电动汽车动力电池基础知识
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+
放电时镶嵌在负极碳素材
e
铜箔
电解液
LiMn2O4
料中的Li失去电子,进入电解 液,电解液内的Li+向正极移 动
阴极
LixC6 阳极
基础知识——锂电池组成原理
1. 正极构造 LiMn2O4(锰酸锂)+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+集流体(铝箔) 正极 2. 负极构造 石墨+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+ 集流体(铜箔) 负极 3. 充电过程 电源给电池充电,此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上,正锂离子Li+ 从正极“跳进”电解液里,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达负极 与早就跑过来的电子结合在一起。 正极上发生的反应为 LiMn2O4 ==Li1-xMn2O4+Xli++Xe(电子) 负极上发生的反应为 6C+XLi+Xe==LixC6 4.放电过程 电池放电,此时负极上的电子e从通过外部电路跑到正极上,正锂离子Li+从负极 “跳进”电解液里,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达正极,与早 就跑过来的电子结合在一起。 正极上发生的反应为 Li1-xMn2O4+xli++xe(电子) ==LiMn2O4 负极上发生的反应为 LixC6 == 6C+xLi+xe
开路电压 铅酸电池 镍镉电池 镍氢电池 锂电池 2.1—2.2V 1.4V 1.4V 4.1—4.2V 工作电压 2.0V 1.2V 1.2V 3.6-3.7V 放电截止电压 1.7V 1.0V 1.0V 2.6- 2.7V 4.2-4.3V 充电限制电压 2.3v
• •
基础知识——电池基本概念
容量是电池电性能的重要指标,它由电极的活性物质决定。
基础知识——电池基本概念
放电平台:指放电曲线中电压基本保持水平的部分。放电平台越高、
越长、越平稳,电池的放电性能越好。
电池组的一致性:由多个单体电芯串连、并联在一起就组成
了电池组。电池组的整体性能和寿命取决于其中性能较差的一个电芯,这就 要求电池组中每个电芯性能的一致性要高。除了单体电芯本身性能的误差和 原材料质量的好坏,最主要原因是制造工艺,工艺的改进对提高电池的质量 非常重要。
基础知识——电池使用维护
1、电池充电 在0~45℃环境温度下以专用锂离子电池充电 器对电池组充电,直至充满指示灯显示绿色。 若电池组运行(放电)时间短,则不需要每天 进行充电。 2、电池放电 在-20~45℃环境温度下进行放电。充放电电 压范围为4.20~3.00V
基础知识——电池使用维护
4、电池其它使用说明
铅酸电池 镍镉电 镍氢电 池 池 锂离子电池
充电方式 控制方法
恒流后恒压 电压2.3V 、 涓流
恒流
恒流 温度或 ΔV
恒流后恒压 电压4.2V 、涓流
基础知识——电池基本概念
充、放电深度(SOC DOD): 电池保有容量数值的表示方法。充、放电 深度以百分比率来表示,如:容量为 10Ah的电池放电后容量变为2Ah,可以 称为80%DOD;容量为10Ah的电池, 充电后容量为8Ah,80%SOC。形容满 充满放,通常称为100%DOD。
1、常温倍率放电特 性
15Ah电池倍率放电
基础知识——倍率放电特性
15Ah 电池在不同温度下放电性能
基础知识——电池安全性试验
基础知识——电池使用维护
1、电池充电 在0~45℃环境温度下以专用锂离子电池充电 器对电池组充电,直至充满指示灯显示绿色。 若电池组运行(放电)时间短,则不需要每天 进行充电。 2、电池放电 在-20~45℃环境温度下进行放电。充放电电 压范围为4.20~3.00V
基础知识——电池基本概念
循环寿命(次):
1. 概念:二次电池经历一次充放电称为一个周期或 一次循环,电池在反复充放电后,容量会逐渐下降. 在一定的放电条件下,电池容量降至80%时,电池所 经受的循环次数就是循环寿命。
2. 影响因素:不正确使用电池,电池材料,电解质的 组成和浓度,充放电倍率,放电深度(DOD%), 温度,制作工艺等都对电池的循环寿命有影响
基础知识——电池基本概念
自放电率(%/月):
1. 定义:电池在储存过程中,容量会逐渐下降,其减少的容量与电池容量 的比例,称为自放电率。
