电容型锂离子动力电池原理、性能及组件技术

电容型锂离子动力电池原理、性能及组件技术第1页，共67页，2023年，2月20日，星期二2.电容型锂离子电池性能特点2.电容型锂离子电池研发若干问题2.电容型锂离子电池研发若干问题2.电容型锂离子电池研发若干问题2.电容型锂离子电池研发若干问题4.电容型锂离子电池应用1.电容型锂离子电池工作原理3.电容型锂离子电池组件技术第2页，共67页，2023年，2月20日，星期二一、电容型锂离子电池工作原理第3页，共67页，2023年，2月20日，星期二双电层超级电容器工作原理

物理原理第4页，共67页，2023年，2月20日，星期二超级电容器种类双电层电容器（EDLC）（已规模化）

水系双电层电容器（单体电压低）有机系双电层电容器（立塬产品）

电化学电容器（赝电容）（目前应用很少）

金属氧化物电化学电容器高分子导电聚合物电化学电容器第5页，共67页，2023年，2月20日，星期二锂离子电池工作原理

化学原理第6页，共67页，2023年，2月20日，星期二锂离子电池种类：（1）按正极：钴酸锂电池、锰酸锂电池、三元材料电池、磷酸亚铁锂电池。（2）按负极：天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、LTO（3）按电解液：液体、凝胶、全固态聚合物（4）按包装：金属壳、塑料壳、软包装（5）按性能：功率型、能量型（6）按容量：小容量、中容量、大容量第7页，共67页，2023年，2月20日，星期二常用锂电电极材料及其特点

名称安全性能应用领域循环寿命价格正极钴酸锂差手机电池300～500次高三元材料差电动工具500～1000次高锰酸锂较好电动自行车500～800次低磷酸亚铁锂很好电动汽车1000～2000次较低负极钛酸锂很好高安全电池约万次高石墨较差各种锂电500～2000次低第8页，共67页，2023年，2月20日，星期二1、频繁大电流冲击对电池性能有明显的不利影响；2、在电池两端并联大容量电容器的确能缓冲大电流对电池的冲击，从而延长电池的循环寿命；3、如果将超级电容器的电极材料与锂离子电池的电极材料复合在一起，使其协调工作，就相当于使每个电池材料颗粒都处于电容器的保护之中，应更能延长电池循环寿命，提高电池功率特性。电容型锂离子电池研发基础第9页，共67页，2023年，2月20日，星期二电容型锂离子电池研发基础立塬新能源LIYUANNEWENERGYII1I2外连接内连接无连接外连接外连接II2I1II2II2I1II2第10页，共67页，2023年，2月20日，星期二

电容型锂离子电池是将双电层超级电容器与锂离子电池的工作原理相结合，器件中既有电容的双电层物理储能原理又有锂离子电池的嵌入脱嵌化学储能原理，即形成电容型锂离子电池。

电容型锂离子电池的工作原理立塬新能源LIYUANNEWENERGY第11页，共67页，2023年，2月20日，星期二电容型锂离子电池研制关键技术问题：电极成份设计问题工作电压匹配问题电解液组分设计问题与性能相匹配的结构设计问题应用技术立塬新能源LIYUANNEWENERGY申报专利35项，已授权27项第12页，共67页，2023年，2月20日，星期二序号申请号专利名称专利类型到达阶段1200920249471.0低内阻储能器件实用新型授权2200910219706.6一种混合超级电容器发明专利授权3200910220340.4低内阻储能器件及其制造方法发明专利授权4201010210604.0分体铆接式低内阻储能器件发明专利初审合格5201010210616.3自铆接式低内阻储能器件发明专利初审合格6201010210619.7双端引出式低内阻储能器件发明专利初审合格7201010210621.4铆接式低内阻储能器件发明专利初审合格8201020239059.3铆接式低内阻储能器件实用新型授权9201020239056.X分体铆接式低内阻储能器件实用新型授权10201020239043.2自铆接式低内阻储能器件实用新型授权11201020239035.8双端引出式低内阻储能器件实用新型授权12201010272719.2一种储能器件盖板发明专利初审合格13201010272718.8一种储能器件防爆结构发明专利初审合格14201020517578.1一种储能器件防爆结构实用新型授权15201020517580.9一种储能器件盖板实用新型授权第13页，共67页，2023年，2月20日，星期二序号申请号专利名称专利类型到达阶段16201030502909.X阀式电池盒（F1）外观设计授权17201030502923.X阀式电池盒（F2）外观设计授权18201030502931.4阀式电池盒（F3）外观设计授权19201030502901.3阀式电池盒（1）外观设计授权20201030502895.1阀式电池盒（2）外观设计授权21201030502903.2阀式电池盒（3）外观设计授权22201030502902.8阀式电池盒（4）外观设计授权23201030502904.7膜式电池盒（1）外观设计授权24201030502905.1膜式电池盒（2）外观设计授权25201030502906.6膜式电池盒（3）外观设计授权26201030502907.0膜式电池盒（4）外观设计授权27201030502934.8膜式电池盒（F1）外观设计授权28201030502942.2膜式电池盒（F2）外观设计授权29201030502945.6膜式电池盒（F3）外观设计授权第14页，共67页，2023年，2月20日，星期二电解电容器+超容：电解电容器＋EDLC电解电容器＋赝电容电池＋超容：铅酸电池＋EDLC（无机电容型锂离子电池）镍氢电池＋EDLC（无机电容型锂离子电池）

