培训体系锂电池培训资料Word下载.docx

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z,R,L&

k）w5Y

2、电池的要素和组成：

+W7s 

[,S/I1y4\/h:

w5~◆电极

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y 

y6`,B8T7L'

x负极：

通常将电池电极中电压较低的壹极称为负极

;

S&

V 

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x!

y,h正极：

通常将电池电极中电压较高的壹极称为正极

◆隔膜：

于电池中，防止正负极间电子导通，而又能让离子通过（离子传导）的隔离材料，壹般为多孔薄膜材

料

-h4?

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x+Z7v1R9`-b◆电解质溶液（电液）：

于电池内正负极间提供离子传输作用

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s#~（y（W/P-o%T3x◆其他构件：

如外壳，极柱，密封件等

1j2o$j）C8V;

~-b3、电池的分类

7N5w:

G,b+V!

\6F$x

壹次电池（干电池）

\0u.z/S）Q.N4K二次电池（充电电池或蓄电池）

·

铅酸电池

镍－镉电池

镍－氢电池

锂离子电池

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L.l'

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4i·

液态锂离子电池

*~#P6@*W/G0m$n:

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聚合物态锂离子电池

另外仍有燃料电池、太阳能电池等等

4、常见可充电电池性能比较：

组成电池能量密度电池体系负极电解液正极环保性能电压（V）Wh/kgWh/L充电循环自放电率

锂离子电池碳LiPF6LiMn2O4或绿色环保3.6130-150350-400≥10008%

0\;

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ILiCoO2

铅酸电池PbH2SO4PbO2铅污染严重2.030-5050-80300-50020%

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F/f*v,v"

g镍镉电池CdKOHNiOOH镉污染严重1.250-60130-150400-60025%

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G镍氢电池储氢KOHNiOOH环保1.260-70190-200≥50010%

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K1i#I材料

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二、锂离子电池基础

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C1、锂离子电池的“前世今生”：

锂离子电池是20世纪90年代开发成功的新型高能电池。

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i.C6I1l,z5l2A锂离子电池的“前世”：

早期负极为金属锂的“锂电池”，但金属锂的化学活性太大，充电时产生的枝晶,h3E$n6F0M（P#x9s:

a会使电池短路，目前尚未真正解决其安全问题。

锂离子电池的“今生”：

锂离子电池名称开始于日本企业，针对含金属锂负极的锂二次电池而言，1991年-Q6V0q3o/o%\0o-W-u由索尼公司率先实现商业化。

采用可嵌锂碳材料为负极，正极采用含锂的过渡金属氧化物，利用溶有锂盐6M,S6S"

l8E%|非水溶剂作为电介质。

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r22、2锂离子电池的优点和缺点：

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Z3g-Q$P'

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Z锂离子电池重量轻、体积小，寿命长，没有记忆效应，具备良好的温度特性，同时由于没有重金属污染、没有毒性物质，是新壹代环保型绿色电池。

被业界称之为“终极电池”

锂离子铅酸镍镉镍氢

重量5113

4J5u5N5]"

P6A/C/[寿命5234

S4g$|.L1z环保5215

5F0K,g 

]9]记忆5313

温度特性5233

缺点：

锂离子电池价格相对昂贵，发展时间短，制造工艺的成熟性不如铅酸，镍镉及镍氢电池，但随时间的推

移，锂离子电池的制造工艺会越来越成熟，价格也会逐渐降低。

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z:

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5、液态锂离子电池和聚合物锂离子电池的异同：

2p1v9z3x1j6v

◆相同点：

正负极活性物质相同

电池工作原理相同

单体电池工作电压相同

#o7@.t（t+S）S,m◆不同点：

液态锂离子电池的电解液是液态的有机电解液，聚合物锂离子电池的电解质是将液态的有机电解液

吸附于壹种聚合物基质上，所以被称为凝胶聚合物电解质。

T4U8d%P;

O

◆优缺点比较：

液态锂离子电池的功率较聚合物锂离子电池大的多，反映于电动自行车上，液态比聚合物有更

强的爬坡能力；

液态锂离子电池的价格较聚合物锂离子电池便宜。

聚合物锂离子电池由于不存于游离的电解液

，不存于漏液的情况。

6、液态软包装、凝胶聚合物和液态锂离子电池的安全性：

6`$f%~-T5p（Y.|;

~7}

◆目前市场上大量出现的是液态软包装电池，液态软包装电池内部电化学体系和金属壳包装电池壹样。

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I7G.g）E 

S0E◆优缺点比较：

采用液体电解液，因此于大电流放电等性能上也不错。

由于采用软包装，包装较易损坏，于壹

8D%?

