鋰電池培訓資料

1、鋰電池培訓資料一、電池基礎二、鋰離子電池基礎三、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一、電池基礎1、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1800年伏特發(fā)明電池1833年發(fā)現(xiàn)法拉第法則1836年發(fā)明丹尼爾電池1859年發(fā)明鉛酸電池1868年發(fā)明干電池1899年發(fā)明NiCd蓄電池1901年發(fā)明Ni/Fe電池1951年發(fā)明密封NiCd電池1990年發(fā)明鋰離子電池1995年發(fā)明聚合物電解質鋰離子電池2、電池的要素和組成：電極負極:通常將電池電極中電壓較低的一極稱為負極正極：通常將電池電極中電壓較高的一極稱為正極隔膜：在電池中，防止

2、正負極間電子導通，而又能讓離子通過（離子傳導）的隔離材料，一般為多孔薄膜材料電解質溶液（電液）：在電池內正負極間提供離子傳輸作用其他構件:如外殼，極柱，密封件等3、電池的分類一次電池（干電池）二次電池（充電電池或蓄電池）鉛酸電池鎳一鎘電池鎳一氫電池鋰離子電池液態(tài)鋰離子電池聚合物態(tài)鋰離子電池另外還有燃料電池、太陽能電池等等4、常見可充電電池性能比較：組成電池能量密度電池體系負極電解液正極環(huán)保性能電壓（V）Wh/kg Wh/L充電循環(huán) 自放電率鋰離子電池碳 LiPF6 LiMn2O4或綠色環(huán)保LiCoO23。6130150 350-40010008%鉛酸電池Pb H2SO4 PbO2鉛污染嚴重2。

3、03050 508030050020%鎳鎘電池CdKOHNiOOH鎘污染嚴重 1.25060鎳氫電池儲 氫KOHNiOOH環(huán)保1.2材料6070190-20050010%二、鋰離子電池基礎1、鋰離子電池的“前世今生”:鋰離子電池是20世紀90年代開發(fā)成功的新型高能電池.鋰離子電池的“前世”:早期負極為金屬鋰的“鋰電池”，但金屬鋰的化學活性太 大， 充電時產生的枝晶會使電池短路，目前尚未真正解決其安全問題.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

4、采用含鋰的 過渡金屬氧化物，利用溶有鋰鹽非水溶劑作為電介質。鋰離子電池的優(yōu)點和缺點：鋰離子電池重量輕、體積小，壽命長，沒有記憶效應， 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，是新一代環(huán)保 型綠色電池.被業(yè)界稱之為“終極電池”鋰離子鉛酸鎳鎘鎳氫重量5113壽命5234環(huán)保5215記憶5313溫度特性5233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。5、液態(tài)鋰離子電池與聚合物鋰離子電池的異同：相同點：正負極活性物質相同電池工作原理相同單體電池工作電壓相同不同點：液態(tài)鋰離

5、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 電解質是將液態(tài)的有機電解液吸附在一種聚合物基質上，所以被稱為凝膠聚合物電解質。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，反映在電動 自行車上，液態(tài)比聚合物有更強的爬坡能力；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，不存在漏液的情況。6、液態(tài)軟包裝、凝膠聚合物和液態(tài)鋰離子電池的安全性:目前市場上大量出現(xiàn)的是液態(tài)軟包裝電池，液態(tài)軟包裝電池內部電化學體系和 金屬殼包裝電池一樣。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，在一些振動頻繁的應用

6、領域，如電動自行車等，需要謹慎.金屬殼液態(tài)液態(tài)軟包裝凝膠型電解液液態(tài)液態(tài)凝膠態(tài)包裝金屬鋁塑膜鋁塑膜放電能力很好很好差安全性：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安全性的根本途徑。7、電池的一致性問題：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、內阻、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組，鋰離子電池數(shù)量越少，對一致性要求越低。8、鎳氫（Ni/MH）電池的簡介：鎳氫電池的工作電壓為1

