精品锂电池培训资料.docx
《精品锂电池培训资料.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《精品锂电池培训资料.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
精品锂电池培训资料
锂电池培训资料（新）
锂电池培训资料目录：
一、电池基础
）c9^.D8X!
Q:
m6V7p5y二、锂离子电池基础
1q.h#l&G7Q-W.T!
T5r三、锂电池的安全
四、保护板BMS具体功能介绍
s3x;f3u0g6y!
E#C e3@五、锂离子电池的储藏和运输$r3i）W4@;N'd;D3l+a%m）q一、电池基础
-^/X-L p9`:
s%r1、电池的发展简史：
3B!
~.v.p:
V g公元前100～公元100年电池原形
（
s9k!
I*_3B;m1780～1791发明伽尼尔电池
1800年伏特发明电池
1833年发现法拉第法则
`1P1@'j*?
.h#Q,A9c1836年发明丹尼尔电池
M9M4t0a$O.y1859年发明铅酸电池
9Q'J）X j'e;n6G1868年发明干电池
1899年发明Ni-Cd蓄电池
1901年发明Ni/Fe电池
8w.^-b$g%k,e6g4n `,W'j1951年发明密封Ni-Cd电池
1990年发明锂离子电池
-J"K2X/K"T2i/[,x1995年发明聚合物电解质锂离子电池,}+z6P:
r）Q+B!
_2X2、电池的要素和组成：
◆电极
负极：
通常将电池电极中电压较低的一极称为负极
.R;?
）L;t8X#?
.p）h'?
2q*J 正极：
通常将电池电极中电压较高的一极称为正极
◆隔膜：
在电池中，防止正负极间电子导通，而又能让离子通过（离子传导）的隔离材料，一般为多孔薄膜材
:
|*Q&N4Z7b（q*Q-R料
-A/]#S-`.i"g◆电解质溶液（电液）：
在电池内正负极间提供离子传输作用
#x9e&v!
i"]（O-L◆其他构件：
如外壳，极柱，密封件等
9R5S&R-r$o2t
o*^+b+p6Y%G3、电池的分类
"y!
~!
h,n/d
4W6y+?
（W'v5L0J一次电池（干电池）
二次电池（充电电池或蓄电池）
#W.K$?
"I%]6b·铅酸电池
'u+r$t'a）p8T"b/e·镍－镉电池
·镍－氢电池
·锂离子电池
5].R7o"a+k3O9| ·液态锂离子电池
·聚合物态锂离子电池
&b;X'v k:
c4L!
a*n
/f/k;O）w）X!
y.K4x%b另外还有燃料电池、太阳能电池等等
;n'J%N"p4f3W4d
&C,K8X$R n0p-A2P4、常见可充电电池性能比较：
/R-T3t.l）T8|&e!
C
9k0Q（B-`4Q#s/s&[.S 组成 电池 能量密度
电池体系 负极 电解液 正极 环保性能 电压（V） Wh/kg Wh/L 充电循环 自放电率
+O6k"i）Q p6\锂离子电池 碳 LiPF6 LiMn2O4或 绿色环保 3.6 130-150350-400 ≥1000 8%
LiCoO2
W$i8o&@.T f!
C铅酸电池 Pb H2SO4 PbO2 铅污染严重 2.0 30-50 50-80 300-500 20%
7U（p3I;b*Z'P%`镍镉电池 Cd KOH NiOOH 镉污染严重 1.2 50-60 130-150 400-600 25%
镍氢电池 储氢 KOH NiOOH 环保 1.2 60-70 190-200 ≥500 10%
材料
!
g0M8s `#@0[7X1H）b
*L"[#x;m&f3m'q&Z）[1l二、锂离子电池基础
'N,c0[3z0f
1、锂离子电池的“前世今生”：
"B8l V E w/x1p,s;k）Q
锂离子电池是20世纪90年代开发成功的新型高能电池。
2r W（w:
u9C0}
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
@9E9^9O0]6I9x#L）f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
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
非水溶剂作为电介质。
-]-}%f7M;r
2、图
&X.|8{:
b"j）|:
k
0E.i2]%v,| E5j,Q3、锂离子电池基本结构：
y8O.q9m+x9Y,d2X.[
极柱/极耳 安全阀 负极 隔膜 正极 外壳（钢壳或铝塑膜）4、锂离子电池的优点和缺点：
;o/X%b+A/e5c4b（g6k2a$c1o9g
;U!
o4g.N+~2C!
