引言
锂离子动力电池具有能量高、重量轻、绿色环保无污染等优点，应用范围广 泛，其应用领域包括数码产品、家用电器、电动工具、电动汽车、航空、航天和 武器装备等。随着技术的不断进步，锂动力电池安全性不断提高，锂电池单体容 量越来越大，其应用于潜艇等大型军事装备的可行性也不断提高。
一、国内外锂离子动力电池发展概况
1、国外锂离子动力电池发展概况
1.1日本索尼公司对锂离子电池的研究开展较早，生产的锂离子电池在性能 上和品种上已经具备相当高的水平。该公司生产的圆柱型单体电池分为高能型和 高功率型。其中高能型电池的比能量为110 80^000的比功率300狐廷，充放电次数1200次。高功率型的圆柱电池80^000的比功率高达800 狐运。曰本三井造船生产的磷酸铁锂动力电池能以200的倍率放电，100左右 的倍率进行快速充电，在30充放电条件下循环500次，容量保持90^以上。日本汤浅公司（丫入仍入）生产的锰酸锂电池，比能量是铅酸电池的3倍，计划 取代潜艇用铅酸电池。装有该公司锂离子电池的无人试验小潜艇己于1999年10 月完成了水下试验。
1.2法国5^1公司是世界著名的锂电池生产公司，其各种型号锂离子电池 已广泛应用于卫星、胃（无人水下航行器）以及各类便携式电子设备上。据 美国能源杂志报道，上世纪末，3^1'英国分公司就曾与英军合作研制过一款24 V，12^11容量的锂电池。目前该公司生产的圆柱型单体锂离子电池比能量达到 143胃战，80^000的比功率为345狐容，为装备潜艇而制造的锂离子动力 电池，单体容量为3000灿级。
1.3德国瓦尔塔公司也在研制高能量密度型和高功率密度型电池。其高能密 度型电池为方型，容量为60 比能量为115 使用寿命达900次
1.4在上世纪末，美军也在商品化的锂离子电池基础上展开了军事化应用。据美国能源杂志介绍，美国公司已为水下军事装备研制了三款锂离子动力电池，包括：①水下无人作战平台（^!^)电池系统，总能量101^，360块单体容量8灿〈4并90串X电压324 V。②全电动鱼雷高功率锂离子
电池系统，由100块单体容量25…！的锂动力电池组成电池组，最大功率密度 650—8。③袖珍潜艇装置（八303-0的高能量锂离子电池系统，2005年首次 安装于八303-1艇，锂离子电池总能量1.2单体电池能量密度170?200 \\^8。美军在水下自动航行器（八中巳应用锂离子电池，其功率密度达到 100^/1^。据美国能源杂志介绍，1111(31141000型入的电池系统为聚合物锂离子电池与燃料电池组合而成，该系统性能先进，311(31^1000型八1斤总航程己达500海里。
2、国内锂离子动力电池发展概况
我国锂离子动力电池研制始于二十世纪，起步较晚。但自2000年以来，随 着我国投入十多亿资金用于支持发展电动车和相关电池技术，以及“863”电动汽 车重大专项的实施，有实力的国营、民营企业对锂离子动力电池进行了开发研究，生产的锂离子电池性能与国外产品相当，某些方面甚至优于国外产品，对外出口 量不断上升。目前我国锂离子动力电池主要包括电动工具电池、电动自行车电池、特种车用电池和电动汽车用电池等，各种锂离子动力电池均处于产业化起步阶 段。
其中电动自行车用锂离子电池和电动工具用锂离子电池产业化基础相对较 好，电动汽车电池仍处于研发和配车路试阶段。比亚迪公司2008年12月份推 出的？301^[双模式纯电动车是该公司的代表产品，曾一度引起国内外轰动，其 搭载的锂电池，输出功率为125…，达到3.0升发动机功率水平，启动瞬间加 速能力超过3.0升发动机水平，锂电池续驶里程达100公里，它比丰田研制的 同类产品早一年时间。该公司生产的26纯电动轿车采用自行生产的磷酸铁锂电 池，用220丫民用电源15:11111可充电80^，1001011能耗为201^，现已上市。奇瑞的318纯电动汽车已经下线。该车应用40灿磷酸铁锂动力电池，可以在 半小时内充电80^。深圳雷天公司在其网页上显示的！'型锂离
子动力电池容量为7000^0，为目前己知的单体容量最大的锂离子动力电池，但 其安全性未知。我国某型蛙人运载器采用100^1锂离子动力电池。某型操雷应 用聚合物锂离子动力电池，其单体电池容量为45^1。
二、锂离子电池的结构与工作原理
1、锂离子电池的结构
