3.4锂离子电池的性能特点课件讲解

2020锂离子电池的性能特点赵海兰锂离子电池性能特点1、充电特性

。锂离子电池充电从安全、可靠及兼顾充电效率等方面考虑，通常采用两段式充电方法。第一阶段为恒流限压，第二阶段为恒压限流。

对于不同的锂离子电池来说，区别主要有以下两点：①第一阶段恒流值，根据电池正极材料和制作工艺的不同，最佳值存在一定的差别。一般采用的电流范围为0.2C~0.8C。②不同锂离子电池在恒流时间上存在很大的差别，恒流可充入容量总体容量的比例也存在很大的差别。锂离子电池性能特点1、充电特性-电流影响

以额定容量为100A∙h某锂离子电池为例，在SOC=40%恒温20℃的情况下，采用不同充电率充电。随着充电电流的增加，恒流时间逐步减少，恒流可充入容量和能量也逐步减少，以充入放出容量1/2（即SOC=70%）时为标准，所需充电时间随电流的增加而减少。

1、充电特性-放电深度影响

以在恒温环境（温度20℃），对额定容量100A∙h锂离子电池在不同的SOC，以0.3C恒流限压进行充电。图中，曲线从左到右放电容量依次增加。

锂离子电池性能特点1、充电特性-充电温度影响在不同环境下对锂离子电池进行充电，以某额定容量为200Ah锂离子电池为例，采用恒流限压方式，记录充电截止条件为充电电流下限1A的充电参数。可以看出，随环境温度降低，电池的可充入容量明显降低，而充电时间明显增加。锂离子电池性能特点2、放电特性-温度影响

在放电特性方面，主要讨论不同环境温度下，不同放电率对锂离子电池放电特性的影响。仍以某额定容量200A·h锂离子电池为例，在环境温度20℃情况下，将电池充满电，分别在－20℃，0℃，20℃进行不同放电电流下的放电试验，放电结果。锂离子电池性能特点

在放电特性方面，主要讨论不同环境温度下，不同放电率对锂离子电池放电特性的影响。仍以某额定容量200A·h锂离子电池为例，在环境温度20℃情况下，将电池充满电，分别在－20℃，0℃，20℃进行不同放电电流下的放电试验。在不同温度下，每放电20A·h放出的能量对比。锂离子电池性能特点锂离子电池在热冲击、过充、过放和短路等滥用情况下，其内部的活性物质及电解液等组分间将发生化学、电化学反应，产生大量的热量与气体，使得电池内部压力升高，积累到一定程度可能导致电池着火，甚至爆炸。3、安全特性锂离子电池性能特点3、安全特性锂离子电池性能特点人们日常说的安全性，是电池在正常使用（包括正常范围内的滥用）的时候，会不会自发性的出现安全问题，比如自燃，突然爆炸，或者是突然掉电、漏电等使用异常。而技术角度的安全性是指电池在滥用条件下，失效反应的剧烈程度。滥用条件是按照国标《GBT31485-2015电动汽车用动力蓄电池安全要求及实验方法》执行，有过放、过充、外短路、挤压、跌落等；失效反应包括漏夜、起火、爆炸三种。锂离子电池性能特点1）内部短路，就是内部有异物将隔膜刺穿（仅10微米厚），导致内部正负极直接接触，瞬间产生大量的热量，这也是电池自燃的根本原因；2）过充（过压），一般是三元正极材料过充至5.0-5.2V之间时，会具有强烈的氧化性，氧化电解液/隔膜，瞬间产生大量的热量；3）高温，极端条件下从外部将电池包加热到120℃以上，或电池壳体的局部在瞬间接受到大量的热量（例如外电路通过壳体短路）。可以发现，通过外部条件引发锂离子电池的剧烈反应还是比较难的（液压机挤压、针刺或大幅度过充）锂离子电池性能特点在没有严重事故的情况下，电池包自燃的根本原因在于加工控制问题锂离子电池性能特点不同放电倍率正极柱处的温升曲线。可以看出，电池放电电流越大时，正极柱处的温度上升越快，并且温度极值越高。4、热特性-放电温升锂离子电池性能特点不同充电倍率正极柱处的温升曲线。充电倍率越大，电池温度上升越快，并且温度峰值也越大。到达恒压阶段时，随着电流的下降，电池温度开始下降，直到电流下降至涓流为止，但充电结束时的温度高于充电前。4、热特性-充电温升4、热特性-温度内阻不同温度和SOC下的放电内阻图不同温度和SOC下的充电内阻图锂离子电池有许多显著特点，它的优点主要表现如下。

