電容型鋰離子動力電池原理、性能與組件技術(shù)

電容型鋰離子動力電池原理、性能與組件技術(shù)第一頁，共56頁。2.電容型鋰離子電池性能特點2.電容型鋰離子電池研發(fā)若干問題2.電容型鋰離子電池研發(fā)若干問題2.電容型鋰離子電池研發(fā)若干問題2.電容型鋰離子電池研發(fā)若干問題4.電容型鋰離子電池應(yīng)用1.電容型鋰離子電池工作原理立塬新能源LIYUANNEWENERGY3.電容型鋰離子電池組件技術(shù)第二頁，共56頁。立塬新能源LIYUANNEWENERGY一、電容型鋰離子電池工作原理第三頁，共56頁。雙電層超級電容器工作原理

立塬新能源LIYUANNEWENERGY物理原理第四頁，共56頁。超級電容器種類雙電層電容器（EDLC）（已規(guī)模化）

水系雙電層電容器（單體電壓低）有機(jī)系雙電層電容器（立塬產(chǎn)品）

電化學(xué)電容器（贗電容）（目前應(yīng)用很少）

金屬氧化物電化學(xué)電容器高分子導(dǎo)電聚合物電化學(xué)電容器立塬新能源LIYUANNEWENERGY第五頁，共56頁。鋰離子電池工作原理

立塬新能源LIYUANNEWENERGY化學(xué)原理第六頁，共56頁。鋰離子電池種類：（1）按正極：鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、三元材料電池、磷酸亞鐵鋰電池。（2）按負(fù)極：天然石墨、人造石墨、中間相碳微球、LTO（3）按電解液：液體、凝膠、全固態(tài)聚合物（4）按包裝：金屬殼、塑料殼、軟包裝（5）按性能：功率型、能量型（6）按容量：小容量、中容量、大容量第七頁，共56頁。常用鋰電電極材料及其特點

名稱安全性能應(yīng)用領(lǐng)域循環(huán)壽命價格正極鈷酸鋰差手機(jī)電池300～500次高三元材料差電動工具500～800次高錳酸鋰較好電動自行車300～500次低磷酸亞鐵鋰很好電動汽車1000～2000次較低負(fù)極鈦酸鋰很好高安全電池約萬次高石墨較差各種鋰電500～2000次低第八頁，共56頁。1、頻繁大電流沖擊對電池性能有明顯的不利影響2、在電池兩端并聯(lián)大容量電容器的確能緩沖大電流對電池的沖擊，從而延長電池的循環(huán)壽命3、如果采用內(nèi)連接，使每個電池材料顆粒都處于電容器的保護(hù)之中，應(yīng)更能延長電池循環(huán)壽命，提高電池功率特性電容型鋰離子電池研發(fā)基礎(chǔ)立塬新能源LIYUANNEWENERGY第九頁，共56頁。電容型鋰離子電池研發(fā)基礎(chǔ)立塬新能源LIYUANNEWENERGYII1I2外連接內(nèi)連接無連接外連接外連接II2I1II2II2I1II2第十頁，共56頁。

電容型鋰離子電池是將雙電層超級電容器與鋰離子電池的工作原理相結(jié)合，器件中既有電容的雙電層物理儲能原理又有鋰離子電池的嵌入脫嵌化學(xué)儲能原理，即形成電容型鋰離子電池。

