鋰電池培訓(xùn)資料

1、鋰電池培訓(xùn)資料9 8 ! Q% _6 P$ u1 i2 T* S( r& B  9 ?2 k& s* T+ ?: g  2 l$ F' p2 b- f+ b一、電池基礎(chǔ)二、鋰離子電池基礎(chǔ)三、鋰電池的安全四、保護板BMS具體功能介紹.五、鋰離子電池的儲藏和運輸3 8 O' P# A5 C1 a& I一、電池基礎(chǔ)1、電池的發(fā)展簡史：公元前100公元100年 電池原形17801791發(fā)明伽尼爾電池+ Z9 . J  M" w# r, K1800年伏特發(fā)明電池1833年發(fā)現(xiàn)法拉第法則'

2、 $ C2 D0 Q2 U" d' k3 j+ t! l1836年發(fā)明丹尼爾電池,1859年發(fā)明鉛酸電池1 n' a8 n6 d6 |: G4 e( U2 n1868年發(fā)明干電池1899年發(fā)明Ni-Cd蓄電池 # S3 y5 k4 ?8 y! L! k5 T1901年發(fā)明Ni/Fe電池0 C* 0 N% e" + k2 e1951年發(fā)明密封Ni-Cd電池7 R) G7 s1 ?8 |( r/ |6 Q% z1990年發(fā)明鋰離子電池, _2 J! Q! s$ k8 x( q1995年發(fā)明聚合物電解質(zhì)鋰離子電池# l/ e/ Z; z, R, L& k)

3、 w5 Y, G- s8 q9 H6 ( w, 5 P2、電池的要素和組成：+ W7 s  , S/ I1 y4 / h: w5 電極0 R9 U' y  y6 , B8 T7 L' x   負極：通常將電池電極中電壓較低的一極稱為負極; S& V  P& x! y, h   正極：通常將電池電極中電壓較高的一極稱為正極5 _) f4 I  Q& N" I! l隔膜：在電池中，防止正負極間電子導(dǎo)通，而又能讓離子通過（離子傳導(dǎo)）

4、的隔離材料，一般為多孔薄膜材% w$ I1 y! % K$ Z/ U2 e料- h4 ?$ " x+ Z7 v1 R9 - b電解質(zhì)溶液（電液）：在電池內(nèi)正負極間提供離子傳輸作用8 ?' s# ( y( W/ P- o% T3 x其他構(gòu)件：如外殼，極柱，密封件等. Y9 O  F7 f, v# h9 h1 j2 o$ j) C8 V; - b3、電池的分類7 N5 w: G, b+ V! 6 F$ x7 m6 |( g# ) M4 t* I一次電池（干電池）' 0 u. z/ S) Q. N4 K二次電池（充電電池或蓄電池）: a. 9 E8 v&

5、amp; ·鉛酸電池* 4 m5 h9 h! c- A& 4 r( 0 W% B" F- L·鎳鎘電池7 i2 F2 b; s% q% R·鎳氫電池* e; y4 y! A$ 6 $ d·鋰離子電池' U0 n3 I; L. l' _+ P) ?4 i   ·液態(tài)鋰離子電池* # P6 * W/ G0 m$ n: d   ·聚合物態(tài)鋰離子電池8 & ' h& u' W- % t( V! T% o2 ' e* S; l5 H

6、9 j7 g. t另外還有燃料電池、太陽能電池等等8 ! Z& i# J, D/ E! t( |$ q8 Z$ Q$ a! M6 d0 k) f4、常見可充電電池性能比較：* M5 h" L# |5 M; b*                組成                           &

7、#160;                 電池              能量密度     & p! h1 5 e, T7 M: x電池體系     負極  電解液     正極       

8、;   環(huán)保性能   電壓（V）  Wh/kg   Wh/L      充電循環(huán)   自放電率) B% Y) e9 P: X( a% x鋰離子電池   碳    LiPF6   LiMn2O4或  綠色環(huán)保      3.6        130-150 350-400 

