锂电池应用

动力电池及其在安凯EV上的应用,新能源汽车研究所 2012年4月,几种电池性能比较,选择锂离子电池 （1）电压平台高：一般为3.2-3.7伏，而镍氢电池只有1.2伏，铅酸电池只有2.0伏； （2）能量密度大：理论上能达到250-300Wh/Kg，目前只能达到120-180Wh/Kg，镍氢电池只有40-60Wh/Kg； （3）循环寿命长：电芯有2000-3000次，成组后800-1500次，镍氢只有500-700次，铅酸只有300-500次； （4）性价比高：2-3元/Wh，镍氢为8-9元/Wh （5）倍率放电好 （6）适用温度范围宽,磷酸铁锂电池 磷酸铁锂电池安全性能好，明显优于鈷酸锂、锰酸铁锂和三元材料锂电池，同时，磷酸铁锂电池的所需元素都是地球含量丰富的，因此作为动力电池很快被应用。 然而，磷酸铁锂电池电压平台很平，因此在控制管理时较困难；同时电池的制备工艺较复杂，致使磷酸铁锂价格较高。,一、动力锂电池 1、磷酸铁锂电池简介,2、锰酸锂电池原理简介,3、三元材料动力锂电池简介 二、镍氢电池,三、动力电池在安凯客车应用,锂离子电池的结构,摇椅式电池，充、放电容量（Ah/mAh）,放电 正极 Li FePO4 FePO4+Li+e- 充电 放电 负极 6C+Li+e- LiC6 充电 放电 总反应 6C+ Li FePO4 FePO4+ LiC6 充电,磷酸铁锂电池反应原理,磷酸铁锂电池：磷酸铁锂电池材料很稳定， 无毒、无害，所含的元素均是地球含量丰富的。 电池的标称电压为3.2-3.3V，在实际操作时最高 一般限制在3.65-3.7V，最低限制在2.5V。生产 该种电池的公司很多，国内厂家大多生产此类电 池：如深圳沃特玛、合肥国轩高科等。磷酸铁锂 电池在充放电时，一般放出的热量较少，但在低 温下电池的性能较差。 认识误区：一直以来，人们都认为磷酸铁锂电池是 一种绝对安全的电池？这只是人们的一厢情愿，就,正极材料来说是安全、无毒、稳定，但电池中还有其它物质，如电解液主要是六氟磷锂，电池的隔膜也是一种聚合物。这些物质在温度过高时能发生分解或燃烧。,标称电压（平台电压）,磷酸铁锂电池标称电压为3.2-3.3V（在这一阶 段电池的放电时间最长），充电的最高电压一 般限制在3.65-3.7V，放电的最低电压限制在2.5V。,锰酸锂电池：锰酸锂材料较稳定，基本无毒，标称电压3.7V，最高电压4.2V。现在生产锰酸锂电池的企业较少。北京的中信国安盟固利动力科技有限公司生产的8Ah、30Ah和60Ah的锰酸锂电池，其中8Ah高功率电池，我们在北京公交串联式混合动力上用到；该公司是给北京奥运会电动大巴配电池的企业。,锂电池简介,锰酸锂电池,三元材料电池 正极材料有镍、钴、锰，有的是富锰材料的,锂电池简介,锂电池用途 锂离子电池以其它电池所不可比拟的优势迅速占领了许多领域，象大家熟知的移动电话、笔记本电脑、小型摄像机、电动自行车、摩托车、电动汽车等等，且越来越多的国家将该电池应用于军事用途。应用表明，锂离子电池是一种理想的小型绿色电源。,锂电池简介,锂电池简介,锂电池简介,锂电池简介,锂电池简介,电池的型号： 圆柱形电池：18650、26650什么意思？ 方块形电池：1865140什么意思？,锂电池原理,锂电池电芯结构：卷绕式、叠片式,卷绕式电池 锂电池涂布机,锂电池原理,叠片状锂电池示意图,锂电池原理,几个概念： 电芯、模块、电池包（箱）,锂电池电芯 保护电路,锂电池原理,几种电池模块 若干个电芯并联或串联以达到一定容量或 电压的电芯组合。,锂电池原理,电池箱（包） 电池箱由若干个电池模块串联、电池管理系统（保护电路）、电气元件（熔断器）、高低压线和通讯线组成的，是实现电池功能的组织。