锂离子电池的结构是由可“嵌入”锂离子的正极和可“释放”锂离子的负极构成。中间是电解质，把正极与负极隔开，锂离子可以通过而电子不能通过。通 过锂离子在正负电极之间的移动来完成电池的充电和放电，而材料结构不会发生 不可逆变化。
如图1所示，充电时，正极中的锂原子电离成锂离子和电子。锂离子在外加 电场作用下，在电解质中由正极迁移到负极，还原成锂原子，插入到负极的层状 结构中。放电时，锂原子在负极表面电离成离子和电子，分别通过电解质和负载 流向正极，在正极重新和电子复合成锂原子然后插入到正极的层状结构中。
充电----------^
正极0^1放电负极
图1锂离子充电放电图
由原理可以看出，锂离子电池的高倍率充放电性能与锂离子在正负电极、电解质以及它们界面处的迁移能力密切相关。因此，围绕锂离子动力电池快速充 电的研究，即为如何提高锂离子在充放电的迁移速度。
2、单体动力电池的充电技术
2.1理论基础
美国学者1.人从狀指出，在充电过程中，超过充电接受曲线的任何充电 电流，不能提高充电速率，而且会增加析气量;小于此接受曲线的充电电流，便 是电池的允许充电电流，不会对电池造成伤害，如图2所示，1.八.]同时指出，通过瞬时停充或大电流放电，如图3所示，可以消除极化现象，使电池的可接受 充电曲线不断右移，从而大大提高充电速度和效率，缩短充电时间。也就是说，在电池充电接受能力下降时，可以在充电的过程中加入放电来提高接受能力。这
电动汽车用锂离子动力电池包和系统测试规程 范围 本标准规定了电动汽车用锂离子动力电池包和系统基本性能、可靠性和安全性的测试方法。 本标准适用于高功率驱动用电动汽车锂离子动力电池包和电池系统。 规范性引用文件（其中的一部分） 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 2423.4-2008 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Db 交变湿热（12h＋12h循环）（IEC 60068-2-30:2005,IDT） GB/T 2423.43-2008 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法振动、冲击和类似动力学试验样品的安装(IEC 60068-2-47:2005,IDT) GB/T 2423.56-2006 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fh：宽带随机振动（数字控制）和导则(IEC 60068-2-64:1993,IDT) GB/T 18384.1-2001 电动汽车安全要求第1部分:车载储能装置（ISO/DIS 6469-1:2000,EQV）GB/T 18384.3-2001 电动汽车安全要求第3部分:人员触电防护（ISO/DIS 6469-3:2000,EQV）GB/T 19596-2004 电动汽车术语（ISO 8713:2002,NEQ） GB/T xxxx.1- xxxx 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第1部分:一般规定(Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment Part 1: General,MOD) GB/T xxxx.3- xxxx 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第3部分：机械负荷(Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment Part 3: Mechanical loads,MOD) GB/T xxxx.4- xxxx 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第4部分：气候负荷(Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment Part 4: Climatic loads,MOD) 术语和定义 1.1 蓄电池电子部件 采集或者同时监测蓄电池单体或模块的电和热数据的电子装置，必要时可以包括用于蓄电池单体均衡的电子部件。 注：蓄电池电子部件可以包括单体控制器。单体电池间的均衡可以由蓄电池电子部件控制，或者通过蓄电池控制单元控制。 1.2 蓄电池控制单元 battery control unit （BCU） 控制、管理、检测或计算电池系统的电和热相关的参数，并提供电池系统和其他车辆控制器通讯的电子装置。 1.3 1 / 20