9、60;  1000       8%0 ; F1 M# ?/ 9 ! I                                          LiCoO2' ?" d, L% Q0 h" a( _9 U8 鉛酸電池&#

10、160;     Pb   H2SO4    PbO2       鉛污染嚴(yán)重    2.0         30-50  50-80         300-500      20%0 ?+ E9 r$ S! F/ f* v, v" g鎳鎘電池   

11、0; Cd      KOH     NiOOH      鎘污染嚴(yán)重    1.2         50-60  130-150     400-600      25%7 w" H' 4 L" G鎳氫電池    儲氫  

12、0;  KOH     NiOOH         環(huán)保         1.2         60-70  190-200       500        10%       

13、60;) M; 4 - ?- Y" _& K1 i# I                  材料 % u( |* 3 F0 S, V( A, Q  / C- n7 L' s+ : U% S+   R5 J二、鋰離子電池基礎(chǔ)/ n, k/ j$ ) & _' H" O& X5 s9 R$ E# C* B& C1、鋰離子電池的“前世今生” ：鋰離子電池是20世紀(jì)90年代開發(fā)

14、成功的新型高能電池。2 G6 l1 i& i. C6 I1 l, z5 l2 A鋰離子電池的“前世”：早期負極為金屬鋰的“鋰電池”，但金屬鋰的化學(xué)活性太大，   充電時產(chǎn)生的枝晶, h3 E$ n6 F0 M( P# x9 s: a會使電池短路，目前尚未真正解決其安全問題。  x- 7鋰離子電池的“今生”：鋰離子電池名稱開始于日本企業(yè)，針對含金屬鋰負極的鋰二次電池    而言，1991年- Q6 V0 q3 o/ o% 0 o- W- u由索尼公司率先實現(xiàn)商業(yè)化。采用可嵌鋰碳材料為負極，正極采用含鋰的    

15、;過渡金屬氧化物，利用溶有鋰鹽6 M, S6 S" l8 E% |非水溶劑作為電介質(zhì)。 5 ! d7 p! y7 $ T' r22、2鋰離子電池的優(yōu)點和缺點：3/ X: i' Z3 g- Q$ P' ! Z鋰離子電池重量輕、體積小，壽命長，沒有記憶效應(yīng)，具備良好的溫度特性，同時由于沒有重金屬污染、沒有毒性物質(zhì)，是新一代環(huán)保型綠色電池。被業(yè)界稱之為“終極電池”$ * X0 / N! * i- L  Z% m           鋰離子   &#

16、160;  鉛酸    鎳鎘     鎳氫% W* N* Y, Z; P5 j8 F重量        5             1         1          34 J5 u5 N5 " P6 A/ C/ 壽命    

17、;    5             2         3          4" S4 g$ |. L1 z環(huán)保        5             2      

18、60;  1          55 F0 K, g  9 記憶        5             3         1          3# K8 0 |' y. o  7 V, w溫度特性 5 

19、           2         3          34 G* Y% K7 d! U1 W3 I7 y5 q1 B  r! N) x: K5 a6 C缺點：鋰離子電池價格相對昂貴，發(fā)展時間短，制造工藝的成熟性不如鉛酸，鎳鎘及鎳氫電池，但隨時間的推, G! H  g, k( d移，鋰離子電池的制造工藝會越來越成熟，價格也會逐漸降低。+ : z: q+ W1

20、8 P6 y- b. G, q% e0 D" s. G5、液態(tài)鋰離子電池與聚合物鋰離子電池的異同：2 p1 v9 z3 x1 j6 v7 F0 I! o5 d9 u7 7 b相同點：正負極活性物質(zhì)相同  X: K7 _8 r$ E& W% f! d% o2 f3 S$                   電池工作原理相同) m& G0 l& b* 5 9 l' " G% , l2 s  

