《锂动力电池简述》PPT课件.ppt
50页1、锂动力电池简述 制作人 刘志民日期 2011 2 14 电池定义及分类 定义 1 原电池 将化学能转换成电能的装置2 电解池 在外加电源作用下 将电能转换成化学能的装置 电池的分类 二次电池的种类介绍 从二次电池的发展与应用来讲 锂离子电池将取代传统的铅酸电池和镍氢电池成为新一代电池 二次电池的种类 a 铅酸电池e 太阳能电池 硅型 b 镍铬 氢电池f 金属空气电池c 锂离子电池 铝空气 锌空气电池 d 燃料电池 二次电池特性比较 锂离子电池的认识 锂离子电池的由来Li ion是锂电池发展而来 所以在介绍Li ion之前 先介绍锂电池 锂电池的正极材料是碳材或是氧化锰 负极材料是金属锂 按照大家习惯上的命名规律 我们称这种电池为锂电池 Li ion的正极材料是氧化锂钴或是LFP等 负极材料是碳材 电池通过正极产生的锂离子在负极碳材中的嵌入与迁出来实现电池的充放电过程 所以人们称之为Li ion 锂离子电池的认识 锂离子电池的组成外形 圆柱形 方形 角形等 架构 正极 负极 隔膜 电解液 原理 锂离子电池实质上是一种锂离子浓度差电池 在充电过程中Li 从正极经过隔膜嵌入负极 C6 电子则
2、从外电路补偿到负极 负极电位从而保持平衡 放电时正好相反 锂离子电池的认识 CellBarCode的识别例如 型号为BAKH18650CB的电池BarCode分为两个部分即Partone H18650CBVB0A07B000001Parttwo BAKA13 Partone组成为 电池型号 电芯批号 电芯顺序码 这里着重解释一下电芯批号 电芯批号组成为 LLNLNNL N代表数字 L代表字母 具体表示如下 锂离子电池的认识 产品代码 排产年份例如 0代表20101代表2011 排产月份例如 A代表1月B代表2月 L代表12月 排产日期例如 07代表7日 圆柱线别例如 A代表生产线别A B代表线别B 锂离子电池的认识 PartTwo 公司代码 等级码例如 BAK A13CellDateCode识别例如型号为SDI186502 2Ah的电池喷码除了标有型号ICR18650 厂商SDI 容量22F 还标有1A42 其中1为Cell的容量代码 A42为datecode 分别为cell生产的年份 月份 周别 锂离子电池的认识 锂离子电池参数开路电压 即电池在非工作状态下正 负极的电势差 内阻 电
3、池在工作时电流流过电池内部所受到的阻力 容量 分为额定容量和实际容量 电池的额定容量是指电池在环境温度为20 5 条件下 以5h率放电至终止电压时所应提供的电量 用C5表示 锂离子电池的认识 电池的实际容量是指电池在一定的放电条件下所放出的实际电量 主要受放电倍率和温度的影响 故严格来讲 电池容量应指明充放电条件 影响电池容量的因素主要有两个方面 一是活性物质的重量 二是活性物质的利用率 电池内压指电池的内部气压 是密封电池在充放电过程中产生的气体所致 主要受电池材料 制造工艺 电池结构等因素影响 其产生原因主要是由于电池内部水分及有机溶剂分解产生的气体于电池内聚集所致 锂离子电池的认识 不同正极材料的锂离子电池特性比较 锂动力电池简介 动力电池的正 负极材料正极材料 磷酸铁锂 磷酸钒锂锰酸锂等磷酸亚铁锰锂等负极材料 石墨 焦炭硅钛酸锂 锂动力电池简介 锂动力电池关键特性日本政府对汽车动力锂电池的要求如下 2015年以前性能提高到现在的1 5倍成本降低到现在的1 72030年以前性能提高到现在的7倍成本降低到现在的1 40 锂动力电池简介 关键性能突破安全性LiFePO4 改进安全阀能
4、量密度Si负极材料 高强度隔膜 聚合物包装 提高1 5倍有可能实现使用寿命目前是2000次 提高1 5倍到3000次有可能实现 从PACK角度看锂动力电池参数 在电池组装成PACK时要考虑的参数有 客户给出的PACK规格Cell的开路电压Cell的容量Cell的内阻 从PACK角度看锂动力电池参数 Cell的开路电压一致性1 前面已经提到过Cell的开路电压即为电池内部无电流通过时电池两端的电势差 2 在串联电池组中开路电压的一致性对电池组的安全性有至关重要的影响 即容易产生过压充电和欠压放电的问题 电压差异越大 安全问题越严重 从PACK角度看锂动力电池参数 Cell容量的一致性1 这里所说的容量指的是电池的实际容量 2 在串联或者混联电池组中容量的不一致也是严重的安全隐患 从PACK角度看锂动力电池参数 Cell内阻一致性1 Cell内阻分为极化内阻和欧姆内阻 2 串联电池组中Cell内阻不一致会引起安全问题 内阻差异越大 安全问题越严重 从PACK角度看锂动力电池参数 客户给定PACK参数1 客户给定PACK参数通常有PACK的尺寸 额定电压 额定功率 额定容量等 我们会计算出P
5、ACK所需的空间 电芯间隙 最大放电电流 最大脉冲放电电流等从而选取适合的电芯 2 额定电压是指电池的标准工作电压平台 额定容量在前面已经说过其定义 从PACK角度看锂动力电池参数 上述参数的具体含义 算法及影响因素 电池的开路电压开路电压含义开路电压算法 用万用表可以直接量测 影响因素 正 负极材料 容量 温度电池的容量电池容量定义实际容量的算法 RSOC 标称容量的算法 现在大多用A H法 当然还有开路电压法 负载电压法 内阻法 卡尔曼滤波法等等 从PACK角度看锂动力电池参数 c 容量的影响因素正 负极材料特性和制作工艺 活性物质的量 充放电倍率 放电电流越大 放出电量越小 温度 参考公式 C C25 1 25 T 自放电 自放电来自电池内部化学反应 实际参数要根据供应商提供的曲线或者数据 老化 是指电池容量随循环次数的增加而衰减的现象 这里在估算RSOC时可以将老化特性反映在其中 但是确定其循环工作次数是难点 从PACK角度看锂动力电池参数 电池的放电平台 标称电压放电平台定义 放电平台是指在电池任何倍率的电流下恒压充到电压为4 2V 并且充电电流小于0 01C时停止充电即充满
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