電容型鋰離子電池的工作原理立塬新能源LIYUANNEWENERGY第十一頁，共56頁。電容型鋰離子電池研制關(guān)鍵技術(shù)問題：電極成份設(shè)計問題工作電壓匹配問題電解液組分設(shè)計問題與性能相匹配的結(jié)構(gòu)設(shè)計問題應(yīng)用技術(shù)立塬新能源LIYUANNEWENERGY申報專利35項，已授權(quán)25項第十二頁，共56頁。序號申請?zhí)枌＠Q專利類型到達(dá)階段12.0低內(nèi)阻儲能器件實用新型授權(quán)22.6一種混合超級電容器發(fā)明專利授權(quán)32.4低內(nèi)阻儲能器件及其制造方法發(fā)明專利授權(quán)42.0分體鉚接式低內(nèi)阻儲能器件發(fā)明專利初審合格52.3自鉚接式低內(nèi)阻儲能器件發(fā)明專利初審合格62.7雙端引出式低內(nèi)阻儲能器件發(fā)明專利初審合格72.4鉚接式低內(nèi)阻儲能器件發(fā)明專利初審合格82.3鉚接式低內(nèi)阻儲能器件實用新型授權(quán)92.X分體鉚接式低內(nèi)阻儲能器件實用新型授權(quán)102.2自鉚接式低內(nèi)阻儲能器件實用新型授權(quán)112.8雙端引出式低內(nèi)阻儲能器件實用新型授權(quán)122.2一種儲能器件蓋板發(fā)明專利初審合格132.8一種儲能器件防爆結(jié)構(gòu)發(fā)明專利初審合格142.1一種儲能器件防爆結(jié)構(gòu)實用新型授權(quán)152.9一種儲能器件蓋板實用新型授權(quán)第十三頁，共56頁。序號申請?zhí)枌＠Q專利類型到達(dá)階段162.X閥式電池盒（F1）外觀設(shè)計授權(quán)172.X閥式電池盒（F2）外觀設(shè)計授權(quán)182.4閥式電池盒（F3）外觀設(shè)計授權(quán)192.3閥式電池盒（1）外觀設(shè)計授權(quán)202.1閥式電池盒（2）外觀設(shè)計授權(quán)212.2閥式電池盒（3）外觀設(shè)計授權(quán)222.8閥式電池盒（4）外觀設(shè)計授權(quán)232.7膜式電池盒（1）外觀設(shè)計授權(quán)242.1膜式電池盒（2）外觀設(shè)計授權(quán)252.6膜式電池盒（3）外觀設(shè)計授權(quán)262.0膜式電池盒（4）外觀設(shè)計授權(quán)272.8膜式電池盒（F1）外觀設(shè)計授權(quán)282.2膜式電池盒（F2）外觀設(shè)計授權(quán)292.6膜式電池盒（F3）外觀設(shè)計授權(quán)第十四頁，共56頁。電解電容器+超容：電解電容器＋EDLC電解電容器＋贗電容電池＋超容：鉛酸電池＋EDLC（無機(jī)電容型鋰離子電池）鎳氫電池＋EDLC（無機(jī)電容型鋰離子電池）

鋰電＋超容（有機(jī)電容型鋰離子電池）

立塬自主研發(fā)并率先實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化電容電池種類

立塬新能源LIYUANNEWENERGY第十五頁，共56頁。二、電容型鋰離子電池性能立塬新能源LIYUANNEWENERGY第十六頁，共56頁。充放電曲線立塬新能源LIYUANNEWENERGY超容鋰電鋰電電容型電池1C充2C放－20℃1/3C放電－20℃1/3C放電第十七頁，共56頁。能量密度：5～8Wh/Kg功率密度：3000～4000W/Kg循環(huán)壽命：10萬次以上充電時間：幾分鐘溫度范圍：－40～70℃（軍品－55℃）工作電壓范圍：0～2.7V

超級電容器主要性能立塬新能源LIYUANNEWENERGY第十八頁，共56頁。電容型鋰離子電池主要性能能量密度：60～120Wh/Kg（可設(shè)計）功率密度：1300～3000W/Kg（可設(shè)計）循環(huán)壽命：2000～5000次（可設(shè)計）充電時間：0.5～2小時（可設(shè)計）溫度范圍：－30～60℃工作電壓范圍：2.5～3.6V（可設(shè)計）安全性能更好，環(huán)保無污染

立塬新能源LIYUANNEWENERGY第十九頁，共56頁。立塬新能源LIYUANNEWENERGY40Ah電容型鋰離子電池強(qiáng)制認(rèn)證主要結(jié)論-20℃低溫容量：85.15%常溫28天能量保持/恢復(fù)：97.5%/98.9％1C充放500次循環(huán)容量保持：102.43％組件15C脈沖：通過第二十頁，共56頁。立塬新能源LIYUANNEWENERGY18Ah電容型鋰離子電池委托認(rèn)證主要結(jié)論20℃10C充電10S：電壓3.25V-20℃低溫容量：85.89%70℃放電：105.5%45C放電10S電壓：2.16V1C充2C放3000次循環(huán)容量保持：89.94％第二十一頁，共56頁。立塬新能源LIYUANNEWENERGY第二十二頁，共56頁。立塬新能源LIYUANNEWENERGY第二十三頁，共56頁。立塬新能源LIYUANNEWENERGY第二十四頁，共56頁。立塬新能源LIYUANNEWENERGY第二十五頁，共56頁。立塬新能源LIYUANNEWENERGY第二十六頁，共56頁。各種儲能器件性能比較

名稱能量(Wh/Kg)功率(W/Kg)壽命(次)價格充電溫度范圍安全性能有害物質(zhì)鉛酸電池35200～300200~500低7～10h－20～60℃高鉛鎳鎘電池45400500～800較低7～10h－20～60℃高鎘鎳氫電池70500～800300～600較高7～10h－20～60℃高無鋰離子電池125600～1000500～1000高7～10h－20～60℃較低無無機(jī)超容51500>10萬較低幾分鐘－20～60℃高無有機(jī)超容83000>10萬較高幾分鐘－40～60℃較高無電容型鋰離子電池60～1201300~3000>2000較高0.5~2h－30～60℃較高無立塬新能源LIYUANNEWENERGY第二十七頁，共56頁。三、電容型鋰離子電池組件技術(shù)28立塬新能源LIYUANNEWENERGY第二十八頁，共56頁。容量內(nèi)阻（直流內(nèi)阻？交流內(nèi)阻？）充放電曲線