2. 原因:由于电极在电解液中的不稳定性,电池的两个电极发生了化学反 应,活性物质被消耗,转为电能的化学能减少,电池容量下降。 3. 影响因素:环境温度对其影响较大,过高温度会加速电池的自放电 4. 表示:电池容量衰减(自放电率)的表达方法和单位为:%/月。 5. 产生结果:电池自放电将直接降低电池的容量,自放电率直接影响电池 的储存性能,自放电率越低,贮存性能越好。
基础知识——电池基本概念
能量密度(Wh/Kg):指单位体积或单位质量所释放的
能量,通常用体积能量密度(Wh/L)或质量能量密度(Wh/kg)表示。 如一节锂电池重325g,额定电压为3.7V,容量为10Ah,则其能量密度 为113Wh/kg,下表为理论值,在实际应用情况中需要考虑电池结构中 的壳体、零件等各方面因素。目前锂电池的能量密度是镍镉和镍氢电池 的3和1.5倍,能量密度的高低是由材料密度与结构决定的 。
以10Ah电池举例:
以2A放电,则放电倍率为0.2C
以20A放电,则放电倍率为2C
基础知识——电池基本概念
充电方式 :
CC/CV:CC即恒流,以固定的电流对电池充电;CV即恒 压,以固定的电压对电池充电,充电电流会随著电池充满逐 渐下降。 涓流充电:指以小於0.1C电流对电池充电,一般在电池接 近充满电时,进行补充充电时采用,若电池对充电时间没有 严格要求的话,建议采用涓流充电方式充电。
第三代
软包装液态锂离子电池
聚合物锂离子电池
基础知识——聚合物锂离子电池的特点
不爆炸,不起火 无漏液问题 设计灵活 高能量、高功率 无污染,无记忆效应
基础知识——锂电池基本结构
主要材料:正极、负极、电 解液、隔膜
结构:圆形、方形;叠片、 卷绕 形态:聚合物(软包装)、液 态锂离子(钢壳)
基础知识——电池基本概念
记忆效应:
1. 定义:电池的记忆效应是指未完全放电的电池,在下一次充电时所能充 电的百分比。 2. 原因:电池内物质产生结晶,如镍镉电池中,Cd不断聚集成团形成大块金 属镉,降低了负极的活性。 3. 避免:为了消除电池的记忆效应,在充电之前,必须先完全放电,然后 再充电。
锂离子电池无记忆效应!
为防止电池可能发生泄漏、发热、燃烧,请注意以下预防措施: 警 告! 严禁将电池浸入海水或水中,保存不用时,应放置于阴凉干燥的环境中 产品不得受剧烈机械冲撞、爆晒、雨淋 禁止将电池在热高温源旁,如火、加热器等使用和留置 充电时请选用锂离子电池专用充电器 严禁将电池直接接入电源插座 禁止将电池丢于火或加热器中 禁止随意拆卸电池 禁止敲击或抛掷、踩踏电池等 禁止用钉子或其它利器刺穿电池 禁止用金属直接连接电池正负极短路 严禁颠倒正负极使用电池
电池容量(Ah):电池容量是指电池所能够储存的电量多少,
• 容量用C表示,单位用Ah(安时)或mAh(毫安时)表示。 • 公式:C=It,即电池容量(Ah)=电流(A)x放电时间(h)。 • 容量为10安时的电池,以5安培放电可放2小时,以10安培放电可放1小 时。 • 电池的实际容量主要取决于以下几个因素:活性物质的数量、质量;活 性物质的利用率。
聚合物锂离子动力电池 基础知识培训
二零一一年三月
目录
1.电池的基本概念 2.锂离子电池的工作原理 3.锂离子电池的性能 4.聚合物锂离子动力电源模块 5.聚合物锂离子动力电池的使用维护
基础知识——电池基本概念
电压(V):
1. • 开路电压:指电池在没有连接外电路或者外负载时的电压。开路电压与电池的 剩余能量有一定的联系,电量显示就是利用这个原理。 工作电压:是指电池在工作状态下即电路中有电流流过时电池正负极之间的电 势差。在电池放电工作状态下,当电流流过电池内部时,必须克服内阻的阻力, 故工作电压总是低于开路电压。 放电截止电压:指电池充满电后进行放电,放完电时达到的电压(若继续放电 则为过度放电,对电池的寿命和性能有损伤)。 充电限制电压:充电过程中由恒流变为恒压充电的电压。
基础知识——电池基本概念
内阻(mΩ):电池的内阻是指电池在工作时,电流流过电池内
部受到的阻力。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的 影响。 电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻,欧姆内阻是由电极材料、电解液、 隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成,极化内阻包括电化学极化与浓差极 化引起的电阻。 电池内阻是一个非常复杂而又非常重要的特性,影响内阻的因素有:① 材料;②结构等。 由于内阻的存在,当电池放电时,电流经过内阻要产生热量,消耗能量, 电流越大,消耗能量越多,所以内阻越小,电池的性能越好,不仅电池的实 际工作电压高,消耗在内阻上的能量也少。
来自百度文库
谢 谢 !
