锂离子电池培训资料

电池基础知识目录电池简介电池分类电池体系温度特性镍氢电池锂离子电池电池主要测试项目测试标准电池简介电池：通常指的电池是化学电源电池，将物质化学反应所产生的能量直接转变为电能的一种装置，称为电池。电池分类1．原电池系列：锌锰电池、碱性锌锰电池、锌空气电池等；2．酸性蓄电池系列：铅酸蓄电池（其中包括阀控式密封铅酸蓄电池和胶体密封铅酸蓄电池）；3．碱性蓄电池系列：镉镍蓄电池、金属氢化物镍蓄电池、锌银蓄电池、铁镍蓄电池、锌镍蓄电池等；4．锂电池系列：锂蓄电池（锂离子蓄电池、软包锂离子蓄电池、金属锂蓄电池等）、锂原电池（锂亚硫酰氯电池、锂二氧化锰电池、锂二氧化硫电池、锂氟化碳电池等）、锂储备电池（锂亚硫酰（xian）氯储备电池、锂五氧化二钒储备电池等）；电池分类5．热电池系列：镁热电池系列、钙热电池系列、铝合金热电池系列等；6．一次激活电池系列：锌银一次激活电池、镁氯化银电池、镁氯化亚铜电池、铝氧化银电池等；7．燃料电池系列：碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池（SOFC）、质子交换膜燃料电池（PEMFC，其中包括氢氧、氢空气、甲醇直接氧化和再生式燃料电池）等常见电池体系类型体系负极正极电解液电压一次电池锌锰干电池ZnMnO2NH4Cl/ZnCl21.5

碱性锌锰ZnMnO2KOH1.5

银锌ZnAg0/Ag02KOH1.72

锂金属LiMnO2/SOCl2有机或无机非水类3.0/3.6

锌空气Zn空气KOH1.65常见电池体系类型体系负极正极电解液电压二次电池铅酸PbPbO2H2SO42

镍镉CdNiOOHKOH(NaOH)1.2

镍氢H2NiOOHKOH(NaOH)1.2

锂离子二次石墨LiCo/LiMO2/LiFePO4有机类3.7/3.7/3.2温度特性温度特性

温度过高或者过低，都可能导致电池无法正常工作工作温度：充电：0~45℃放电：-20~60℃储存温度：储存一个月：-20℃～45℃储存三个月：-20℃～35℃储存一年以下：0℃～25℃有保护板的电池，每半年需进行一次完整的充放电。将电量放到60%电量进行储存。镍氢/镍镉电池镍氢电池是由贮氢合金负极，镍正极，氢氧化钾电解液以及隔膜等组成的可充电电池，它与镍镉电池的本质区别只是在于负极材料的不同。因此它可以直接用在使用镍镉电池的器件上。镍氢电池具有记忆效应。镍氢电池表示符号：Ni-MH