(1)工作电压高。钴酸锂电池工作电压为3.6V，三元锂电池3.7V，磷酸铁锂电池3.2V,是镍氢和镍镉电池工作电压的3倍。

(2)比能量高。锂离子电池比能量已达到200-300Wh／kg，是镍镉电池的3倍，镍氢电池的1.5倍。

(3)循环寿命长。目前锂离子电池循环寿命已达到1000次以上，在低放电深度下可达几万次，超过了其他几种二次电池。

(4)自放电率低。锂离子电池月自放电率仅为6％～8％，远低于镍镉电池(25％～30％)和镍氢电池(15％～20％).

4．锂离子电池的特点

(5)无记忆性。可以根据要求随时充电，而不会降低电池性能。

(6)对环境无污染。锂离子电池中不存在有害物质，是名副其实的“绿色电池”。

(7)能够制造成任意形状。锂离子电池也有一些不足，主要表现如下。

(1)成本高。主要是正极材料LiFePO：的价格高，但按单位瓦时的价格来计算，已经低于镍氢电池，与镍镉电池持平，但高于铅酸蓄电池。(2)必须有特殊的保护电路，以防止过充。

4．锂离子电池的特点锂离子电池由正极材料、负极材料、隔膜和电解液四个部分组成，其中正极材料成本达到30%，也是当前提升电池性能关键，根据使用材料不同分为钛酸锂、钴酸锂、锰酸锂、磷酸铁锂、镍钴锰和镍钴铝六种，其中后两者就是大名鼎鼎的三元锂电池，又称三元聚合物电池。动力电池性能指标主要有储能密度、循环寿命、充电速度、耐高低温和安全性五个维度，其中能量密度和安全性是两大刚需，钛酸锂电池和锰酸锂电池因为储能密度太低而被抛弃，钴酸锂则因安全性太差而束之高阁，仅仅剩下磷酸铁锂电池和三元锂电池跻身主流市场，分别应用于客车市场和乘用车市场。手机中常用的是锰酸锂和钴酸锂，移动电源多用锰酸锂。

4．锂离子电池的特点类别钴酸锂锰酸锂磷酸铁锂镍钴锰(三元材料)耐过充不耐耐耐不耐氧化性很强一般弱强过充极限0.5C/6V3C/10V3C/10V0.5C/6V用作动力电池的安全性很不安全安全性能好安全性能好不安全安全容量1Ah10~30Ah可达100Ah/大功率能力好很好一般/价格昂贵低廉低廉一般表

不同正极材料的锂离子电池性能对比不同比例NCM材料的优势不同，Ni表现高的容量，低的安全性；Co表现高成本，高稳定性；Mn表现高安全性、低成本。目前关于提高动力电池能量密度的重点主要在于提高正极材料比容量，其中最主流的观点就是提高三元材料的镍含量。镍在三元正极材料中充当活性成分，镍含量越高，可参与电化学反应的电子数越多，材料放电比容量越高，但镍含量的提高也将对材料的性能造成一系列影响。

4．锂离子电池的特点车型电池类型比亚迪E6磷酸铁锂电池江淮和悦北汽新能源EV160荣威E50金龙海格公交车比亚迪K9公交车宇通公交车众泰5008EV北汽新能源EV200三元锂电池特斯拉S各类锂电池的应用车型

4．锂离子电池的特点三元锂VS磷酸铁锂性能三元锂磷酸铁锂能量密度200-300Wh/Kg150Wh/Kg成本高（钴）低安全正极材料分200℃700℃耐高温（55）基本相同基本相同耐低温（-20）好相对差循环寿命2500次容量80%5000次以上相对25℃容量三元锂电池相信大家耳熟能详，从名字来看，就是有三种元素的锂电池。而主流的三元锂又有两种形式——镍钴锰（NCM）和镍钴铝（NCA）。如果你听过别人说什么“