動力電池梯次利用技術 課件 5.2單體蓄電池判別

動力電池梯次利用技術項目五單體蓄電池的篩選任務二單體蓄電池的判別學習目標一、知識目標1.掌握單體電池的電壓測試方法。2.掌握單體電池的充放電測試方法。3.掌握單體電池余能測試方法。二、技能目標1.能正確使用數字萬用表測量單體電池的電壓。2.能夠進行單體電池的充放電操作。3.能正確測量單體電池的余能。三、素養(yǎng)目標1.鼓勵學生獨立自主操作，提高學生的動手能力。2.通過實操，提高技術運用的職業(yè)能力。3.通過工作頁的記錄，養(yǎng)成勤于反思，勇于探究的創(chuàng)新人格。4.通過學習本課，提高科技素養(yǎng)。5.通過電池的性能檢測，增強安全意識。6.嚴格執(zhí)行6S現場管理。學習目標初步篩選后外觀良好的電池單體是可以進行重組PACK應用，但在梯次利用前，需要對單體電池進行性能檢測，再次分選，性能好單體電池的進行重組，性能差的單體電池則進行回收處理。你知道單體電池的檢測方法嗎？任務導入目錄單體電池的電壓判別方法與設備01.單體電池的充放電測試方法與設備02.單體電池余能測試方法與設備03.conents相關知識單體電池電壓測定、充放電測試、余能測試任務實施單體電池的電壓判別方法與設備01PARTONE在進行余能檢測之前，需要對廢舊動力蓄電池進行判別。電池表面標簽清晰的應記錄電池基本信息，如標稱電壓。部分標簽破損不確定其種類，但仍可檢測其電壓的動力蓄電池，可以檢測其電壓，以確定其蓄電池種類。鋰離子單體電池工作電壓為3.0~4.2V左右鎳氫鎳鎘單體電池工作電壓范圍是1.0到1.4V鉛酸單體電池工作電壓范圍是1.7~2.4V（一）電壓參數電動勢是反映電源把其他形式的能量轉換成電能的物理量，電動勢使電源兩端產生電壓。電池的電動勢是熱力學的兩極平衡電極電位之差，常用e表示，單位是伏（V）。1.電動勢（一）電壓參數電動勢類似于勢能開路電壓是指在開路狀態(tài)下（幾乎沒有電流通過時），電池的正極電極電位與負極電極電位之差。電池的開路電壓取決于電池正負極材料的活性、電解質和溫度條件等，而與電池的幾何結構和尺寸大小無關。2.開路電壓（一）電壓參數額定電壓也稱公稱電壓或標稱電壓，額定電壓針對具體設備而言，由制造廠制定，通常指的是設備可以長時間正常工作的最大電壓。不同電化學類型的電池單體額定電壓是不同的，根據額定電壓也能區(qū)分電池的化學體系。3.額定電壓（一）電壓參數常用不同電化學體系電池的單體額定電壓值電池類型單體額定電壓/V鉛酸電池（VRLA）2.0鎳鎘電池（Ni-Cd）1.2鎳鋅電池（Ni-Zn）1.6鎳氫電池（Ni-MH）1.2鋅空氣電池（Zn/Air）1.2鋁空氣電池（Al/Air）1.4鈉氯化鎳電池（Na/NiCl2）2.5鈉硫電池（Na/S）2.0錳酸鋰電池（LiMn2O4）3.7磷酸鐵鋰電池（LaFePO4）3.2式中：—電池的工作電流；—電池的電動勢；Rf—極化內阻；R?—歐姆內阻。（一）電壓參數工作電壓是指電池在接通負載放電過程中所顯示出的電壓，又稱負荷（負載）電壓或放電電壓。在電池放電初始時刻，即開始有工作電流時的電壓稱為初始電壓。4.工作電壓例如，此圖表示電池放電終止電壓為1.70V（一）電壓參數放電終止電壓也稱為放電截止電壓，是指電池在放電時，電壓下降到不宜再繼續(xù)放電的最低工作的電壓值。由于對電池的容量和壽命要求的不同，以及不同的電池類型和放電條件，各種電池規(guī)定的放電終止電壓也不同。5.放電終止電壓（二）使用設備單體電池的電壓判別使用設備主要有單體電壓檢測線與檢測電阻陣列（三）檢測方法單體電壓檢測用電阻陣列取單體電壓值，每個單體的正極和負極引出檢測線，連接到電阻陣列對應的電阻前1.模組中單體電池電壓判別單體電壓檢測接點（一）電壓參數由控制板上的測量電路按順序接通檢測電阻和單體電壓檢測接點，這樣在檢測電阻上就可以取出某個單體的電壓值5.放電終止電壓已經從電池包中拆解出的電池單體直接用數字萬用表或者電池內阻測試儀直接測量電壓，如圖。測量電池電壓數值與設置電壓的參考值比較是否一致，依照NEDC標準，一次性電池電壓差應在50毫伏以內。通過電池內阻測試儀挑選電壓一致性良好的電池，從而挑選出電壓在可用范圍內的電池。2.單體電池電壓檢測（三）檢測方法左為萬用表，右為電池內阻測試儀單體電池的充放電測試方法與設備02PARTTWO實驗室中常采用恒流充電(CC)、恒流-恒壓充電(CC-CV)、恒壓充電(CV)、恒流放電(DC)對電池充放電行為進行測試分析，而階躍式充放電模式則多用于直流內阻、極化和擴散阻抗性能的測試。正極電池充放電模式包括恒流充電、恒壓充電、恒流放電、恒阻放電、混合式充放電以及階躍式等不同模式充放電。鋰離子單體電池結構負極（一）使用設備單體電池的充放電測試所使用的設備主要有：動力電池組裝實訓臺、數字萬用表、絕緣測試儀、絕緣防護用品、絕緣工具套裝、常規(guī)工具套裝、分容柜等?！峨妱悠囉脛恿π铍姵仉娦阅芤蠹霸囼灧椒ā?GB/T31486-2015)，該標準規(guī)定室溫下,單體蓄電池先以1I1(A)電流放電至企業(yè)技術條件中規(guī)定的放電終止電壓，擱置1h(或企業(yè)提供的不大于1h的擱置時間)，然后按企業(yè)提供的充電方法進行充電。1.測試方法（二）單體電池充電方法《電動汽車用動力蓄電池電性能要求及試驗方法》若企業(yè)未提供充電方法，則依據以下方法充電：（1）對于鋰離子蓄電池，以1Ι1(A)電流恒流充電至企業(yè)技術條件中規(guī)定的充電終止電壓時轉恒壓充電，至充電電流降至0.05Ι1(A)時停止充電,充電后擱置1