,锂电池原理,电池的SOC和DOD SOC：State of Charge(荷电状态)的缩写，是电池的现有电量与总容量的比。 DOD：Depth of Discharge(放电深度)的缩写，是电池放出的电量与总容量的比。 SOC DOD=100%,锂电池原理,化成：采用正常的充放电循环3-5次将新电池激活。恒流充电、恒压充电、搁置、恒流放电、搁置。 分容：通过正常的充放电循环，将型号相同容量不同的电池分开。 锂电池的串并联：,锂电池原理,使用锂电池注意事项： 锂电池基本无记忆效应，但过充、过放或 者不适当操作都会对电池的寿命和安全性产生 影响，电池在使用时应注意以下： 不能过充或者过放：过充或者过放都会对 电池产生不可逆转的影响，同时还可能对电 池的安全性产生影响。,锂电池原理,电池在过充状态下的情形,锂电池原理,避免在高温和低温下使用（-20-55）： 高温下使用锂电池很不安全，低温会对电池的SOC产生影响，如-20时磷酸铁锂电池的SOC只有60%。电池的热管理系统：,锂电池原理,避免挤压、针刺、跌落等机械损伤。 防尘、防水和其它化学物质。 其它：如在测量电池模块尺寸 时，在进行电池串并联时，不要形 成短路。,锂电池原理,动力锂电池 动力电池条件电动汽车用的电池一般要满足以 下两个条件之一： 1、高能量密度型：能够给电动汽车持续供电，主 要适用于纯电动汽车。 2、高功率密度型：能够大电流充放电的电池，主 要适用于混合动力汽车。 倍率放电：0.5C、1C、5C的意思是什么？,锂电池的通风散热系统： 因为锂电池在高温时（如60度以上）衰减变快，同时各方面性能变差，不安全。,电池模块通风,电池箱做散热,电池箱做散热,行李舱上装风扇留孔,密封电池箱,DOW Chemical 采用水冷,电池管理系统 要对电池电压、温度、SOC等参数进行实时监控，防止电池过充、过放或者温度过高。,单体电池电压检测； 电池组总电压检测； 电池温度检测； 电池组工作电流检测； 电池组绝缘状态检测； BMS自检； 电池故障分级及定位； 电池运行数据记录； 电池SOC估算； 电池组最大运行充放电功率估算；,冷却系统控制； 主接触器控制（间接）； 充电控制； 放电控制； 多路符合CAN2.0B协议的CAN总线（2路对外使用，1路 BMS内部通讯用）； RS485、CAN 通讯（选配）； RS232通讯； 数据记录； 远程通讯控制。,瑞华的两种BMS,亿能产品 EV01、EV02和EV03等系列产品，由主控模块和从控模块组成,镍氢电池： 镍氢电池正极活性物质为氢氧化镍(称氧化镍电极)，负极活性物质为金属氧化物，也称贮氢合金(电极称贮氢电极)，电解液为氢氧化钾，在电池充放电过程中的电池反应为：,二、镍氢电池,电池的标称电压为： 1.2V1.3V ，最高：1.55，最低：1.15 镍氢的电池特点： 1、自放电大，3035%/月， 2、能量密度低，41.7WH/KG， 3、可大电流充放电，耐过充，充电时放热很大，电池使用易变形，电池在充放电时不均衡，要加均衡管理模块， 4、循环寿命比锂电短，500-1000次， 5、工作温度，-2060 6、安全性好 安凯HFF6126G03EV淄博市科技局10台车上用到淄博洁力电气的镍氢超级电容电池，200AH/518V，总共有414串模块，每个模块200AH，共分成13箱：,第一期项目：电池箱内装风扇,第一期项目：行李舱内装风扇,第二期项目：电池箱做成敞开式,第二期项目：行李舱风扇,第三期项目：电池散热系统,展望： 电池一直是电动汽车发展的瓶颈，其中电池的 安全性、一致性和能量密度尤为重要。在没有高 能量密度电池产生之前，锂电池是发展电动汽车 不可替代的能源。