锂电＋超容（有机电容型锂离子电池）

立塬自主研发并率先实现产业化电容电池种类

第15页，共67页，2023年，2月20日，星期二二、电容型锂离子电池性能第16页，共67页，2023年，2月20日，星期二充放电曲线超容锂电锂电电容型电池1C充2C放－20℃1/3C放电－20℃1/3C放电第17页，共67页，2023年，2月20日，星期二电容型锂离子电池主要性能能量密度：60～120Wh/Kg（可设计）功率密度：1300～3000W/Kg（可设计）循环寿命：2000～5000次（可设计）充电时间：0.5～2小时（可设计）温度范围：－30～60℃工作电压范围：2.5～3.6V（可设计）安全性能更好，环保无污染

第18页，共67页，2023年，2月20日，星期二40Ah电容型锂离子电池强制认证主要结论-20℃低温容量：85.15%常温28天能量保持/恢复：97.5%/98.9％1C充放500次循环容量保持：102.43％组件15C脉冲：通过第19页，共67页，2023年，2月20日，星期二18Ah电容型锂离子电池委托认证主要结论20℃10C充电10S：电压3.25V-20℃低温容量：85.89%70℃放电：105.5%45C放电10S电压：2.16V1C充2C放3000次循环容量保持：89.94％第20页，共67页，2023年，2月20日，星期二第21页，共67页，2023年，2月20日，星期二第22页，共67页，2023年，2月20日，星期二立塬新能源LIYUANNEWENERGY第23页，共67页，2023年，2月20日，星期二立塬新能源LIYUANNEWENERGY第24页，共67页，2023年，2月20日，星期二立塬新能源LIYUANNEWENERGY第25页，共67页，2023年，2月20日，星期二立塬新能源LIYUANNEWENERGY2012年1月，电容型锂离子电池产品通过了辽宁省科技厅和经信委共同主持的科技成果鉴定。由杨裕生、顾国彪两位院士和国家“863”计划动力电池检测中心王子冬主任等11位专家组成的鉴定委员会一致认为：“该项成果具有自主创新性，在能量密度和功率密度同时保持较高水平的情况下，循环寿命和低温性能达到同类产品的国际先进、国内领先水平”。

科技成果鉴定

第26页，共67页，2023年，2月20日，星期二立塬新能源LIYUANNEWENERGY5月22日在北京人民大会堂金色大厅举办新闻发布会

第27页，共67页，2023年，2月20日，星期二二、电容型锂离子电池性能立塬新能源LIYUANNEWENERGY第28页，共67页，2023年，2月20日，星期二充放电曲线立塬新能源LIYUANNEWENERGY超容锂电锂电电容型电池1C充2C放－20℃1/3C放电－20℃1/3C放电第29页，共67页，2023年，2月20日，星期二电容型锂离子电池主要性能能量密度：60～120Wh/Kg（可设计）功率密度：1300～3000W/Kg（可设计）循环寿命：2000～5000次（可设计）充电时间：0.5～2小时（可设计）温度范围：－30～60℃工作电压范围：2.5～3.6V（可设计）安全性能更好，环保无污染

立塬新能源LIYUANNEWENERGY第30页，共67页，2023年，2月20日，星期二立塬新能源LIYUANNEWENERGY40Ah电容型锂离子电池强制认证主要结论-20℃低温容量：85.15%常温28天能量保持/恢复：97.5%/98.9％1C充放500次循环容量保持：102.43％组件15C脉冲：通过第31页，共67页，2023年，2月20日，星期二立塬新能源LIYUANNEWENERGY18Ah电容型锂离子电池委托认证主要结论20℃10C充电10S：电压3.25V-20℃低温容量：85.89%70℃放电：105.5%45C放电10S电压：2.16V1C充2C放3000次循环容量保持：89.94％第32页，共67页，2023年，2月20日，星期二立塬新能源LIYUANNEWENERGY第33页，共67页，2023年，2月20日，星期二立塬新能源LIYUANNEWENERGY第34页，共67页，2023年，2月20日，星期二立塬新能源LIYUANNEWENERGY第35页，共67页，2023年，2月20日，星期二立塬新能源LIYUANNEWENERGY第36页，共67页，2023年，2月20日，星期二立塬新能源LIYUANNEWENERGY第37页，共67页，2023年，2月20日，星期二立塬新能源LIYUANNEWENERGY2012年1月，电容型锂离子电池产品通过了辽宁省科技厅和经信委共同主持的科技成果鉴定。由杨裕生、顾国彪两位院士和国家“863”计划动力电池检测中心王子冬主任等11位专家组成的鉴定委员会一致认为：“该项成果具有自主创新性，在能量密度和功率密度同时保持较高水平的情况下，循环寿命和低温性能达到同类产品的国际先进、国内领先水平”。

