实施焊接，激光器和其他一些须要的光学、机器以及控制部件一起配合组成一个大的焊接系统。

这个系统包罗激光器、光束传输组件、工件的装卸和移动装置，另有控制装置。

这个系统可以是仅由操纵者简单地手工搬运和牢固工件，也可以是包罗工件能自动的装、卸、牢固、焊接、查验。

这个系统的设计和实施的总要求是可得到满意的焊接质量和高的生产效率。

七、钢铁质料的激光焊接。

1、碳钢及普通合金钢的激光焊接。

总的说，碳钢激光焊接效果良好，其焊接质量取决于杂质含量。

就象其它焊接工艺一样，硫和磷是产生焊接裂纹的敏感因素。

为了得到满意的焊接质量，碳含量超过0.25%时需要预热。

当差别含碳量的钢相互焊接时，焊炬可稍偏向低碳质料一边，以确保讨论质量。

低碳沸腾钢由于硫、磷的含量高，并不适合激光焊接。

低碳镇静钢由于低的杂质含量，焊接效果就很好。

中、高碳钢和普通合金钢都可以进行良好的激光焊接，但需要预热和焊后处理惩罚，以消除应力，制止裂纹形成。

2、不锈钢的激光焊接。

一般的情况下，不锈钢激光焊接比通例焊接更易于得到优质接头。

由于高的焊接速度热影响区很小，敏化不成为重要问题。

与碳钢相比，不锈钢低的热导系数更易于得到深熔窄焊缝。

3、差别金属之间的激光焊接。

　　激光焊接极高的冷却速度和很小的热影响区，为许多差别金属焊接融化后有差别结构的质料相容创造了有利条件。

现已证明以下金属可以顺利进行激光深熔焊接：

不锈钢~低碳钢，416不锈钢~310不锈钢，347不锈钢~HASTALLY镍合金，镍电极~冷锻钢，差别镍含量的双金属带。

改造中的手性能源技能

目前人们经常遇上这种扫兴的情况：

手机用上几天就没电了，甚至在紧要时刻没法跟外界交换。

因此随着手机成果的增强以及耗电量大的彩屏手机、PDA手机、有数码相机成果的手机等的普及，许多厂商都在研发新一代的手机电池。

在手机上，目前用得最多的锂离子电池已经不能满足当今手机对电力的需求。

一定体积、重量的锂离子电池只能存储一定容量的电能，这个限定就叫做比能量。

虽然锂离子电池的比能量相对付以前的电池已经很高了，但是由于现代手机对付体积和重量的要求，不能通过增大电池体积的要领来增加电池的容量，所以只能寻找更高比能量的电池。

锂离子电池虽然不含铅、镉、汞等对情况有害的重金属物质，但是锂电池对付情况依然有害。

别的，锂离子电池对充电的要求很高，要求精密的充电电路以包管充电的宁静。

同时锂离子电池的代价照旧处在相对较高的水平。

一种新的物质——橄榄磷酸锂不久前已由美国麻省理工学院实验乐成，其导电性能凌驾目前用于商品电池的导电质料的许多倍，这意味着可以开发出电存储容量极高的锂电池。

实验表明，电极采取橄榄磷酸锂的电池的电存储容量及产生的电能，比目前的锂电池超过每克10％～20％。

最近出现的金属锂电池可以说是传统锂离子电池的改造型，也是目前比力受厂家瞩目的一种新型质料电池。

锂金属电池的质量比能量是锂聚合物电池和锂离子电池的8倍，并且要害是它直接采取了锂金属，最大特点在于能充实发挥负极金属质料的电池反响，使新型电池的能源储备量到达传统锂离子电池的两倍以上，而在放电容量方面，甚至能到达传统产物的10倍。

更可贵的是锂金属电池不会有影象效应，自放电率为每个月1％至2％，非常小。

鉴于用手机传输数据要消耗大量电能，现在后普及应用第三代手机打电话的时间将更长，用户将上网下载数据或是查寻信息，因此近年来用燃料电池取代手机锂电池的呼声渐高。

与现有储存电能的封闭电池差别的是，燃料电池是一种开放式的设备，它使用可再次充填的能源，例如甲醇或天然气，然后将其转变为电能。

阐发人士指出，随着手机和其他移动设备的日益普及，燃料电池必将有一天取代锂电池。

日本最大的手机制造商NEC公司正在研制一种使用甲醇和纳米技能的燃料电池，该公司体现这种电池的电能储量将是普通锂电池的10倍，这意味着使用现有型号手机的用户在一个月内不消敌手机进行充电，大概持续24小时使用条记本电脑。

NEC体现将在2005年前推出商用手机燃料电池。

英国伯明翰大学的科学家则另辟蹊径，不久前开发出一种只有几毫米巨细的微型发动机，有望用在手机等携带式设备上。

别看这种小到可以放在指甲盖上的发动机样子不起眼，但提供的能量却是普通电池的300倍。

科学家甚至还“异想天开”：

用糖为手机提供能源。

去年2月，两位美国科学家宣布，他们已发明出世界上第一粒能效高的“细菌电池”。

原来，电池电力来源是地下土壤中的细菌，它们可以消耗糖分，将能量转换成电力。

这种细菌名叫Rhodoferaxferriducens，生长在弗吉尼亚州牡蛎湾四周地下深处没有空气的沉积层中，被看作很有前途的糖分氧化介质。

通常微生物电池