21、0;               單體電池工作電壓相同  I. U/ j: i, j1 M. E) # o7 . t( t+ S) S, m不同點：液態(tài)鋰離子電池的電解液是液態(tài)的有機電解液，聚合物鋰離子電池的電解質(zhì)是將液態(tài)的有機電解液6 v/ T4 H7 m" ; ; d3 M吸附在一種聚合物基質(zhì)上，所以被稱為凝膠聚合物電解質(zhì)。; T4 U8 d% P; O' i9 X8 Z# R+ e- N, L優(yōu)缺點比較：液態(tài)鋰離子電池的功率較聚合物鋰離子電池大的多，反

22、映在電動自行車上，液態(tài)比聚合物有更# " Z+ A' E) 1 L0 W強的爬坡能力；液態(tài)鋰離子電池的價格較聚合物鋰離子電池便宜。聚合物鋰離子電池由于不存在游離的電解液4 z+ s- u0 I* q- j，不存在漏液的情況。4 Z: c& x% X" T$ H9 4 _6 u$ h- k* Y; z6、液態(tài)軟包裝、凝膠聚合物和液態(tài)鋰離子電池的安全性：6 $ f% - T5 p( Y. |; 7 ! f) x: o8 : G' X7 u3   G目前市場上大量出現(xiàn)的是液態(tài)軟包裝電池，液態(tài)軟包裝電池內(nèi)部電化學(xué)體系和金屬殼包裝電池一樣。

23、" e( Z4 k, 5 9 * w1 D9 m& I7 G. g) E  S0 E優(yōu)缺點比較：采用液體電解液，因此在大電流放電等性能上也不錯。由于采用軟包裝，包裝較易損壞，在一8 D% ?$ B! ' W: M2 z3 U些振動頻繁的應(yīng)用領(lǐng)域，如電動自行車等，需要謹(jǐn)慎。  e0 t) G- P2 Z. u: W* v7 v- v+ p/ 7 r" M0 4 k                 金屬殼

24、液態(tài)      液態(tài)軟包裝       凝膠型7 ?" U! a8 _' M' b, N電解液           液態(tài)               液態(tài)              凝膠態(tài)3 B) L3 _2 P5

25、 y* Z* H3 B包裝               金屬             鋁塑膜            鋁塑膜& P4 8 j9 A; o! W8 |2 h( 5 放電能力        很好        &

26、#160;      很好                  差0 A. i3 P. r4 l9 Z% 1 y/ k$ ' J9 L; u# r+ 0 G' v! F( N/ 安全性：鋰離子電池的安全性需要從正極材料入手，光靠更換軟包裝無法從根本上解決。軟包裝的電池如果爆3 ?* n- A! ! G: W7 q, $ f/ t* P炸，不存在金屬物射出物，然仍無法解決燃燒等危險。從電極材料和電解液入手，才是解決鋰離子電池

27、安全性2 s' J0 u" " m% x的根本途徑。  / k8 E. g* U2 p0 k4 $ l: z& Q( j& l; A0 % v7、電池的一致性問題：# d& j, A4 o4 x7 h( ?1 * n  K  M/ t: S! x4 P# d, f  C單體電池不存在一致性問題，一致性問題主要集中在電池組中，影響電池組一致性的主要因素是電池的自放電4 t* w$ B% T5 # h% g、內(nèi)阻、電池中電池的數(shù)量、有無均衡線路等。同樣容量和電壓的電池

28、組，鋰離子電池數(shù)量越少，對一致性要$ O$ 9 t: k; v4 k求越低。. A7 h. C( K# L) ?. s5 2 I1 C* ; b5 e, / b  s; H% $ l) U8、鎳氫（Ni/MH）電池的簡介：+ / a4 f* Q  S$ b/ W* e2 W! N8 y( Y7 5 N  L: u鎳氫電池的工作電壓為1.2V，無鉛酸，鎘鎳電池的重金屬污染問題，也屬于綠色環(huán)保型電池，但與鋰離子電池1 & _  9 % n5 p( G* n相比，鎳氫電池的工作電壓只有鋰離子電池的1/3，同樣一個