镍镉电池表示符号：Ni-Cd镍氢/镍镉电池镍氢电池的优点：与Ni／Cd电池相比，Ni／MH电池具有以下显著优点：能量密度高，同尺寸电池，容量是Ni／Cd电池的1.5—2倍：无镉污染，所以Ni／MH电池又被称为绿色电池：可大电流快速充放电；电池工作电压也为1.2V，与Ni／Cd电池有互换性。镍氢/镍镉电池特性镍氢/镍镉电池特性镍氢/镍镉电池特性镍氢/镍镉电池特性镍氢/镍镉电池充电方法：电池的充电过程通常可分为预充电、快速充电、补足充电、涓流充电四个阶段。预充电：对长期不用的或新电池充电时，一开始就采用快速充电，会影响电池的寿命。因此，这种电池应先用小电流充电，使其满足一定的充电条件，这个阶段称为预充电。镍氢/镍镉电池快速充电：就是用大电流充电，迅速恢复电池电能。快速充电速率一般在1C以上，快速充时间由电池容量和充电速率决定。补足充电：采用某些快速充电止法时，快速充电终止后，电池并未充足电。为了保证充入100%的电量，还应加入补足充电过程。补足充电速率一般不超过0.3C。镍氢/镍镉电池涓流充电：也称为维护充电。根据电池的自放电特性，涓流充电速率一般都很低。只要电池接在充电器上并且充电器接通电源，在维护充电状态下，充电器将以某一充电速率给电池补充电荷，这样可使电池总处于充足电状态。锂离子电池锂离子电池是指Li+(锂离子元素)嵌入化合物为正、负极的二次电池。正极采用锂化合物LiXCoO2、LiXNiO2、LiXMnO2或LiXFePO4等负极采用锂-碳层间化合物LiXC6等。电解质为溶解有锂盐LiPF6、LiAsF6等有机溶液。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌，被形象的称为“摇椅电池”。充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态。放电时则相反。锂离子电池锂离子电池结构：锂离子电池由正极、负极、隔膜、电解液、外壳五金件（钢壳、铝塑膜、铝壳、盖板、极耳、绝缘片等）等组成。锂离子电池锂离子电池的优点：1、高能量密度：100Wh/Kg以上，为镍镉电池的三倍，镍氢电池的两倍；2、电压平台高：3.6V，镍基电池为1.2V；3、低温下工作优：在-20～60℃的温度范围内工作，低温下的工作优于其它电池；4、低维护性：没有记忆效应，无需定期放电，最理想的保存方式，就是在40%充电后冷藏保存，可以保存达十年之久；5、低自放电率：约6％/月；6、长循环寿命(＞500次，100％DOD)；7、环保：无重金属，无污染。锂离子电池1、安全性能问题：需复杂的保护线路；2、放电倍率低：1C~2C；3、易于老化：存储的锂离子电池照样会容量衰竭；4、价格昂贵。锂离子电池的种类根据锂离子电池所用电解质材料不同，锂离子电池可以分为1、液态锂离子电池(lithiumionbattery,简称为LIB)2、聚合物锂离子电池(polymerlithiumionbattery,简称为LIP)锂离子电池的种类相同点：液态锂离子电池和聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的，电池的工作原理也基本一致。一般正极使用LiCoO2（钴酸锂），负极使用各种碳材料如石墨，同时使用铝、铜做集流体。区别：主要区别在于电解质的不同,锂离子电池使用的是液体电解质,而聚合物锂离子电池则以聚合物电解质来代替,这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物胶体电解质。锂离子电池的种类按形状分类：圆柱形、方形和扣式(或钱币形)；按正极材料分类：氧化钴锂型、氧化镍锂型和氧化锰锂型锂离子电池的特性不同倍率放电曲线

锂离子电池的特性不同温度放电容量

锂离子电池的特性不同倍率充电曲线

项目钴酸锂(LiCoO2)锂镍钴锰三元(LiNiCoMnO2)锰酸锂(LiMn2O4)磷酸铁锂(LiFePO4)振实密度（g/cm3）2.8～3.02.0～2.32.2～2.41.0～1.4比表面积（m2/g）0.4～0.60.2～0.40.4～0.812～20克容量(mAh/g)135～140140～18090～100130～140电压平台(V)3.73.53.83.2循环性能≥500次≥500次≥300次≥2000次过渡金属贫乏贫乏丰富非常丰富原料成本很高高低廉低廉环保含钴含镍、钴无毒无毒安全性能差较好良好优秀适用领域中小电池小电池/小型动力电池动力电池、低成本电池动力电池/超大容量电源项目镍镉电池镍氢电池铅酸电池锂离子电池聚合物锂离子电池能量密度(Wh/kg)45~8060~12030~50110~160~160循环寿命1500300~500200~300500500自放电（/月）20%30%5%10%10%单体电压(V)1.251.2523.63.6负载电流(最佳值)1C0.5C或更低0.2C1C或更低1C或更低工作温度（℃）-40~60-20~60-40~60-20~60-20~60维护要求30~60天60~90天3~6月不需（有保护板半年或1年一次）环境影响含有毒金属轻微毒性环境污染环境友好环境友好记忆效应有轻微无无无耐滥用性高高低低中等电池主要检测项目