7、。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，同樣一個電池鎳氫電池需要的單體電池的數(shù)量是鋰離子電池的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)熱嚴重，無法長期在高溫調節(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。9、幾種鋰離子電池正極材料的綜合比較鉆酸鋰 錳酸鋰磷酸鐵鋰鎳鉆錳酸鋰/3元耐過充寸寸耐過充過充極限0。5C/6V 3C/10V3C/1

8、0V0.5C/6V安全性很不安全安全性能好安全性能好不安全安全容量1Ah1030Ah可達100Ah/大功率能力好很好很好/價格旦也昂貝低廉低廉一般氧化性很強一般弱強三、鋰電池的安全單體電池的安全測試項目及測試方法測試項目測試條件測試要求電池數(shù)目測試標準撞擊平面9。1KG重物，0。61m高度，3個側面直徑15。8mm的鋼棒.不起火，不爆炸3個UL擠壓平面擠壓力13KN不起火，不爆炸3個UL側面3個高溫150 C，10min(溫升 5 C/min)不起火，不爆炸5個UL過充30A， 10V不起火，不爆炸5個UL短路電阻小于100mQ不起火，不爆炸5個UL針刺p5mm的鋼釘從垂直于極板的方向貫穿（鋼

9、針停留在電池中）不起火，不爆炸5個企標四、保護板BMS具體功能介紹保護板 BMS(Battery Management System)有 5 大功能:1、過充（過壓）保護因為鋰電池是很“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（具體可參考供應商規(guī)格書）；造成過充時，一般保護板會有恢復功能。比如一塊錳酸鋰電池保護板設置的過 充保護是4.25v，當過充時，保護板保護，停止充電，當電壓降至4。15v時，才能恢復充電動作。2、過放（欠壓）保護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左右（具體可參考供應

10、商規(guī)格書）；造成過放時，一般保護板會有恢復功能。比如一塊錳酸鋰電池保護板設置的過 放保護是3.0v,當過放時，保護板保護，停止放電，當電壓升至3。1v時，才能恢復放電動作。3、過流保護當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.一般恢復過流保護有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。具體看每個廠家的產品是如何設置。一般BMS會設置一個例如30A/8ms（30安培8毫秒）的峰值電流保護參數(shù)。 就是說：當電流大于30A并且時間大于8ms時，過流保護會動作。假如是50A3ms，那么過流保護不會動作，這對帶電機類的負載是非常適合的，因

11、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上的脈沖/峰值電流給擋掉了，而不是電池出了問題。（測量這個電流需要示波器，很多業(yè)務不好展開就是這個電流沒有測量到。我 們測過一個Trimmer的峰值電流有90A，很高，相對這樣大的電流，做BMS就是 一個很高的要求）4、過溫保護鋰電池在所規(guī)定的溫度范圍里是可以正常工作的，當超過所規(guī)定的溫度范圍， BMS會停止放電動作以保護電池，一般此功能為可選功能.5、均衡功能因為電芯一致性的問題，串并聯(lián)的電芯越多，一致性問題越突出，電池組的性 能會越不

12、好。使用時間長了，每個電芯的電壓容量內阻會有所差別，會降低整體 電池的性能和壽命。有了均衡功能，可盡可能充滿每個電芯的容量，降低每個電芯的差別，提高整體電池的性能和壽命。目前都在用的是“電阻放電法”，即給電池組中先充滿電的電芯放電，讓沒充滿 電的電芯繼續(xù)充電，當每個電芯都充滿電了，整組電池才停止充電。（放電時當 整組電池中有一個電芯放完電，整組電池停止放電）另一方法是“雙向無損均衡充電，即讓充滿電的電芯給沒充滿電的電芯充電， 也就是讓電芯互相充電.這樣效率很高，目前也可實現(xiàn)，但成本太高，不適合商 業(yè)化操作.五、鋰離子電池的儲藏和運輸鋰離子電池的儲藏會導致容量下降高電壓會導致正負極集流金屬板的被腐蝕和電介質的分解長時間處于放電狀態(tài)將導致電機保護層分解，容量下降。鋰離子電池的儲藏1。電池組需長期儲存時，請將電池組充電至半飽和（放完電后，