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W:

M2z3U些振动频繁的应用领域，如电动自行车等，需要谨慎。

金属壳液态液态软包装凝胶型

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b,N电解液液态液态凝胶态

包装金属铝塑膜铝塑膜

放电能力很好很好差

安全性：

锂离子电池的安全性需要从正极材料入手，光靠更换软包装无法从根本上解决。

软包装的电池如果爆

炸，不存于金属物射出物，然仍无法解决燃烧等危险。

从电极材料和电解液入手，才是解决锂离子电池安全性

的根本途径。

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A0[%v7、电池的壹致性问题：

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C单体电池不存于壹致性问题，壹致性问题主要集中于电池组中，影响电池组壹致性的主要因素是电池的自放电

4t*w$B%T5]#h%g、内阻、电池中电池的数量、有无均衡线路等。

同样容量和电压的电池组，锂离子电池数量越少，对壹致性要

求越低。

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H%]$l）U8、镍氢（Ni/MH）电池的简介：

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S$b/W*e2W!

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镍氢电池的工作电压为1.2V，无铅酸，镉镍电池的重金属污染问题，也属于绿色环保型电池，但和锂离子电池

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^9}%n5p（G*n相比，镍氢电池的工作电压只有锂离子电池的1/3，同样壹个电池镍氢电池需要的单体电池的数量是锂离子电

池的3倍，重量是锂离子电池的2倍左右，循环寿命也比锂离子电池短。

另外镍氢电池充电过程中发热严重，无

法长期于高温调节下使用。

低温性能不如锂离子电池，高倍率放电性能不如镉镍电池和锂离子电池，而价格和

锂离子电池相差无几。

所以镍氢电池虽然发展时间较长，但其发展的速度和潜力已远远落后于锂离子电池。

1K-m9W$q8I2f%g4`9、几种锂离子电池正极材料的综合比较

1@$f,T（a8N#]7`

1|5f7r6m8V/q钴酸锂锰酸锂磷酸铁锂镍钴锰酸锂/3元

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Z*S+K0O7?

2H耐过充×

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U氧化性很强壹般弱强

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d过充极限0.5C/6V3C/10V3C/10V0.5C/6V

安全性很不安全安全性能好安全性能好不安全

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M4z7^/Q

安全容量1Ah10~30Ah可达100Ah/

+E-x${（c0h0Y（F

+|9`）O.z3F1S大功率能力好很好很好/

价格昂贵低廉低廉壹般

三、锂电池的安全

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9t0Q%?

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b单体电池的安全测试项目及测试方法

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g9N/q6A%B$F3}）v

4}/t%T%E$n测试项目测试条件测试要求电池数目测试标准

撞击平面9.1KG重物，0.61m高度，3个

侧面直径15.8mm的钢棒。

不起火，不爆炸3个UL

挤压平面挤压力13KN不起火，不爆炸3个UL

x*y$~-C"

F）r侧面3个

高温150℃，10min

（温升5℃/min）不起火，不爆炸5个UL

过充30A,10V不起火，不爆炸5个UL

短路电阻小于100mΩ不起火，不爆炸5个UL

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e4j3r'