锂电池原理和结构 1、锂离子电池的结构与工作原理：所谓锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的，独特机理的锂离子电池形象地称为“摇椅式电池”，俗称“锂电”。以LiCoO2为例：⑴电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反之。这就需要一个电极在组装前处于嵌锂状态，一般选择相对锂而言电位大于3V且在空气中稳定的嵌锂过渡金属氧化物做正极，如LiCoO 2、LiNiO2、LiMn2O4、LiFePO4。⑵为负极的材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物，如各种碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纤维、中间相小球碳素等和金属氧化物，包括SnO、SnO2、锡复合氧化物SnBxPyOz(x=0.4～0.6，y=0.6～0.4，z=(2＋3x＋5y)/2)等。 2、电池一般包括：正极（positive）、负极（negative）、电解质（electrolyte）、隔膜（separator）、正极引线（positivelead）、负极引线（negativeplate）、中心端子、绝缘材料（insulator）、安全阀（safetyvent）、密封圈（gasket）、PTC（正温度控制端子）、电池壳。一般大家较关心正极、负极、电解质
锂电池的详细介绍 1、锂离子电池 锂离子电池目前由液态锂离子电池(LIB)和聚合物锂离子电池(PLB)两类。其中，液态锂离子电池是指Li +嵌入化合物为正、负极的二次电池。正极采用锂化合物L iC oO2或LiMn2O4，负极采用锂-碳层间化合物。锂离子电池由于工作电压高、体积小、质量轻、能量高、无记忆效应、无污染、自放电小、循环寿命长，是21世纪发展的理想能源。 2、锂离子电池发展简史 锂电池和锂离子电池是20世纪开发成功的新型高能电池。这种电池的负极是金属锂，正极用MnO2，SOCL2，(CFx)n等。70年代进入实用化。因其具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点，已广泛应用于军事和民用小型电器中，如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等、部分代替了传统电池。 3、锂离子电池发展前景 锂离子电池以其特有的性能优势已在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。目前开发的大容量锂离子电池已在电动汽车中开始试用，预计将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。 4、电池的基本性能 (1)电池的开路电压 (2)电池的内阻 (3)电池的工作电压 (4)充电电压 充电电压是指二次电池在充电时，外电源加在电池两端的电压。充电的基本方法有恒电流充电和恒电压充电。一般采用恒电流充电，其特点时在充电过程中充电电流恒定不变。随着充电的进行，活性物质被恢复，电极反应面积不断缩小，电机的极化逐渐增高。
Q/LBNY 广州力柏能源科技有限公司企业标准 Q/LBNY 002-2019 LB10-FP型动力电池 LB10-FP power battery 2019-12 -13发布2019-12-13实施
前言 本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。 本标准由广州力柏能源科技有限公司，广州能源检测研究院提出并起草。 本标准由广州力柏能源科技有限公司归口。 本标准起草单位：广州力柏能源科技有限公司，广州能源检测研究院。 本标准主要起草人：邵丹、卢方、卢继典、梁伟雄、骆相宜、唐贤文、梁俊超、李向峰、丁志英。 1