h(或企業(yè)提供的不高于1

h的擱置時間)。（2）對于金屬氫化物鎳蓄電池，以1Ι1(A)電流恒流充電1

h，然后再以0.2Ι1充電1

h，充電后靜置1

h(或企業(yè)提供的不大于1

h的靜置時間)。1.測試方法（二）單體電池充電方法《電動汽車用動力蓄電池電性能要求及試驗方法》鋰離子電池充電方式是限壓恒流。檢測待充電電池的電壓，若監(jiān)測單體電壓低于3V，要先進行預充電，充電電流為設定電流的1/10，電壓升到3V后，進入標準充電過程。充電曲線如圖4-2-4所示。下面以18650三元鋰電池為例分析充電過程：（二）單體電池充電方法涓流充電恒流充電恒壓充電充電終止階段1階段3階段42.單體電池充電過程階段2涓流充電是先對完全放電的電池單元進行預充(恢復性充電)。在電池電壓低于3V左右時采用涓流充電，涓流充電電流是恒流充電電流的1/10即0.1C1(單體恒流充電電流為2200mA，涓流充電電流為220mA)。單體電池充電曲線圖涓流充電恒流充電恒壓充電充電終止階段1階段3階段42.單體電池充電過程階段2當電池電壓上升到涓流充電閾值以上時，提高充電電流進行恒流充電。恒流充電的電流在0.2C1至1.0C1之間。電池電壓隨著恒流充電過程逐步升高，視電池正極材料設定此電壓為3.0-4.2V。單體電池充電曲線圖涓流充電恒流充電恒壓充電充電終止階段1階段3階段42.單體電池充電過程階段2當電池電壓上升到4.2V時，恒流充電結束，開始恒壓充電階段。電流根據電芯的飽和程度，隨著充電過程的繼續(xù)充電電流由最大值慢慢減少，當減小到0.01C1時，認為充電終止。單體電池充電曲線圖涓流充電恒流充電恒壓充電充電終止階段1階段3階段42.單體電池充電過程階段2有兩種充電終止方法：采用最小充電電流判斷或采用定時器或者兩者的結合。最小電流法監(jiān)視恒壓充電階段的充電電流，并在充電電流小于0.02C1時終止充電。第二種方法從恒壓充電階段開始時計時，持續(xù)充電兩個小時后終止充電過程。單體電池充電曲線圖3.單體電池的放電過程當電池荷電狀態(tài)（SOC）大于20%時，靜置5min，然后以3C電流恒流放電至2.5V，轉入恒壓放電，如圖。接近終止電壓時停止放電馬尾下降階段電化學平衡放電初始，電壓陡然跌落單體電池余能測試方法與設備03PARTTHREE（一）使用設備單體電池的充放電測試所使用的設備主要有：動力電池組裝實訓臺、數字萬用表、絕緣測試儀、絕緣防護用品、絕緣工具套裝、常規(guī)工具套裝、分容柜等。根據《車用動力電池回收利用余能檢測》國家標準檢測流程包括外觀檢查（檢查電池外觀）、信息采集（采集銘牌上的信息）、電壓判別（測量電池電壓，判別極性）、測定首次充放電電流（Ic）和五小時率放電電流（I5）、測量電池剩余容量等步驟。1.檢測流程（二）單體電池余能測試余能檢測流程對于通過外觀和測量電壓仍不能確定其種類的動力蓄電池，則需要進行充放電試驗進行判別。：（1）測定首次充放電電流Ic余能檢測之前需測定首次充放電電流。對于有標簽且可直接從標簽上獲得標稱電壓、標稱容量或標稱能量等信息的電池單體，按照表中的公式計算首次充放電電流Ic，計算中注意各參數的單位。2.余能檢測方法首次充放電電流Ic計算公式（二）單體電池余能測試電池類型有標簽無標簽軟包鋰離子蓄電池Ic=Cn/5或Ic=Wn/5UIc=0.0066*m+0.8321鋼殼、鋁殼或塑料殼鋰離子蓄電池Ic=Cn/5或Ic=Wn/5UIc=0.0070*m-0.6656金屬氫化物鎳蓄電池Ic=Cn/5或Ic=Wn/5UIc=0.0108*m-0.0757Cn—標稱容量，單位是安時（A*h）Wn—標稱能量，單位是瓦時（W*h）U—標稱電壓，單位是伏特（V）Ic—蓄電池單體首次充電電流，單位安培（A）對于標簽損毀嚴重無法識別的蓄電池，可以按照表中公式，根據電池單體質量計算首次充電電流Ic2.余能檢測方法標簽完好