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F5{/s针刺φ5mm的钢钉从垂直于极板的

方向贯穿（钢针停留于电池中）不起火，不爆炸5个企标

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]四、保护板BMS具体功能介绍

2}%P2J1N）i9F保护板BMS（BatteryManagementSystem）有5大功能：

*}7z/V.Y-m（U&

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）B6j9F7l,J,}1、过充（过压）保护

因为锂电池是很“脆弱”的电池，所以不能造成过充。

锰酸锂是于4.2v保护，磷酸铁锂是于3.6v左右（具

体可参考供应商规格书）；

1s5|$~.V9u0P.T造成过充时，壹般保护板会有恢复功能。

比如壹块锰酸锂电池保护板设置的过充保护是4.25v，当过充时，

保护板保护，停止充电，当电压降至4.15v时，才能恢复充电动作。

2、过放（欠压）保护

因为锂电池是很“脆弱”的电池，所以不能造成过放。

锰酸锂是于2.7v或3.0v保护，磷酸铁锂是于2.3v左

右（具体可参考供应商规格书）；

造成过放时，壹般保护板会有恢复功能。

比如壹块锰酸锂电池保护板设置的过放保护是3.0v，当过放时，

保护板保护，停止放电，当电压升至3.1v时，才能恢复放电动作。

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D-@3、过流保护

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v（f:

U当放电电流或者瞬间放电电流超过电池本身所能承受的电流时，BMS会停止放电动作。

壹般恢复过流保护有2个办法。

壹是断开负载，重新连接电池和负载；

壹是更换烧坏掉的保险丝。

具体见每

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X个厂家的产品是如何设置。

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壹般BMS会设置壹个例如30A/8ms（30安培8毫秒）的峰值电流保护参数。

就是说：

当电流大于30A且且时

间大于8ms时，过流保护会动作。

假如是50A3ms，那么过流保护不会动作，

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b1W5|

这对带电机类的负载是非常适合的，因为壹些负载于起动时会有壹个非常大的脉冲/峰值电流，只要这个电

*b（K:

X:

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I0D*n#U流能过去，正常工作就不是问题了。

所以有时候电池带电机类负载会不工作，很大壹个原因是因为BMS上的脉

冲/峰值电流给挡掉了，而不是电池出了问题。

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1^$R$K/B6J（测量这个电流需要示波器，很多业务不好展开就是这个电流没有测量到。

我们测过壹个Trimmer的峰值电流有90A，很高，相对这样大的电流，做BMS就是壹个很高的要求）

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W）U4、过温保护

锂电池于所规定的温度范围里是能够正常工作的，当超过所规定的温度范围，BMS会停止放电动作以保护电池，壹般此功能为可选功能。

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5、均衡功能

因为电芯壹致性的问题，串且联的电芯越多，壹致性问题越突出，电池组的性能会越不好。

使用时间长了，每个电芯的电压容量内阻会有所差别，会降低整体电池的性能和寿命。

有了均衡功能，可尽可能充满每个电芯的容量，降低每个电芯的差别，提高整体电池的性能和寿命。

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N*g7a,N

k-V6@0j8M 

f目前均于用的是“电阻放电法”，即给电池组中先充满电的电芯放电，让没充满电的电芯继续充电，当每个电芯均充满电了，整组电池才停止充电。

（放电时当整组电池中有壹个电芯放完电，整组电池停止放电）

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k#C/P 

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4],s,v2u/]"

A-T+D*Z.R/r另壹方法是“双向无损均衡充电”，即让充满电的电芯给没充满电的电芯充电，也就是让电芯互相充电。

这样效率很高，目前也可实现，但成本太高，不适合商业化操作。

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a3B）@.A五、锂离子电池的储藏和运输

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）e1I（r 

j-m锂离子电池的储藏会导致容量下降

+q*n%|8Q-`/e#z*{2H）J高电压会导致正负极集流金属板的被腐蚀和电介质的分解

长时间处于放电状态将导致电机保护层分解，容量下降。

锂离子电池的储藏

x（O5H（Z%u1.电池组需长期储存时，请将电池组充电至半饱和（放完电后，用充电器充电2～3小时即可）状态，放置于干燥，通风处，每二个月用充电器充电2～3小时；

u（_）d6l2D'

o+M.O2.电池组和充电器应贮存于清洁、干燥、通风处，应避免和腐蚀性物质接触，远离火源及热源；

3.电池组贮存条件：

环境温度-20～35℃；

环境湿度5～65％RH；

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W1C4C5V*B）r:

S运输：

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电池组应包装成箱进行运输，于运输过程中应防止剧烈振动、冲击或挤压，防止日晒雨淋。

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~:

H运输工具可使用汽车、火车、船舶、飞机等交通工具进行运输。