LB10-FP型动力电池 1 范围 本标准规定了LB10-FP型动力电池的术语、要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存。 本标准适用于本公司生产的LB10-FP型动力电池，供给混合动力车，快速充电和高功率装置使用。 2 规范性引用文件 下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单（不包括勘误的内容）或修订版本均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。 GB/T 2900.41 电工术语原电池和蓄电池 GB/T 19596 电动汽车术语 GB/T 31484 电动汽车用动力蓄电池循环寿命要求及试验方法 GB/T 31486 电动汽车用动力蓄电池电性能要求及试验方法 3 术语和定义 GB/T 2900.41，GB/T 19596，GB/T 31484和GB/T 31486 中界定的术语和定义适用于本文件。 4要求 4.1 外观 产品的外观不得有变形及裂纹，表面无毛刺、干燥、无外伤、无污渍，有清晰正确的标志。 4.2 极性 产品的端子极性标识应正确、清晰。 4.3 尺寸 产品的结构尺寸应符合表1的规定。 表1 结构尺寸 类别厚宽长要求（mm）18±1 68±1 110±1 4.4 重量 产品的重量应为285±5g。 2
锂离子动力电池的安全性问题分析 （） 摘要：本文从锂离子电池材料和制作工艺两个方面分析影响锂离子电池安全性能的因素，并进一步分析锂离子电池组安全性的关键问题。 关键词：锂离子电池；安全性能；热稳定性；影响因素 Power type lithium ion battery safety problem analysis (Electrical Engineering College, Longdong University, Qingyang 745000, Gansu, China) Abstract:This article from the lithium ion battery materials and production process analysis of two aspects of influence of lithium ion battery safety performance factors, and further analysis of lithium ion battery safety problems. Key words:Lithium ion battery; Safety performance; Thermal stability; Influence factors. 0 引言 锂离子电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电池时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池。是现代高性能电池的代表。锂离子电池是最晚研究而商品化进程最快的一种高性能电池。锂离子电池以其独特的优势目前以成为各个领域广泛应用的新能源。锂离子电池具有电压高、比能量高、循环性能好等特点，越来越广泛应用发的3C市场领域、电动车(EV)和混合型电动车(HEV)市场领域、军事用途及空间技术领域。虽然，锂离子二次电池的安全性相对于金属锂二次电池有了很大的提高，但仍存在着许多隐患，比如：由于电池的比能量高，且电解液大多为有机易燃物等，当电池热量产生速度大于散热速度时，就有可能出现安全性问题。根据Ph.Biensan等的研究证明：锂离子电池在滥用的条件下有可能产生使铝集流体熔化的高温(>700℃)，从而导致电池出现冒烟、着火、爆炸、乃至人员受伤等情况。因此对锂离子电池的研制和生产来说，电池的安全性不仅是指在各种测试条件下不出现冒烟、着火、爆炸等现象，最为重要的确保人员在电池滥用的条件下不受伤害。 1 锂离子电池的几代变革 第一代锂离子电池：负极：锂金属，工作电压高达3.7。由于直接以极其活跃的金属锂作为负极，安全隐患太大已经被淘汰。