29、電池鎳氫電池需要的單體電池的數(shù)量是鋰離子電4 ! e2 g: a" n/ B; _. I& F池的3倍，重量是鋰離子電池的2倍左右，循環(huán)壽命也比鋰離子電池短。另外鎳氫電池充電過程中發(fā)熱嚴(yán)重，無3 z3 s0 * U3 z; m3 0 P2 F法長期在高溫調(diào)節(jié)下使用。低溫性能不如鋰離子電池，高倍率放電性能不如鎘鎳電池和鋰離子電池，而價格與6 u. R) _& b; L: o) W/ Z  m鋰離子電池相差無幾。所以鎳氫電池雖然發(fā)展時間較長，但其發(fā)展的速度和潛力已遠遠落后于鋰離子電池。1 K- m9 W$ q8 I2 f% g4 9、幾種鋰離子電池正極

30、材料的綜合比較1 $ f, T( a8 N# 7 1 |5 f7 r6 m8 V/ q             鈷酸鋰         錳酸鋰        磷酸鐵鋰        鎳鈷錳酸鋰/3元( j% . _" Z* S+ K0 O7 ?2 H耐過充      × 

31、;                                                     ×, X4 f) b. X  N1 U- i2 Q( ; s! Z  x! W2 C0 :

32、U氧化性     很強            一般               弱                      強: O* l. V6 p/ |9 0 R) K4 o2 A% p& g$ t  &#

33、160; Q9 p+ d0 g" : d過充極限   0.5C/6V  3C/10V        3C/10V           0.5C/6V  r- , R  F$ % X' q' H8 D8 ( v' M, r  g; k8 r: n% r* j安全性    很不安全 安全性能好 安全

34、性能好          不安全6 m9 y! d+ t  M4 z7 / Q4 ( A: K/ Q% Y安全容量    1Ah       1030Ah      可達100Ah             /+ E- x$ ( c0 h0 Y( F + |9 ) O. z3 F1 S大功率能力   好  &#

35、160;         很好              很好                  /6 V- d: ?; - Y! N" Q* u. s' , Q; i" i! q& 4 B  ?+ b價格      

36、60;     昂貴           低廉              低廉               一般" 4 a# A9 O2 Y: G3 G) Y" s- l: E: a9 j: t2 x# J, 9 T$ 三、鋰電池的安全- ) f" S- N;

37、 S- S# e9 w" b- ?9 t0 Q% ?4 g1 ?  b單體電池的安全測試項目及測試方法- ?& g9 N/ q6 A% B$ F3 ) v4 / t% T% E$ n測試項目           測試條件                         測試要求     &#

38、160;      電池數(shù)目    測試標(biāo)準(zhǔn), a+ w9 q5 L) G( X. P" G2 b- e7 P) X撞擊 平面  9.1KG重物，0.61m高度，                                 3個1 n" y1 k, |4 * d! . W;

39、y         側(cè)面  直 徑15.8mm 的 鋼棒。   不起火，不爆炸        3個                UL; h% o7 ; E, Y4 X' n3 , l                 &#

40、160;            . w' y# V/ F5 k% K) P擠壓 平面   擠壓力 13KN                   不起火，不爆炸         3個               

41、UL; x* y$ - C" F) r         側(cè)面                                                      &

42、#160;                     3個 ' D( U( d# R+ # D4 p2 H5 w高溫    150，10min& T9 A. $ i. n% y9 M6 b          （溫升5 /min)                 &#

43、160;       不起火，不爆炸        5個                UL9 , |$ 7 S7 d5 n9 - d$ 6 n# y" B! v) z" - n過充                    30A,10V&#

44、160;                   不起火，不爆炸        5個               UL5 X, Y3 d( _' e9 i& Y短路              電阻小

45、于100m              不起火，不爆炸        5個               UL8 N" e4 j3 r' n# a& F5 / s針刺   5mm的鋼釘從垂直于極板的8 f2 z# i  T" F1 f/ U# + s. K2 b* P