化成:电池制成后,通过一定的充放电方式将其内部正负极活性物质
激活,改善电池的充放电性能及自放电、贮存等综合性能的过程称为化成。 电池经过化成后才能体现其真实的性能。同时化成过程中的分选过程能够提 高电池组的一致性,使最终电池组的性能提高。
基础知识——锂离子电池的变革
第一代 钢壳液态锂离子电池
第二代
基础知识——锂电池工作原理
充电 放电
e
+
负载
e
-
正极材料:LiMn2O4 负极材料:石墨
e e e e e
铝箔
充电
Li + Li + Li
+
Li +
e
充电时正极的Li+和电解液
中的Li+向负极聚集,得到电 子,被还原成Li镶嵌在负极的 碳素材料中
放电
Li + Li
+
e
Li + Li +
Li + Li
能量密度 Wh/kg Wh/L
铅酸电池 30—50 50—80
镍镉电池 50—60 130—150
镍氢电池 60—70 190—200
锂电池 130—150 350—400
基础知识——电池基本概念
放电倍率(A):放电倍率是指在规定时间内放出其额
定容量(C)时所需要的电流值,它在数值上等于电池额定 容量的倍数。
基础知识——电池基本概念
电池能量(Wh):
1.定义:指电池储存的能量的多少,用Wh来表示
2.公式:能量(Wh)=额定电压(V)×工作电流(A)×工作 时间(h)。 3.举例:3.2V15Ah单体电芯的能量为48Wh,3.2V100Ah电池 组的能量为320Wh。电池能量是衡量电池带动设备做功的重 要指标,容量不能决定做功的多少。
基础知识——聚合物锂离子电池性能
1.电化学性能
2.安全性能
充电特性 放电特性 循环寿命 倍率充电特性 倍率放电特性 低温特性 电池组放电特性
挤压 针刺 短路 过充 过放 热冲击 热循环
基础知识——充放电特性
基础知识——循环特性
基础知识——循环特性
放电时镶嵌在负极碳素材
e
铜箔
电解液
LiMn2O4
料中的Li失去电子,进入电解 液,电解液内的Li+向正极移 动
阴极
LixC6 阳极
基础知识——锂电池组成原理
1. 正极构造 LiMn2O4(锰酸锂)+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+集流体(铝箔) 正极 2. 负极构造 石墨+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+ 集流体(铜箔) 负极 3. 充电过程 电源给电池充电,此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上,正锂离子Li+ 从正极“跳进”电解液里,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达负极 与早就跑过来的电子结合在一起。 正极上发生的反应为 LiMn2O4 ==Li1-xMn2O4+Xli++Xe(电子) 负极上发生的反应为 6C+XLi+Xe==LixC6 4.放电过程 电池放电,此时负极上的电子e从通过外部电路跑到正极上,正锂离子Li+从负极 “跳进”电解液里,“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞,“游泳”到达正极,与早 就跑过来的电子结合在一起。 正极上发生的反应为 Li1-xMn2O4+xli++xe(电子) ==LiMn2O4 负极上发生的反应为 LixC6 == 6C+xLi+xe
开路电压 铅酸电池 镍镉电池 镍氢电池 锂电池 2.1—2.2V 1.4V 1.4V 4.1—4.2V 工作电压 2.0V 1.2V 1.2V 3.6-3.7V 放电截止电压 1.7V 1.0V 1.0V 2.6- 2.7V 4.2-4.3V 充电限制电压 2.3v
• •
基础知识——电池基本概念
容量是电池电性能的重要指标,它由电极的活性物质决定。
基础知识——电池基本概念
放电平台:指放电曲线中电压基本保持水平的部分。放电平台越高、
越长、越平稳,电池的放电性能越好。
电池组的一致性:由多个单体电芯串连、并联在一起就组成
了电池组。电池组的整体性能和寿命取决于其中性能较差的一个电芯,这就 要求电池组中每个电芯性能的一致性要高。除了单体电芯本身性能的误差和 原材料质量的好坏,最主要原因是制造工艺,工艺的改进对提高电池的质量 非常重要。