高考必考题锂离子电池习题汇总 材料:锂离子电池实际上是一种锂离子浓差二次电池（充电电池），正负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物组成。它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态,正极处于贫锂态；放电时则相反,Li+从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极，正极处于富锂态 在充放电过程中，负极材料的化学结构基本不变。因此，从充放电反应的可逆性看，锂离子电池反应是一种理想的可逆反应。目前，用作锂离子电池的正极材料是过渡金属和锰的离子嵌入化合物，负极材料是锂离子嵌入碳化合物，常用的碳材料有石油焦和石墨等。国内外已商品化的锂电池正极是LiCoO2，LiNiO2，LiMn2O2，负极是层状石墨 锂离子电池：锂系电池分为锂电池和锂离子电池。手机和笔记本电脑使用的都是锂离子电池，通常人们俗称其为锂电池，而真正的锂电池由于危险性大，很少应用于日常电子产品1、某可充电的锂离子电池以LiMn2O4为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含Li+导电固体为电解质。放电时的电池反应为：Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4。下列说法正确的是（） A．放电时，LiMn2O4发生氧化反应B．放电时，正极反应为：Li++LiMn2O4+e-=Li2Mn2O4 C．充电时，LiMn2O4发生氧化反应D．充电时，阳极反应为：Li++e-=Li 2、（2014天津6）已知：锂离子电池的总反应为：LixC+Li(1-x)CoO2=C+LiCoO2锂硫电池的总反应为：2Li+S=Li2S 有关上述两种电池说法正确的是( ) A．锂离子电池放电时，Li+向负极迁移 B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应 C．理论上两种电池的比能量相同 D．右图表示用锂离子电池给锂硫电池充电 3、天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钻（LiCoO2），充电时LiCoO2中Li被氧化，Li+迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（C6）中，以LiC6表示。电池反应为，下列说法正确的是（）A．充电时，电池的负极反应为LiC6-e-Li+C6 B．放电时，电池的正极反应为CoO2+Li++e-LiCoO2 C．羧酸、醇等含活泼氢气的有机物可用作锂离子电池的电解质 D．锂离子电池的比能量（单位质量释放的能量）低
先给初学者一个简单的科普，因为几年前我和人家说起BMS，大部分是不知道是什么东西。BMS就是Battery Management System，中文就是电池管理系统，一般针对动力电池组，很多电芯串并的情况来说的。 BMS的作用是保护电池安全，延长电池的使用寿命，实时监测电池的状态并把电池的情况告诉给上位机系统。 为什么说BMS才是动力电池PACK厂的核心竞争力，两个方面的原因，第一个原因是电芯最终要成为一个标准品，第二个原因是BMS很复杂，且非常重要。 针对第一个原因，电芯最终要成为一个没有科技含量的标准品，一起来分析一下。 动力电池的电芯最后的发展会像手机电池一样，用不了几年的时间就会达到这种状态。最后能够在动力电池领域活的很好的电芯厂不会很多的，一大批电芯厂会慢慢出局的。 现在这个状态是因为动力电池的需求还没有完全起来，加之电芯的工艺还没有成熟和稳定，且电芯的尺寸和材料体系各式各样。 其实统一到几种电芯用不了多长时间。这是市场决定的，一旦动力电池放量，竞争就会加剧，成本的要求就会苛刻，市场就会趋于同质化竞争，慢慢把需求不大的类型淘汰掉，因为没有量的支撑就不会有竞争力（一些高性能或特殊领域的小众应用另当别论），这是自然竞争的结果。 不得不说另外一个事，所有的电芯厂，全球任何一家电芯厂，都是研究电化学和材料相关的，绝大部分的人才都是集中在这个领域的，他们对BMS这种对电子和系统要求极高的东西很难有好的理解，也不会有好的建树，更不可能做出有竞争力的BMS产品和电池PACK了。 因此最后电芯厂和PACK厂一定会分化，一定会专业分工，这是自然规律，市场竞争的规律。 