P8{.E1D锂离子电池重量轻、体积小，寿命长，没有记忆效应，具备良好的温度特性，同时由于没有重金属污染、没有
"T3Z k&t,F7i:
^/u毒性物质，是新一代环保型绿色电池。
被业界称之为“
终极电池”
e+d%\&^0e$j'v O
%A0t:
e/~0[,W$u9_ 锂离子 铅酸 镍镉 镍氢
重量 5 1 1 3
寿命 5 2 3 4
环保 5 2 1 5
7W-c+w.E&d&H H记忆 5 3 1 3
温度特性5 2 3 3$f2Y0r-s,U$N5{ n.`缺点：
锂离子电池价格相对昂贵，发展时间短，制造工艺的成熟性不如铅酸，镍镉及镍氢电池，但随时间的推
移，锂离子电池的制造工艺会越来越成熟，价格也会逐渐降低。
5、液态锂离子电池与聚合物锂离子电池的异同：
R&`'F%F0T,J$S5Q
◆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/@8G#l%R1N3J5F3G◆
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
吸附在一种聚合物基质上，所以被称为凝胶聚合物电解质。
%t"{#n5m0w5V6?
'x
4b;m*d6z-B9Z,E*I6k0~◆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，反映在电动自行车上，液态比聚合物有更
/J"n!
c"L,~（w#L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在游离的电解液
2}6a2c/X }#o，不存在漏液的情况。
'h）G'f d9e（^
6、液态软包装、凝胶聚合物和液态锂离子电池的安全性：
◆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一样。
"q ]1X2c j2c r"^◆优缺点比较：
采用液体电解液，因此在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，在一
F'k ]"O0U#O&E;k'K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
电解液 液态 液态 凝胶态
2l+t%C,\%g（D（T）W包装 金属 铝塑膜 铝塑膜
5f3s-[2p!
b#t#C8e5I2s放电能力 很好 很好 差
&V/r!
M&e,[.a"^
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，不存在金属物射出物，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。
0\ E）],G'm$H+x9`7、电池的一致性问题：
4z*a7K"t3N:
|
!
d:
R+~6g（]8?
（x单体电池不存在一致性问题，一致性问题主要集中在电池组中，影响电池组一致性的主要因素是电池的自放电
、内阻、电池中电池的数量、有无均衡线路等。
同样容量和电压的电池组，锂离子电池数量越少，对一致性要
*}!
O6x9M&S$s#f6X8X求越低。
#[&n/?
8w:
?
&\0~8、镍氢（Ni/MH）电池的简介：
%K.I!
a2q0I（L2i3|,y9J）W（f
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，但与锂离子电池
相比，镍氢电池的工作电压只有锂离子电池的1/3，同样一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
1b*s$W!
O3@;H%u*}#K法长期在高温调节下使用。
低温性能不如锂离子电池，高倍率放电性能不如镉镍电池和锂离子电池，而价格与
3i"[$A（y#u.b,b）}3T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。
9、几种锂离子电池正极材料的综合比较!
M.~0w'R'J/m'B6D#l.O 钴酸锂 锰酸锂 磷酸铁锂 镍钴锰酸锂/3元
耐过充 × √ √ ×
2f1i1y2l%@-H
氧化性 很强 一般 弱 强
'j/f7Z7M1d2g
过充极限 0.5C/6V 3C/10V 3C/10V 0.5C/6V0m3S9E$W（r8[/e+N安全性 很不安全 安全性能好 安全性能好 不安全
5@:
W'S!
d3\+U;]
!
p5C.G3e0P2M安全容量 1Ah 10~30Ah 可达100Ah /大功率能力 好 很好 很好 /
4}!
g3|6@#U
价格 昂贵 低廉 低廉 一般三、锂电池的安全
-x,q-U*y4v'd&g
单体电池的安全测试项目及测试方法测试项目 测试条件 测试要求
电池数目 测试标准
撞击平面 9.1KG重物，0.61m高度， 3个
侧面 直径15.8mm的钢棒。
不起火，不爆炸 3个 UL
+c#j2}7E3F（C:
[4A6W挤压平面 挤压力13KN 不起火，不爆炸 3个 UL
侧面 3个
5~9Z9m0I6f2d-S;q高温 150℃，10min
（温升5℃/min） 不起火，不爆炸 5个 UL.g"t"T9\5c:
m:
[8|$j,p过充 30A,10V 不起火，不爆炸 5个 UL
&?
-@*W（O;R!
] z.K*a o9W短路
电阻小于100mΩ 不起火，不爆炸 5个 UL
针刺 φ5mm的钢钉从垂直于极板的
+m!
`%K#V5z&~"u&J3r%z 方向贯穿（钢针停留在电池中） 不起火，不爆炸 5个 企标/Y4N9A8f5V*}0k四、保护板BMS具体功能介绍
#U I/H*r1j.b j9d
保护板BMS（BatteryManagementSystem）有5大功能：
1、过充（过压）保护
-x1u4y,n$f）x1c1j%j 因为锂电池是很“脆弱”的电池，所以不能造成过充。
锰酸锂是在4.2v保护，磷酸铁锂是在3.6v左右（具
6Y3k3]#S"z体可参考供应商规格书）；
;t8\,l5^:
}9i-}8B
造成过充时，一般保护板会有恢复功能。
比如一块锰酸锂电池保护板设置的过充保护是4.25v，当过充时，
保护板保护，停止充电，当电压降至4.15v时，才能恢复充电动作。
2、过放（欠压）保护
6N!