放电性能、荷电保持能力、循环寿命、环境适应性试验高度模拟试验、静电放电（ESD）试验、安全性能试验电池安全要求（如重物冲击、热冲击、过充电、过放电、大电流放电、短路、挤压、强制放电）电池主要检测项目

放电性能、荷电保持能力、循环寿命、环境适应性试验高度模拟试验、静电放电（ESD）试验、安全性能试验电池安全要求（如重物冲击、热冲击、过充电、过放电、大电流放电、短路、挤压、强制放电）测试标准IEC/EN62133（便携式密封二次电芯与电池）UN38.3（关于危险货物运输的建议书-锂电池部分）IEC/EN60950（信息技术类产品）GB/T18287（移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总规范）IEC/EN60086（一次电池）IEEE1725（手机的可充电电池）IEC/EN61056-1&-2（通用阀控铅酸蓄电池）IEEE1625（便携式电脑的可充电电池）IEC/EN60896-21&-22（固定式阀控铅酸蓄电池）UL1642（锂电池）IEC/EN61951-1（镍-镉电池）UL2054（家用及商用电池）IEC/EN61951-2（镍-氢电池）UL2580（电动汽车用电池）IEC/EN61960（便携式充电电芯与锂电池）ANSIC18.1MPart2IEC/EN62282（燃料电池）ANSIC18.2MPart22006/66/EC（欧盟电池环保指令，适用所有类型电池）ANSIC18.3MPart22023/3/22附录资料：不需要的可以自行删除2023/3/22步进电动机的工作原理与特点原理：步进电机是利用电磁铁原理,将脉冲信号转换成线位移或角位移的电机。每来一个电脉冲，电机转动一个角度，带动机械移动一小段距离。特点：(1)来一个脉冲，转一个步距角。

(2)控制脉冲频率，可控制电机转速。

(3)改变脉冲顺序，改变转动方向。

(4)角位移量或线位移量与电脉冲数成正比.2023/3/22步进电动机结构注意：步进电机通的是直流电脉冲

步进电机主要由两部分构成：定子和转子。它们均由磁性材料构成。定、转子铁心由软磁材料或硅钢片叠成凸极结构，定、转子磁极上均有小齿，定、转子的齿数相等。其中定子有六个磁极,定子定子磁极上套有星形连接的三相控制绕组，每两个相对的磁极为一相，组成一相控制绕组,转子上没有绕组。转子上相邻两齿间的夹角称为齿距角2023/3/22工作方式步进电机的工作方式可分为：三相单三拍、三相单双六拍、三相双三拍等。一、三相单三拍（1）三相绕组联接方式：Y型（2）三相绕组中的通电顺序为：A相

B相

C相通电顺序也可以为：

A相C相B相

2023/3/22（3）工作过程引转子，由于磁力线总是要通过磁阻最小的路径闭合，因此会在磁力线扭曲时产生切向力而形成磁阻转矩，使转子转动，使转、定子的齿对齐停止转动。A相通电，A方向的磁通经转子形成闭合回路。若转子和磁场轴线方向原有一定角度，则在磁场的作用下，转子被磁化，吸A相通电使转子1、3齿和AA'对齐。CA'BB'C'A34122023/3/22CA'BB'C'A3412B相通电，转子2、4齿和B相轴线对齐，相对A相通电位置转30；1C'342CA'BB'AC相通电再转302023/3/22这种工作方式，因三相绕组中每次只有一相通电，而且，一个循环周期共包括三个脉冲，所以称三相单三拍。三相单三拍的特点：（1）每来一个电脉冲，转子转过30。此角称为步距角，用S表示。（2）转子的旋转方向取决于三相线圈通电的顺序，改变通电顺序即可改变转向。2023/3/22二、三相单双六拍三相绕组的通电顺序为：

AABBBCCCAA

共六拍。工作过程：A相通电，转子1、3齿和A相对齐。CA'BB'C'A34122023/3/22所以转子转到两磁拉力平衡的位置上。相对AA'通电，转子转了15°。（1）BB'磁场对2、4齿有磁拉力，该拉力使转子顺时针方向转动。A、B相同时通电（2）AA'磁场继续对1、3齿有拉力。CA'BB'C'A34122023/3/22