针对第二个原因，BMS的复杂和系统要求较高，是PACK竞争的基础。 为什么说BMS比较复杂，因为BMS涉及到的东西很多，不但要求懂电池知识很多，还要对整个系统（电动汽车或储能等）很懂，不但要懂电子，还要懂结构，不仅要会硬件，还要会软件，要做好BMS，要对电子技术、电工技术、微电子及功率器件技术、散热技术、高压技术、通信技术、抗干扰及可靠性技术等很多东西都要专业才行，它是一个负责的系统工程。 BMS一般会涉及到几个功能： 1、电池保护及安全管理功能； 2、数据采集与分析； 3、SOC/SOH等功能； 4、电量均衡及控制； 5、充放电管理与控制； 6、数据通信与传输； 7、热管理与控制； 8、高压绝缘等检测； 9、异常诊断与分析等。 所有这些功能最终都围绕一个主题，电池与系统的安全。BMS的核心就是电池状态的检测与系统安全的控制。 BMS是整车或其他整个系统的核心部件，甚至是中央控制单元，设计之初就要结合整个系统去考虑结构，布线，散热，通信等很多问题。如果对BMS的认识还停留在消费电池的过充过放过温及过流保护的粗浅认识，那就不要去碰动力电池，也别想做好动力电池。 动力电池的PACK除了要考虑成组时电芯的分容配对等问题，更多的还要设计好BMS系
动力电池标准的学习总结 我国大容量动力锂电池单体电池已经具备了推广应用的条件，产业化建设成果显着。在电池单体方面，规模化生产和规模化应用的条件已经基本成熟。从动力锂电池要求的高成组性、系统集成性、高安全性等和高标准化要求出发，以下几个方面的问题甚为突出。（1）关键质量控制方法与可靠性保证技术仍需完善 标准化通常涉及产品技术及标准技术文件本身。目前，国内“以人为主”的生产线无法避免高不良率，现有主要用于铅酸蓄电池的成组应用技术和设备，不能适应新型动力电池的技术要求。这种情形一方面会导致电池生产成本的增加，另一方面使得电池性能不稳定，影响到动力电池的一致性、使用寿命等。当前发生的动力锂电池使用寿命缩短及燃烧、爆炸等安全问题，均是由这些因素所引起。 （2）标准化缺乏统一管理 由于我国行业管理等历史因素，不同类别的电池往往是由不同的工业部门的企业主要生产并主导其标准的制修订，相应地行业管理也归属不同工业部门。国家标准与多个行业标准并存，并且标准范围交叉重复的现象无论是对于产品的生产者，还是消费者都造成了相当大的困扰，并损害整个产业的健康发展。 （3）标准体系和市场化的产品与技术保障体系不完备
除节能与新能源汽车科研项目中完成了几项电动汽车用动力电池标准外，动力锂电池和系统集成标准仍处于空白状态，而建立成熟的市场化的产品和技术保障体系是推广应用包括节能与新能源汽车在内的与新型动力锂电池系统的基本条件，而这一条件目前尚不具备。这两者之间不仅联系紧密，而且相互制约。为争夺市场，迫使所有企业都成为闭关自锁的独立体系，低水平重复开发和拼尽全力去建设不可能实现的自主产品和技术保障体系，产品处于完全混乱局面。（4）没有中立的动力电池系统标准符合性及安全试验平台 新型动力锂电池系统集成是一个新兴技术领域，动力锂电池系统集成涉及到关键零部件及通讯和控制网络、接口和通讯协议等产品，涉及电力、电子、计算机、自动控制等多种高新技术和产业领域，涉及到复杂的标准体系，安全问题也十分突出。产品只有通过科学、合理的标准符合性检测及安全试验，才能从根本上保证产品的质量可靠性与安全性能。当前动力电池领域存在的标准欠缺，标准化工作平台不完善，必然会影响产业的规范化、科学化发展。 标准化及安全试验工程技术平台建设的重要性主要体现在以下几个方面 （1）新技术领域需要开展标准化研究 新型动力锂电池系统集成作为一个新兴技术领域，是与铅酸蓄电池完全不同的新型蓄电池。目前主要用于铅酸蓄电池的成组应用技术
关于锂离子动力电池的成本分析 一、锂离子动力电池的目标市场 锂离子电池由于工作电压高、储能较大、无记忆性和质量轻等优势发展迅速，一直在移动通讯、笔记本电脑等电器上大量使用；近年来随着新能源汽车的推广，锂离子电池被认为是最有效的能量工艺装置；同时新能源（太阳能、风能）并网发电站项目建设步伐加快，锂电池组为代表的储能技术成为核心发展的对象。 针对电动汽车使用的电池以功率型电池为主，其特点是：电池的放电倍率很大，那么在设计过程中就要注意减小电池的内阻；在极片的选取上，高功率型的电池极片要厚些，在涂敷的厚度上，高功率型的电池极片要涂得薄些，这样锂离子和电子在电阻相对较大的电极活性物质上迁移的距离小，总内阻减小，可以支持大电流，以达到高功率的要求； 针对储能电池以能量型电池为主，其特点与功率电池相反。对于高能量型电池，放电的倍率较小，那么在综合考虑内阻和容量的时候可以把容量排在前面，当然在增大容量的过程中也要尽可能地减小内阻。 二、锂离子动力电池组的产业链状况