基础知识——电池使用维护
1、电池充电 在0~45℃环境温度下以专用锂离子电池充电 器对电池组充电,直至充满指示灯显示绿色。 若电池组运行(放电)时间短,则不需要每天 进行充电。 2、电池放电 在-20~45℃环境温度下进行放电。充放电电 压范围为4.20~3.00V
基础知识——电池使用维护
4、电池其它使用说明
铅酸电池 镍镉电 镍氢电 池 池 锂离子电池
充电方式 控制方法
恒流后恒压 电压2.3V 、 涓流
恒流
恒流 温度或 ΔV
恒流后恒压 电压4.2V 、涓流
基础知识——电池基本概念
充、放电深度(SOC DOD): 电池保有容量数值的表示方法。充、放电 深度以百分比率来表示,如:容量为 10Ah的电池放电后容量变为2Ah,可以 称为80%DOD;容量为10Ah的电池, 充电后容量为8Ah,80%SOC。形容满 充满放,通常称为100%DOD。
1、常温倍率放电特 性
15Ah电池倍率放电
基础知识——倍率放电特性
15Ah 电池在不同温度下放电性能
基础知识——电池安全性试验
基础知识——电池使用维护
1、电池充电 在0~45℃环境温度下以专用锂离子电池充电 器对电池组充电,直至充满指示灯显示绿色。 若电池组运行(放电)时间短,则不需要每天 进行充电。 2、电池放电 在-20~45℃环境温度下进行放电。充放电电 压范围为4.20~3.00V
基础知识——电池基本概念
循环寿命(次):
1. 概念:二次电池经历一次充放电称为一个周期或 一次循环,电池在反复充放电后,容量会逐渐下降. 在一定的放电条件下,电池容量降至80%时,电池所 经受的循环次数就是循环寿命。
2. 影响因素:不正确使用电池,电池材料,电解质的 组成和浓度,充放电倍率,放电深度(DOD%), 温度,制作工艺等都对电池的循环寿命有影响
基础知识——电池基本概念
自放电率(%/月):
1. 定义:电池在储存过程中,容量会逐渐下降,其减少的容量与电池容量 的比例,称为自放电率。
2. 原因:由于电极在电解液中的不稳定性,电池的两个电极发生了化学反 应,活性物质被消耗,转为电能的化学能减少,电池容量下降。 3. 影响因素:环境温度对其影响较大,过高温度会加速电池的自放电 4. 表示:电池容量衰减(自放电率)的表达方法和单位为:%/月。 5. 产生结果:电池自放电将直接降低电池的容量,自放电率直接影响电池 的储存性能,自放电率越低,贮存性能越好。
基础知识——电池基本概念
能量密度(Wh/Kg):指单位体积或单位质量所释放的
能量,通常用体积能量密度(Wh/L)或质量能量密度(Wh/kg)表示。 如一节锂电池重325g,额定电压为3.7V,容量为10Ah,则其能量密度 为113Wh/kg,下表为理论值,在实际应用情况中需要考虑电池结构中 的壳体、零件等各方面因素。目前锂电池的能量密度是镍镉和镍氢电池 的3和1.5倍,能量密度的高低是由材料密度与结构决定的 。
以10Ah电池举例:
以2A放电,则放电倍率为0.2C
以20A放电,则放电倍率为2C
基础知识——电池基本概念
充电方式 :
CC/CV:CC即恒流,以固定的电流对电池充电;CV即恒 压,以固定的电压对电池充电,充电电流会随著电池充满逐 渐下降。 涓流充电:指以小於0.1C电流对电池充电,一般在电池接 近充满电时,进行补充充电时采用,若电池对充电时间没有 严格要求的话,建议采用涓流充电方式充电。
第三代
软包装液态锂离子电池
聚合物锂离子电池
基础知识——聚合物锂离子电池的特点
不爆炸,不起火 无漏液问题 设计灵活 高能量、高功率 无污染,无记忆效应
基础知识——锂电池基本结构
主要材料:正极、负极、电 解液、隔膜
结构:圆形、方形;叠片、 卷绕 形态:聚合物(软包装)、液 态锂离子(钢壳)
基础知识——电池基本概念
记忆效应:
1. 定义:电池的记忆效应是指未完全放电的电池,在下一次充电时所能充 电的百分比。 2. 原因:电池内物质产生结晶,如镍镉电池中,Cd不断聚集成团形成大块金 属镉,降低了负极的活性。 3. 避免:为了消除电池的记忆效应,在充电之前,必须先完全放电,然后 再充电。
锂离子电池无记忆效应!