標簽破損（二）單體電池余能測試（2）確定五小時率放電電流I5接著，在I5的確定中，用電性能檢測儀以首次充放電電流恒流方式進行充放電試驗，按式以下計算I5：2.余能檢測方法（二）單體電池余能測試式中：I5—5h率放電電流(A)；Cf—以首次充放電電流恒流放電測得蓄電池容量(A?h)。（二）單體電池余能測試電池單體分別按照上述流程進行測定首次充放電電流（Ic）和五小時率放電電流（I5）后，再進行余能檢測，首先對電池按標準方式充電，然后按表4-2-3所示標準方式進行放電測試，最后計算余能。電池類型充電放電鋰離子電池單體以I5恒流充電至充電終止電壓后轉恒壓充電，至充電電流降至0.05I5時停止充電，靜置1小時讓電池單體在25℃±2℃溫度下，以I5

恒流放電直到放電終止電壓，計算放電容量，重復以上操作5次，取最后三次的平均值，得到的電池放電容量即為單體電池的余能。金屬氫化物鎳蓄電池按照I5恒流充電5小時，然后以0.2I5充電1小時，靜置1小時備用國家標準中規(guī)范的電池余量檢測流程單體電池電業(yè)測定、充放電測試、余能測試任務實施（二）場地設備準備任務實施前需要做好場地防護準備以及檢查實訓場地和設備設施是否及存在安全隱患。一、任務準備1.將單體電池放置在分容柜上，注意選擇正確的倉位以及單體電池正負極朝向，如有需要可使用萬用表測量確定正負極。2.分容柜在進行充放電時，是不支持串聯(lián)充放電，分容柜單通道限壓5V、限流20A，注意設置電池保護參數。3.穿戴好絕緣手套。4.萬用表在測量過程中表頭不得有臟物，可能會影響測量精度。（三）安全防護準備表：設備及工具準備（一）設備及工具準備序號設備及工具名稱數量1分容柜1臺2方形單體電池1個3數字萬用表1臺4個人防護套裝1套第一步第一步Step1二、實施步驟——1.單體電池的電壓測定第一步：首先將黑表筆插進“com”孔，紅表筆插進“VΩ”。（注意：表盤上的數值均為最大量程，“V－”表示直流電壓檔，“V～”表示交流電壓檔，“A”是電流檔）。第二步第二步Step2二、實施步驟——1.單體電池的電壓測定第二步：先將萬用表的正負極表頭直接接觸，將萬用表較零。第三步第三步Step3二、實施步驟——1.單體電池的電壓測定第三步：將檔位調至直流電壓檔，把旋鈕選到比估計值大的量程。第四步第四步Step4二、實施步驟——1.單體電池的電壓測定第四步：接著將紅黑表筆接電池兩端，注意紅正黑負，保持接觸穩(wěn)定。數值可以直接從顯示屏上讀取，若顯示為“1.”，則表明量程太小，那么就要加大量程后再次測量。如果在數值左邊出現“-”，則表明表筆極性與實際電源極性相反，此時紅表筆接的是負極。第一步第一步Step1二、實施步驟——2.單體電池的充放電測試步驟1：放置單體電池時查看標識，方形電池正極朝外。步驟2：啟動倉位開關?？煽吹酵ǖ酪挥须妷?，證明接觸良好，電池安裝正確。步驟3：長按通道一，出現圓形光圈后松開，點擊啟動，調整出設置參數界面。步驟4：將充電截止電壓設置為3.65V，充電的電流為10A。第二步第二步Step2二、實施步驟