结合项目目前的状况，这里重点讨论电芯的成本情况，因为作为一个电池组（电池包），电芯是基础，多个电芯串并联组成电池组，多电池组串并联组成电池包，然后装在电动车上使用或做储能电源。而且其成本特性属于变动成本，后期电池组装过程中更多的与设备、软件等固定成本相关。电芯的关键是：正极（阴极）、负极（阳极）、电解液和隔膜。 三、锂离子电池的成本分析 1、正极（阴极）材料：锂离子电池的主要构成材料包括电解液、隔离材料、正负极材料等。正极材料占有较大比例（正负极材料的质量比为3: 1~4：1）,因此正极材料的性能直接影响着锂离子电池的性能，其成本也直接决定电池成本高低。目前锂离子动力电池场上主要使用以下五种材料：
专题6 锂离子电池的化学原理 学号姓名 1．【2018全国Ⅲ卷5题】一种可充电锂–空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x（x = 0或1）。下列说法正确的是( ) A．放电时，多孔碳材料电极为负极 B．放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极 C．充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移 D．充电时，电池总反应为Li2O2-x= 2Li + (1–x/2) O2 2．【2017全国Ⅲ卷11题】全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为：16Li + x S8 = 8Li2S x（2≤x≤8）。下列说法错误的是( ) A．电池工作时，正极可发生反应：2Li2S6 + 2Li+ + 2eˉ = 3Li2S4 B．电池工作时，外电路中流过0.02 mol电子，负极材料减重0.14 g C．石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性 D．电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多 3．【2018浙江17题】锂(Li)–空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正 ．．确．的是( )
A ．金属锂作负极，发生氧化反应 B ．Li +通过有机电解质向水溶液处移动 C ．正极的电极反应：O 2 ＋ 4e ˉ = 2O 2ˉ D ．电池总反应：4Li ＋ O 2 ＋ 2H 2O = 4LiOH 4．【2016四川卷5题】某电动汽车配载一种可充放电的锂离子电池。放电时电池的总反应为： Li 1-x CoO 2 + Li x C 6 = LiCoO 2 + C 6 (x<1)。下列关于该电池的说法不正确的是( ) A ．放电时，Li +在电解质中由负极向正极迁移 B ．放电时，负极的电极反应式为Li x C 6 – xe ˉ = xLi + + C 6 C ．充电时，若转移1 mol e ˉ，石墨C 6电极将增重7x g D ．充电时，阳极的电极反应式为LiCoO 2 – xe ˉ = Li 1-x CoO 2 + Li + 5．【2014全国II 卷12题】2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是( ) A ．a 为电池的正极 B ．电池充电反应为LiMn 2O 4 = Li 1-x Mn 2O 4 + x Li C ．放电时，a 极锂的化合价发生变化 D ．放电时，溶液中Li +从b 向a 迁移 6．【2014天津6题】已知：锂离子电池的总反应为：Li x C + Li 1－x CoO 2放电 C + LiCoO 2 锂硫电池的总反应为：2Li + S 放电Li 2S 有关上述两种电池说法正确的是( ) A ．