T8D `2M+n;q
因为锂电池是很“脆弱”的电池，所以不能造成过放。
锰酸锂是在2.7v或3.0v保护，磷酸铁锂是在2.3v左
右（具体可参考供应商规格书）；
3a n/c'u+}7F8v3k9u
1{5k5l%y7N-G"f"E2@#D 造成过放时，一般保护板会有恢复功能。
比如一块锰酸锂电池保护板设置的过放保护是3.0v，当过放时，
*y0c2[#]0v#[;D+P!
f:
q保护板保护，停止放电，当电压升至3.1v时，才能恢复放电动作。
3、过流保护 当放电电流或者瞬间放电电流超过电池本身所能承受的电流时，BMS会停止放电动作。
:
j%\3d.u*i 一般恢复过流保护有2个办法。
一是断开负载，重新连接电池与负载；一是更换烧坏掉的保险丝。
具体看每
"Q（Z+|"\/R.h#\个厂家的产品是如何设置。
*w#U'g*m9c6@4@6P'f4^5` 一般BMS会设置一个例如30A/8ms（30安培8毫秒）的峰值电流保护参数。
就是说：
当电流大于30A并且时
.@!
L'q8|'g间大于8ms时，过流保护会动作。
假如是50A3ms，那么过流保护不会动作，
6i1~6R9H2Q%{*u
&q;m4K:
p/X8k）{3~.I+S/L8`2] 这对带电机类的负载是非常适合的，因为一些负载在起动时会有一个非常大的脉冲/峰值电流，只要这个电
'A1P/W+P9C1D-C!
B1f0v流能过去，正常工作就不是问题了。
所以有时候电池带电机类负载会不工作，很大一个原因是因为BMS上的脉
冲/峰值电流给挡掉了，而不是电池出了问题。
'N'n1R:
e0k'k2X c-z.f9z （测量这个电流需要示波器，很多业务不好展开就是这个电流没有测量到。
我们测过一个Trimmer的峰值电流有90A，很高，相对这样大的电流，做BMS就是一个很高的要求）4、过温保护"m2t.f（H8M3m（b）E'g（B*| 锂电池在所规定的温度范围里是可以正常工作的，当超过所规定的温度范围，BMS会停止放电动作以保护电池，一般此功能为可选功能。
+|!
h*D%p#V3x/p5、均衡功能 因为电芯一致性的问题，串并联的电芯越多，一致性问题越突出，电池组的性能会越不好。
使用时间长了，每个电芯的电压容量内阻会有所差别，会降低整体电池的性能和寿命。
有了均衡功能，可尽可能充满每个电芯的容量，降低每个电芯的差别，提高整体电池的性能和寿命。
}$[.z#u:
@3F）D
目前都在用的是“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，当每个电芯都充满电了，整组电池才停止充电。
（放电时当整组电池中有一个电芯放完电，整组电池停止放电）
1P/@5X#F!
^0r1y0C
另一方法是“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。
$?
#R+n（x'^!
\7_
五、锂离子电池的储藏和运输
8~0]（m+M#p*R;g9I-~
锂离子电池的储藏会导致容量下降
高电压会导致正负极集流金属板的被腐蚀和电介质的分解
6[!
a（m"L/_&S8v;Z长时间处于放电状态将导致电机保护层分解，容量下降。
（|7X%?
3^6f5^!
B
锂离子电池的储藏9z,l*M'R#_;d&}:
x:
M 1.电池组需长期储存时，请将电池组充电至半饱和（放完电后，用充电器充电2～3小时即可）状态，放置于干燥，通风处，每二个月用充电器充电2～3小时；
+a2Q/A3l-P4v/H8d4j/I0m4` 2.电池组和充电器应贮存在清洁、干燥、通风处，应避免与腐蚀性物质接触，远离火源及热源；
2~0Q!
_6x3T8a9?
6b:
G 3.电池组贮存条件：
环境温度-20～35℃；环境湿度5～65％RH；
/a/Z.O,m.c$U2w
运输：
+?
2j）W9d*@-A
电池组应包装成箱进行运输，在运输过程中应防止剧烈振动、冲击或挤压，防止日晒雨淋。
运输工具可使用汽车、火车、船舶、飞机等交通工具进行运输。
0|,X%^9x q l6b!
f （本来过UL的电池可走UPS，经验之谈。
但日本SONY事件出现后，就不让上飞机了，郁闷。
。
。
但走UPS的代理也是可以的，哈哈~~船运要1-2个月，太慢，客户还没测试样品估计你就要饿死了~~）
升级会员 