锂电池培训资料

锂电池培训资料一、电池基础二、锂离子电池基础三、锂电池的安全四、保护板BMS详细功能简介五、锂离子电池的储备和运送一、电池基础1、电池的发展简史：公元前100～公元1电池原形1780～1791发明伽尼尔电池18伏特发明电池1833年发现法拉第法则1836年发明丹尼尔电池1859年发明铅酸电池1868年发明干电池1899年发明Ni-Cd蓄电池19发明Ni/Fe电池1951年发明密封Ni-Cd电池1990年发明锂离子电池1995年发明聚合物电解质锂离子电池2、电池的要素和构成：◆电极负极：一般将电池电极中电压较低的一极称为负极正极：一般将电池电极中电压较高的一极称为正极◆隔阂：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，一般为多孔薄膜材料◆电解质溶液（电液）：在电池内正负极间提供离子传播作用◆其他构件：如外壳，极柱，密封件等3、电池的分类一次电池（干电池）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·液态锂离子电池·聚合物态锂离子电池此外尚有燃料电池、太阳能电池等等4、常见可充电电池性能比较：

构成

电池

能量密度

电池体系

负极

电解液

正极

环境保护性能

电压（V）

Wh/kg

Wh/L

充电循环

自放电率锂离子电池

碳

LiPF6

LiMn2O4或

绿色环境保护

3.6

130-150350-400

≥1000

8%

LiCoO2铅酸电池

Pb

H2SO4

PbO2

铅污染严重

2.0

30-50

50-80

300-500

20%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

环境保护

1.2

60-70

190-200

≥500

10%

材料二、锂离子电池基础1、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。锂离子电池的“前世”：初期负极为金属锂的“锂电池”，但金属锂的化学活性太大，

充电时产生的枝晶会使电池短路，目前尚未真正处理其安全问题。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年由索尼企业率先实现商业化。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，运用溶有锂盐非水溶剂作为电介质。锂离子电池的长处和缺陷：锂离子电池重量轻、体积小，寿命长，没有记忆效应，具有良好的温度特性，同步由于没有重金属污染、没有毒性物质，是新一代环境保护型绿色电池。被业界称之为“终极电池”

锂离子

铅酸

镍镉

镍氢重量

5

1

1

3寿命

5

2

3

4环境保护

5

2

1

5记忆

5

3

1

3温度特性5

2

3

3缺陷：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，价格也会逐渐减少。5、液态锂离子电池与聚合物锂离子电池的异同：◆相似点：正负极活性物质相似

电池工作原理相似

单体电池工作电压相似◆不一样点：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，因此被称为凝胶聚合物电解质。◆优缺陷比较：液态锂离子电池的功率较聚合物锂离子电池大的多，反应在电动自行车上，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廉价。聚合物锂离子电池由于不存在游离的电解液，不存在漏液的状况。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同样。◆优缺陷比较：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主线上处理。软包装的电池假如爆炸，不存在金属物射出物，然仍无法处理燃烧等危险。从电极材料和电解液入手，才是处理锂离子电池安全性的主线途径。

7、电池的一致性问题：单体电池不存在一致性问题，一致性问题重要集中在电池组中，影响电池组一致性的重要原因是电池的自放电、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，对一致性要求越低。8、镍氢（Ni/MH）电池的简介：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，也属于绿色环境保护型电池，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，同样一种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。此外镍氢电池充电过程中发热严重，无法长期在高温调整下使用。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，而价格与锂离子电池相差无几。因此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

钴酸锂

锰酸锂

磷酸铁锂

镍钴锰酸锂/3元耐过充

×

√

√

×氧化性

很强

一般

弱

强过充极限

0.5C/6V

3C/10V

3C/10V

0.5C/6V安全性

很不安全安全性能好安全性能好

不安全安全容量

1Ah

10~30Ah

可达100Ah

/大功率能力

好

很好

很好

/价格

昂贵

低廉

低廉

一般三、锂电池的安全单体电池的安全测试项目及测试措施测试项目

测试条件

测试规定

电池数目

测试原则撞击平面

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

侧面

3个高温

150℃

（温升5℃过充

30A,10V

不起火，不爆炸

5个

UL短路

电阻不不小于100mΩ

不起火，不爆炸

5个

UL针刺

φ5mm的钢钉从垂直于极板的

方向贯穿（钢针停留在电池中）

不起火，不爆炸

5个

企标四、保护板BMS详细功能简介保护板BMS（BatteryManagementSystem）有5大功能：1、过充（过压）保护由于锂电池是很“脆弱”的电池，因此不能导致过充。锰酸锂是在4.2v保护，磷酸铁锂是在3.6v左右（具体可参照供应商规格书）；

导致过充时，一般保护板会有恢复功能。例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）保护由于锂电池是很“脆弱”的电池，因此不能导致过放。锰酸锂是在2.7v或3.0v保护，磷酸铁锂是在2.3v左右（详细可参照供应商规格书）；导致过放时，一般保护板会有恢复功能。例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，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自身所能承受的电流时，BMS会停止放电动作。一般恢复过流保护有2个措施。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。详细看每个厂家的产品是怎样设置。一般BMS会设置一种例如30A/8ms（30安培8毫秒）的峰值电流保护参数。就是说：当电流不小于30A并且时间不小于8ms时，过流保护会动作。假如是50A3ms，那么过流保护不会动作，这对带电机类的负载是非常适合的，由于某些负载在起动时会有一种非常大的脉冲/峰值电流，只要这个电流能过去，正常工作就不是问题了。因此有时候电池带电机类负载会不工作，很大一种原因是由于BMS上的脉冲/峰值电流给挡掉了，而不是电池出了问题。（测量这个电流需要示波器，诸多业务不好展开就是这个电流没有测量到。我们测过一种Trimmer的峰值电流有90A，很高，相对这样大的电流，做BMS就是一种很高的规定）4、过温保护锂电池在所规定的温度X围里是可以正常工作的，当超过所规定的温度X围，BMS会停止放电动作以保护电池，一般此功能为可选功能。

5、均衡功能由于电芯一致性的问题，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异，会减少整体电池的性能和寿命。有了均衡功能，可尽量充斥每个电芯的容量，减少每个电芯的差异，提高整体电池的性能和寿命。目前都在用的是“电阻放电法”，即给电池组中先充斥电的电芯放电，让没充斥电的电芯继续充电，当每个电芯都充斥电了，整组电池才停止充电。（放电时当整组电池中有一种电芯放完电，整组电池停止放电）另一措施是“双向无损均衡充电”，即让充斥电的电芯给没充斥电的电芯充电，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。五、锂离子电池的储备和运送锂离子电池的储备会导致容量下降高电压