鋰電池培訓(xùn)資料

鋰電池培訓(xùn)資料一、電池基礎(chǔ)二、鋰離子電池基礎(chǔ)三、鋰電池的安全四、保護(hù)板BMS具體功效介紹五、鋰離子電池的儲藏和運輸一、電池基礎(chǔ)1、電池的發(fā)展簡史：公元前100～公元1電池原形1780～1791發(fā)明伽尼爾電池18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Ni-Cd蓄電池19發(fā)明Ni/Fe電池1951年發(fā)明密封Ni-Cd電池1990年發(fā)明鋰離子電池1995年發(fā)明聚合物電解質(zhì)鋰離子電池2、電池的要素和構(gòu)成：◆電極負(fù)極：普通將電池電極中電壓較低的一極稱為負(fù)極正極：普通將電池電極中電壓較高的一極稱為正極◆隔閡：在電池中，避免正負(fù)極間電子導(dǎo)通，而又能讓離子通過（離子傳導(dǎo)）的隔離材料，普通為多孔薄膜材料◆電解質(zhì)溶液（電液）：在電池內(nèi)正負(fù)極間提供離子傳輸作用◆其它構(gòu)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－鎘電池·鎳－氫電池·鋰離子電池·液態(tài)鋰離子電池·聚合物態(tài)鋰離子電池另外尚有燃料電池、太陽能電池等等4、常見可充電電池性能比較：

構(gòu)成

電池

能量密度

電池體系

負(fù)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

3.6

130-150350-400

≥1000

8%

LiCoO2鉛酸電池

Pb

H2SO4

PbO2

鉛污染嚴(yán)重

2.0

30-50

50-80

300-500

20%鎳鎘電池

Cd

KOH

NiOOH

鎘污染嚴(yán)重

1.2

50-60

130-150

400-600

25%鎳氫電池

儲氫

KOH

NiOOH

環(huán)保

1.2

60-70

190-200

≥500

10%

材料二、鋰離子電池基礎(chǔ)1、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)成功的新型高能電池。鋰離子電池的“前世”：早期負(fù)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)生的枝晶會使電池短路，現(xiàn)在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公司，針對含金屬鋰負(fù)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(fù)極，正極采用含鋰的

過渡金屬氧化物，運用溶有鋰鹽非水溶劑作為電介質(zhì)。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(yīng)，含有良好的溫度特性，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”

鋰離子

鉛酸

鎳鎘

鎳氫重量

5

1

1

3壽命

5

2

3

4環(huán)保

5

2

1

5記憶

5

3

1

3溫度特性5

2

3

3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，價格也會逐步減少。5、液態(tài)鋰離子電池與聚合物鋰離子電池的異同：◆相似點：正負(fù)極活性物質(zhì)相似

電池工作原理相似

單體電池工作電壓相似◆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)的有機電解液吸附在一種聚合物基質(zhì)上，因此被稱為凝膠聚合物電解質(zhì)?！魞?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，不存在漏液的狀況。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：◆現(xiàn)在市場上大量出現(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同樣?！魞?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(yīng)用領(lǐng)域，如電動自行車等，需要謹(jǐn)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

較好

較好

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，一致性問題重要集中在電池組中，影響電池組一致性的重要因素是電池的自放電、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）電池的介紹：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，但與鋰離子電池相比，鎳氫電池的工作電壓只有鋰離子電池的1/3，同樣一種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(yán)重，無法長久在高溫調(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，而價格與鋰離子電池相差無幾。因此鎳氫電池即使發(fā)展時間較長，但其發(fā)展的速度和潛力已遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于鋰離子電池。9、幾個鋰離子電池正極材料的綜合比較