漏電流（與擱置電壓的區(qū)別、準(zhǔn)確測量的困難性）單體篩選規(guī)則立塬新能源LIYUANNEWENERGY第二十九頁，共56頁。

2011年9月2日，科技部、財政部、工信部和發(fā)改委四部委聯(lián)合發(fā)布了新能源汽車示范推廣“安全令”《關(guān)于加強(qiáng)節(jié)能與新能源汽車示范推廣安全管理工作的函》，其中強(qiáng)調(diào)要對示范運行的新能源汽車進(jìn)行安全監(jiān)控，特別是加強(qiáng)對動力電池和燃料電池工作狀態(tài)的監(jiān)控。國家近期相關(guān)政策立塬新能源LIYUANNEWENERGY第三十頁，共56頁。四部委在《關(guān)于加強(qiáng)節(jié)能與新能源汽車示范推廣安全管理工作的函》中要求，新能源汽車試點城市要立即開展全面、系統(tǒng)、徹底的安全隱患排查，對發(fā)現(xiàn)的安全隱患，必須限期改正。所有示范運行的節(jié)能與新能源汽車應(yīng)與《節(jié)能與新能源汽車示范推廣應(yīng)用工程推薦車型目錄》確認(rèn)的技術(shù)狀態(tài)嚴(yán)格一致，對投入示范運行的插電式混合動力汽車、純電動汽車要全部安裝車輛運行技術(shù)狀態(tài)實時監(jiān)控裝置，特別是要加強(qiáng)對動力電池和燃料電池工作狀態(tài)的監(jiān)控。對混合動力汽車按一定比例進(jìn)行實時監(jiān)控。另外，試點城市要建立事故預(yù)警信息系統(tǒng)及事故緊急處置機(jī)制。國家近期相關(guān)政策立塬新能源LIYUANNEWENERGY第三十一頁，共56頁。目前各企業(yè)都是根據(jù)自己對電池、整車的理解來定制BMS，造成產(chǎn)品差異性大，難以量產(chǎn)，成本高。有些技術(shù)問題業(yè)內(nèi)還存在爭議，如均衡問題。缺乏權(quán)威性的BMS標(biāo)準(zhǔn)。BMS核心問題立塬新能源LIYUANNEWENERGY第三十二頁，共56頁。長沙巨力電子科技有限公司惠州市億能電子有限公司安徽力高新能源技術(shù)有限公司立塬合作伙伴立塬新能源LIYUANNEWENERGY第三十三頁，共56頁。單體電壓檢測、報警、控制，精度10mV整組電壓、電流監(jiān)控、充放電控制與整車控制器、充電機(jī)可靠的通訊溫度控制（低溫充電問題、溫度失控時措施？）精確的SOC（復(fù)雜性：電壓？電流積分？）電池健康度監(jiān)測、預(yù)報遠(yuǎn)程監(jiān)視、控制功能－集中管理、提前服務(wù)、防患未然BMS應(yīng)具有的功能立塬新能源LIYUANNEWENERGY第三十四頁，共56頁。BMS的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能GPRS立塬新能源LIYUANNEWENERGY第三十五頁，共56頁。BMS的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能GPRS立塬新能源LIYUANNEWENERGY第三十六頁，共56頁。BMS的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能GPRS立塬新能源LIYUANNEWENERGY第三十七頁，共56頁。BMS的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能GPRS立塬新能源LIYUANNEWENERGY第三十八頁，共56頁。BMS的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能GPRS立塬新能源LIYUANNEWENERGY第三十九頁，共56頁。BMS的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能GPRS立塬新能源LIYUANNEWENERGY第四十頁，共56頁。BMS的遠(yuǎn)程監(jiān)控功能GPRS立塬新能源LIYUANNEWENERGY第四十一頁，共56頁。四、電容型鋰離子電池應(yīng)用42立塬新能源LIYUANNEWENERGY第四十二頁，共56頁。電容型鋰離子電池組件立塬新能源LIYUANNEWENERGY第四十三頁，共56頁。電動汽車用電容型鋰離子電池組件立塬新能源LIYUANNEWENERGY第四十四頁，共56頁。電動汽車電源電動摩托車、自行車電源各種電能存儲裝置（風(fēng)能、太陽能、儲電柜等）電動工具軍事領(lǐng)域大功率、長壽命電容型鋰離子電池應(yīng)用立塬新能源LIYUANNEW