未来锂电池可能从以下两方面 来提高：,1、材料、结构和制作工艺方面：,动力电池简介,2、电池管理系统方面,只要使每个单体电池都能做到温度、内阻、电流、电压、自放电和SOC的一致，成组电池的一致性是完全可以控制的。,三、锂电池和镍氢电池在安凯客车上的应用,安耐信电池 安耐信电池主要是由瑞华配给，安耐信电池是以磷酸铁锂为正极材料，电池的标称电 压是3.2V，主要用到的是26650型3AH电芯。在12米公交车上和K40EV上用的电池的容 量和电压是500AH/537V，其模块是500AH/3.2V，每车共有168个模块，每个模块由156 个电芯并联而成；在宝斯通中巴上用的电池是250AH/500V，每车共有78个模块，其模 块是250AH/6.4V，每个模块由72个电芯并联后再两个串。电池管理系统也是有瑞华负 责配给。安耐信电池模块、电池箱和管理系统如下图：,国轩电池： 国轩电池是以磷酸铁锂作为正极材料，标称电压为3.2V，主要用到的是1865140型 10AH电芯。国轩电池由我公司负责与国轩高科进行技术对接，在12米纯电动公交车 上和K40EV上用的电池容量和电压是500AH/537V，其模块是500AH/3.2V，每车有168 个电池模块串联，每个模块由48个电芯并联而成；在宝斯通中巴上用的电池是 250AH/500V，其模块是250AH/6.4V，每车共有78个模块，每个模块由24个电芯并联 后再两组串联；在增程车（老式，且已卖给合肥公交）上用的电池是360AH/537V， 其模块是360AH/6.4V，每车由84个电池模块，每个模块由36个电芯并联后再两组串联。 都采用瑞华电池管理系统。国轩电池模块、电池箱和管理系统如下图：,安赛锂能电池： 我公司的增程车（自主研发的样车）用到该公司电池，电芯是18650型，1.25AH/3.2V， 该车的电池电压和容量为544V/300AH，由85个电池模块组成；每个模块由220个电芯 并联后再两组串联。,深圳市沃特玛电池： 沃特玛电池是以磷酸铁锂为正极材料，标称电压为3.2V。我公司在自主研发车上用该 公司的32650型电池，电芯容量为5AH。该车电池的容量和电压是500AH/537V，每车 有168个电池模块，每个电池模块由100个电芯并联而成；采用亿能电子有限公司的电 池管理系统（EV02）。沃特玛电池箱和管理系统如下图,中信国安盟固利电池： 盟固利电池是以锰酸锂正极材料，电池的标称电压为3.6V，主要用到SPIM08HP型容量 为8AH的电芯。目前，我公司只在一款车上用到盟固利电池，即G03SHEV+西门子驱动 系统车，该车电池的容量和电压是24AH/640V，；采用亿能电子有限公司的电池管理系 统（EV03）。盟固利电池箱如下图：,镍氢电池 山东淄博和天津国泰之光HFF6126G03EV用镍氢电池。厂 家有国利电气、齐盛科技。电池有150AH、200AH、300AH三 种型号。,电池箱做成带轴承推拉式，固定方式采用螺栓锁扣形式,快换电池电车 国轩HFF6101G03EV 用快换电池箱，许继电池箱体,电池箱托盘和工装,快换安装要求：,左右排列布置框架用于同时换电时的水平间距为1000±2mm； 上下排列布置框架的垂直间距410±2mm； 左右排列布置框架的底面为同一平面，平面度2mm； 上下排列布置框架的底面为相互平行，平行度2mm； 左右与上下排列布置框架的正面在同一平面，平面度2mm。 车辆骨架与电池箱体上部盖板的最近距离满足垂直方向20mm、水平方向10mm，如图所示；,当车辆部分或满载电池箱时，保持安装托盘的最小离地间隙280mm； 车辆电池仓门完全开启后，保持仓门的外边沿与电池箱体面板的最大距离380mm，同时电池仓门铰链与电池箱体上部盖板的最近距离满足垂直方向20mm、水平方向10mm，如图所示。,感谢聆听！,