鈷酸鋰

錳酸鋰

磷酸鐵鋰

鎳鈷錳酸鋰/3元耐過充

×

√

√

×氧化性

很強

普通

弱

強過充極限

0.5C/6V

3C/10V

3C/10V

0.5C/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

1Ah

10~30Ah

可達(dá)100Ah

/大功率能力

好

較好

較好

/價格

昂貴

低廉

低廉

普通三、鋰電池的安全單體電池的安全測試項目及測試辦法測試項目

測試條件

測試規(guī)定

電池數(shù)目

測試原則撞擊平面

9.1KG重物，0.61m高度，

3個

側(cè)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(cè)面

3個高溫

150℃

（溫升5℃過充

30A,10V

不起火，不爆炸

5個

UL短路

電阻不大于100mΩ

不起火，不爆炸

5個

UL針刺

φ5mm的鋼釘從垂直于極板的

方向貫穿（鋼針停留在電池中）

不起火，不爆炸

5個

企標(biāo)四、保護(hù)板BMS具體功效介紹保護(hù)板BMS（BatteryManagementSystem）有5大功效：1、過充（過壓）保護(hù)由于鋰電池是很“脆弱”的電池，因此不能造成過充。錳酸鋰是在4.2v保護(hù)，磷酸鐵鋰是在3.6v左右（具體可參考供應(yīng)商規(guī)格書）；

造成過充時，普通保護(hù)板會有恢復(fù)功效。例如一塊錳酸鋰電池保護(hù)板設(shè)立的過充保護(hù)是4.25v，當(dāng)過充時，保護(hù)板保護(hù)，停止充電，當(dāng)電壓降至4.15v時，才干恢復(fù)充電動作。2、過放（欠壓）保護(hù)由于鋰電池是很“脆弱”的電池，因此不能造成過放。錳酸鋰是在2.7v或3.0v保護(hù)，磷酸鐵鋰是在2.3v左右（具體可參考供應(yīng)商規(guī)格書）；造成過放時，普通保護(hù)板會有恢復(fù)功效。例如一塊錳酸鋰電池保護(hù)板設(shè)立的過放保護(hù)是3.0v，當(dāng)過放時，保護(hù)板保護(hù)，停止放電，當(dāng)電壓升至3.1v時，才干恢復(fù)放電動作。3、過流保護(hù)當(dāng)放電電流或者瞬間放電電流超出電池本身所能承受的電流時，BMS會停止放電動作。普通恢復(fù)過流保護(hù)有2個方法。一是斷開負(fù)載，重新連接電池與負(fù)載；一是更換燒壞掉的保險絲。具體看每個廠家的產(chǎn)品是如何設(shè)立。普通BMS會設(shè)立一種例如30A/8ms（30安培8毫秒）的峰值電流保護(hù)參數(shù)。就是說：當(dāng)電流不不大于30A并且時間不不大于8ms時，過流保護(hù)會動作。如果是50A3ms，那么過流保護(hù)不會動作，這對帶電機類的負(fù)載是非常適合的，由于某些負(fù)載在起動時會有一種非常大的脈沖/峰值電流，只要這個電流能過去，正常工作就不是問題了。因此有時候電池帶電機類負(fù)載會不工作，很大一種因素是由于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，諸多業(yè)務(wù)不好展開就是這個電流沒有測量到。我們測過一種Trimmer的峰值電流有90A，很高，相對這樣大的電流，做BMS就是一種很高的規(guī)定）4、過溫保護(hù)鋰電池在所規(guī)定的溫度X圍里是能夠正常工作的，當(dāng)超出所規(guī)定的溫度X圍，BMS會停止放電動作以保護(hù)電池，普通此功效為可選功效。

5、均衡功效由于電芯一致性的問題，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好。使用時間長了，每個電芯的電壓容量內(nèi)阻會有所差別，會減少整體電池的性能和壽命。有了均衡功效，可盡量充滿每個電芯的容量，減少每個電芯的差別，提高整體電池的性能和壽命?，F(xiàn)在都在用的是“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(dāng)每個電芯都充滿電了，整組電池才停止充電。（放電時當(dāng)整組電池中有一種電芯放完電，整組電池停止放電）另一辦法是“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，現(xiàn)在也可實現(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造成容量下降高電壓