为防止电池可能发生泄漏、发热、燃烧,请注意以下预防措施: 警 告! 严禁将电池浸入海水或水中,保存不用时,应放置于阴凉干燥的环境中 产品不得受剧烈机械冲撞、爆晒、雨淋 禁止将电池在热高温源旁,如火、加热器等使用和留置 充电时请选用锂离子电池专用充电器 严禁将电池直接接入电源插座 禁止将电池丢于火或加热器中 禁止随意拆卸电池 禁止敲击或抛掷、踩踏电池等 禁止用钉子或其它利器刺穿电池 禁止用金属直接连接电池正负极短路 严禁颠倒正负极使用电池
电池容量(Ah):电池容量是指电池所能够储存的电量多少,
• 容量用C表示,单位用Ah(安时)或mAh(毫安时)表示。 • 公式:C=It,即电池容量(Ah)=电流(A)x放电时间(h)。 • 容量为10安时的电池,以5安培放电可放2小时,以10安培放电可放1小 时。 • 电池的实际容量主要取决于以下几个因素:活性物质的数量、质量;活 性物质的利用率。
聚合物锂离子动力电池 基础知识培训
二零一一年三月
目录
1.电池的基本概念 2.锂离子电池的工作原理 3.锂离子电池的性能 4.聚合物锂离子动力电源模块 5.聚合物锂离子动力电池的使用维护
基础知识——电池基本概念
电压(V):
1. • 开路电压:指电池在没有连接外电路或者外负载时的电压。开路电压与电池的 剩余能量有一定的联系,电量显示就是利用这个原理。 工作电压:是指电池在工作状态下即电路中有电流流过时电池正负极之间的电 势差。在电池放电工作状态下,当电流流过电池内部时,必须克服内阻的阻力, 故工作电压总是低于开路电压。 放电截止电压:指电池充满电后进行放电,放完电时达到的电压(若继续放电 则为过度放电,对电池的寿命和性能有损伤)。 充电限制电压:充电过程中由恒流变为恒压充电的电压。
基础知识——电池基本概念
内阻(mΩ):电池的内阻是指电池在工作时,电流流过电池内
部受到的阻力。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的 影响。 电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻,欧姆内阻是由电极材料、电解液、 隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成,极化内阻包括电化学极化与浓差极 化引起的电阻。 电池内阻是一个非常复杂而又非常重要的特性,影响内阻的因素有:① 材料;②结构等。 由于内阻的存在,当电池放电时,电流经过内阻要产生热量,消耗能量, 电流越大,消耗能量越多,所以内阻越小,电池的性能越好,不仅电池的实 际工作电压高,消耗在内阻上的能量也少。
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化成:电池制成后,通过一定的充放电方式将其内部正负极活性物质
激活,改善电池的充放电性能及自放电、贮存等综合性能的过程称为化成。 电池经过化成后才能体现其真实的性能。同时化成过程中的分选过程能够提 高电池组的一致性,使最终电池组的性能提高。
基础知识——锂离子电池的变革
第一代 钢壳液态锂离子电池
第二代
基础知识——锂电池工作原理
充电 放电
e
+
负载
e
-
正极材料:LiMn2O4 负极材料:石墨
e e e e e
铝箔
充电
Li + Li + Li
+
Li +
e
充电时正极的Li+和电解液
中的Li+向负极聚集,得到电 子,被还原成Li镶嵌在负极的 碳素材料中
放电
Li + Li
+
e
Li + Li +
Li + Li
能量密度 Wh/kg Wh/L
铅酸电池 30—50 50—80
镍镉电池 50—60 130—150
镍氢电池 60—70 190—200
锂电池 130—150 350—400
基础知识——电池基本概念
放电倍率(A):放电倍率是指在规定时间内放出其额
定容量(C)时所需要的电流值,它在数值上等于电池额定 容量的倍数。
基础知识——电池基本概念
电池能量(Wh):
1.定义:指电池储存的能量的多少,用Wh来表示
2.公式:能量(Wh)=额定电压(V)×工作电流(A)×工作 时间(h)。 3.举例:3.2V15Ah单体电芯的能量为48Wh,3.2V100Ah电池 组的能量为320Wh。电池能量是衡量电池带动设备做功的重 要指标,容量不能决定做功的多少。
基础知识——聚合物锂离子电池性能
1.电化学性能
2.安全性能
充电特性 放电特性 循环寿命 倍率充电特性 倍率放电特性 低温特性 电池组放电特性
挤压 针刺 短路 过充 过放 热冲击 热循环
基础知识——充放电特性
基础知识——循环特性
基础知识——循环特性