科技成果鉴定

第38页，共67页，2023年，2月20日，星期二立塬新能源LIYUANNEWENERGY5月22日在北京人民大会堂金色大厅举办新闻发布会

第39页，共67页，2023年，2月20日，星期二各种储能器件性能比较

名称能量(Wh/Kg)功率(W/Kg)寿命(次)价格充电温度范围安全性能有害物质铅酸电池35200～300200~500低7～10h－20～60℃高铅镍镉电池45400500～800较低7～10h－20～60℃高镉镍氢电池70500～800300～600较高7～10h－20～60℃高无锂离子电池125600～1000500～1000高7～10h－20～60℃较低无无机超容51500>10万较低几分钟－20～60℃高无有机超容83000>10万较高几分钟－40～60℃较高无电容型锂离子电池60～1201300~3000>2000较高0.5~2h－30～60℃较高无立塬新能源LIYUANNEWENERGY第40页，共67页，2023年，2月20日，星期二三、电容型锂离子电池组件技术41立塬新能源LIYUANNEWENERGY第41页，共67页，2023年，2月20日，星期二容量内阻（交流内阻？直流内阻？）充放电曲线

漏电流（与搁置电压的区别、准确测量的困难性）单体筛选规则立塬新能源LIYUANNEWENERGY第42页，共67页，2023年，2月20日，星期二直流内阻立塬新能源LIYUANNEWENERGY第43页，共67页，2023年，2月20日，星期二直流内阻立塬新能源LIYUANNEWENERGYESRDC＝ΔV/I第44页，共67页，2023年，2月20日，星期二

2011年9月2日，科技部、财政部、工信部和发改委四部委联合发布了新能源汽车示范推广“安全令”《关于加强节能与新能源汽车示范推广安全管理工作的函》，其中强调要对示范运行的新能源汽车进行安全监控，特别是加强对动力电池和燃料电池工作状态的监控。国家近期相关政策立塬新能源LIYUANNEWENERGY第45页，共67页，2023年，2月20日，星期二四部委在《关于加强节能与新能源汽车示范推广安全管理工作的函》中要求，新能源汽车试点城市要立即开展全面、系统、彻底的安全隐患排查，对发现的安全隐患，必须限期改正。所有示范运行的节能与新能源汽车应与《节能与新能源汽车示范推广应用工程推荐车型目录》确认的技术状态严格一致，对投入示范运行的插电式混合动力汽车、纯电动汽车要全部安装车辆运行技术状态实时监控装置，特别是要加强对动力电池和燃料电池工作状态的监控。对混合动力汽车按一定比例进行实时监控。另外，试点城市要建立事故预警信息系统及事故紧急处置机制。国家近期相关政策立塬新能源LIYUANNEWENERGY第46页，共67页，2023年，2月20日，星期二目前各企业都是根据自己对电池、整车的理解来定制BMS，造成产品差异性大，难以量产，成本高。有些技术问题业内还存在争议，如均衡问题。缺乏权威性的BMS标准。BMS核心问题立塬新能源LIYUANNEWENERGY第47页，共67页，2023年，2月20日，星期二单体电压检测、报警、控制，精度10mV整组电压、电流监控、充放电控制与整车控制器、充电机可靠的通讯BMS应具有的功能立塬新能源LIYUANNEWENERGY第48页，共67页，2023年，2月20日，星期二温度控制（低温充电问题、温度失控时措施？）精确的SOC（复杂性：电压？电流积分？内阻？短期准确与长期准确？）电池健康度（SOH）监测、预报远程监视、控制功能－集中管理、提前服务、防患未然BMS应具有的功能立塬新能源LIYUANNEWENERGY第49页，共67页，2023年，2月20日，星期二长沙巨力电子科技有限公司惠州市亿能电子有限公司安徽力高新能源技术有限公司立塬合作伙伴立塬新能源LIYUANNEWENERGY第50页，共67页，2023年，2月20日，星期二BMS的远程监控功能GPRS立塬新能源LIYUANNEWENERGY第51页，共67页，2023年，2月20日，星期二BMS的远程监控功能GPRS立塬新能源LIYUANNEWENERGY第52页，共67页，2023年，2月20日，星期二BMS的远程监控功能GPRS立塬新能源LIYUANNEWENERGY第53页，共67页，2023年，2月20日，星期二BMS的远程监控功能GPRS立塬新能源LIYUANNEWENERGY第54页，共67页，2023年，2月20日，星期二四、电容型锂离子电池应用55立塬新能源LIYUANNEWENERGY第55页，共67页，2023年，2月20日，星期二电动汽车（纯电动、混合动力）电动摩托车、自行车电源各种电能存储装置（风能、太阳能、储电柜等）电动工具军事领域大功率、长寿命、宽温度范围电容型锂离子电池应用立塬新能源LIY