46、         方向貫穿（鋼針停留在電池中）  不起火，不爆炸         5個               企標(biāo)0 b8 & R9 ) ?0 X" w+ T& F2 G4 K# E9 t) K2 ! S3 ?) q' 四、保護板BMS具體功能介紹' z! U( S6 Q1 z! u: G2 % P2 J1 N

47、) i9 F保護板BMS（Battery Management System）有5大功能：* 7 z/ V. Y- m( U& L  O& N) B6 j9 F7 l, J, 1、過充（過壓）保護6 F1 ) n" U8 V   因為鋰電池是很“脆弱”的電池，所以不能造成過充。錳酸鋰是在4.2v保護，磷酸鐵鋰是在3.6v左右（具- t/ K5 B3 F: E  v: a! C; j體可參考供應(yīng)商規(guī)格書）；1 I5 Q, % o, W8 M0 9 1 s5 |$ . V9 u0 P. T   

48、;造成過充時，一般保護板會有恢復(fù)功能。比如一塊錳酸鋰電池保護板設(shè)置的過充保護是4.25v，當(dāng)過充時，: o# y: * C# / X) b+ ?保護板保護，停止充電，當(dāng)電壓降至4.15v時，才能恢復(fù)充電動作。- D7 B& S+ h+ z) ' H' b; Y; x4 a5 a5 W* i2、過放（欠壓）保護. B' h8 E+ 3 S& O1 ' A' a/ X) / h5 b0 k/ c)    因為鋰電池是很“脆弱”的電池，所以不能造成過放。錳酸鋰是在2.7v或3.0v保護，磷酸鐵鋰是在2.3v左" o

49、* G. P! m' s' d9 K. u右（具體可參考供應(yīng)商規(guī)格書）；- A2 G8 H( s+ M4 J, t: |& S; M4 R; O: S   造成過放時，一般保護板會有恢復(fù)功能。比如一塊錳酸鋰電池保護板設(shè)置的過放保護是3.0v，當(dāng)過放時，% C9   F) T2 F# J4 c保護板保護，停止放電，當(dāng)電壓升至3.1v時，才能恢復(fù)放電動作。! s* g; ) b9 z8 9 H+ R: b$ b4 k( m8 Z" Y" D- 3、過流保護5 x- _; m5 6 Q# 9 u1 l &#

50、160;- " k# m. o! b. b# G# I! v( f: U   當(dāng)放電電流或者瞬間放電電流超過電池本身所能承受的電流時，BMS會停止放電動作。3 y# s% c$ x" m8 V" x# f- H9 c7 S4 C; f( j   一般恢復(fù)過流保護有2個辦法。一是斷開負載，重新連接電池與負載；一是更換燒壞掉的保險絲。具體看每% b. E" a5 d. s" X個廠家的產(chǎn)品是如何設(shè)置。8 P: r3 o4 o5 I+ ' z& H2 d' j2 w  

51、0;3 & Z! S- b. s5 p9 c   一般BMS會設(shè)置一個例如 30A/8ms（30安培 8毫秒）的峰值電流保護參數(shù)。就是說：當(dāng)電流大于30A并且時- J6 G$ 1 J7 _間大于8ms時，過流保護會動作。假如是50A3ms，那么過流保護不會動作，4 X0 d# l' l+ L( & b1 W5 |   # K% X( R9 q! ' u3 H0 ' d   這對帶電機類的負載是非常適合的，因為一些負載在起動時會有一個非常大的脈沖/峰值電流，只要這個電* b( K: X: k) j  I0 D* n# U流能過去，正常工作就不是問題了。所以有時候電池帶電機類負載會不工作，很大一個原因是因為BMS上的脈0 ! ) 1 6 P& R1 l5 A沖/峰值電流給擋掉了，而不是電池出了問題。; P' s3 R% H5 ; O! Z5 A& o1 $ R$ K/ B6 J   （測量這個電流需要示波器，很多業(yè)務(wù)不好展開就是這個電流沒有測量到。我們測過一個Trimme