锂离子电池放电时，Li +向负极迁移 B ．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应 C ．理论上两种电池的比能量相同 D ．右图表示用锂离子电池给锂硫电池充电 7．【2014海南16题】锂锰电池的体积小，性能优良，是常用的一次电池。该电池反应原理如图所示，其中电解质LiClO 4溶于混合有机溶剂中，Li +通过电解质迁移入MnO 2晶格中，生成LiMnO 2。回答下列问题： Li 2SO 4水溶液 LiMn 2O 4 Li +快离子导体聚合物电解质 a b 电解质LiCoO 2电解质 Li
操作规程编号：LX-FS-A11799 静止式锂电池储能系统安全要求标 准范本 In The Daily Work Environment, The Operation Standards Are Restricted, And Relevant Personnel Are Required To Abide By The Corresponding Procedures And Codes Of Conduct, So That The Overall Behavior Can Reach The Specified Standards 编写：_________________________ 审批：_________________________ 时间：________年_____月_____日 A4打印/ 新修订/ 完整/ 内容可编辑
静止式锂电池储能系统安全要求标 准范本 使用说明：本操作规程资料适用于日常工作环境中对既定操作标准、规范进行约束，并要求相关人员共同遵守对应的办事规程与行动准则，使整体行为或活动达到或超越规定的标准。资料内容可按真实状况进行条款调整，套用时请仔细阅读。 锂离子储能大概是什么样的组成和框架，简单介绍一下。目前典型的锂离子储能单元配置基本都是用18650型锂离子电池，圆柱型的，它可能是几十个，甚至几百个组合在一起变成一个电池模块，这个电池模块再加上电池管理单元就作为一个基本的储能单元配置。 关于储能装置的技术方案，我只是简单的来分分类，不是一个非常标准化的分类。从应用规模大小来看，通常情况下有三种类型。 第一种类型，属于小规模的运用，小规模的运用
锂离子动力电池成组技术及其连接方法 发表时间：2016-08-26T11:16:09.417Z 来源：《电力设备》2016年第12期作者：杨明[导读] 在混合动力汽车领域，动力电池技术将发展成我国乃至全世界的发展中心。 杨明 （上汽万向新能源客车有限公司）摘要：本文笔者结合工作经验分析了锂离子动力电池成组技术和连接方法进行分析，可供参考。关键词：锂离子；动力电池；连接工艺在未来几年时间内，新能源汽车领域的发展中心和发展方向为：在纯电动汽车领域，我国和世界的技术发展步伐将差不多保持同步，电池材料问题将成为以后发展过程中务必要解决的重点问题；在混合动力汽车领域，动力电池技术将发展成我国乃至全世界的发展中心。大家都知道，锂离子动力电池是以电池包的形式被广泛地运用到新能源电动车内，动力电池模组是依靠多种单体电芯串联并联组装构成的，单体电芯间的加固和连接要求连接电池和片的极柱的接触电阻小、稳固、能成功抵御振动。实际上，锂离子动力电池的质量比能量密度、体积功率密度以及体积能量密度都和动力电池系统内部单体电池间的连接工艺和结构存在着巨大关联性，本文将简单地介绍锂离子动力电池的连接方法和成组方法。 一、不同极柱类型电池的连接工艺动力电池系统在成组的过程中，单体电芯间连接片的连接通常需借助电阻焊、激光焊、螺栓机械紧固。每一颗电芯间连接的紧实性与统一性都会对整车安全以及整体电池模组能量的发挥起到重大的影响。 1.外螺纹极柱型电池 外螺纹极柱型电池一般选取螺栓螺母进行机械紧固，单体电池间一般运用机械锁紧的连接技术。如此，能增加组装的灵便性，但也会导致外螺纹极柱的组装空间远远超过其他极柱，从某种意义上讲其会影响到体积能量密度。螺母或者螺栓机械锁紧是指依靠螺母把带螺纹极柱和连接片拧紧固定，以免出现松动。在连接防松设计方面，其涵盖了机械防松、摩擦防松以及永久防松三种。 通常而言，机械防松可选取销子防松、槽形螺母防松以及止动垫片防松等；摩擦防松可选取自锁螺母防松以及弹簧垫片防松等；永久防松可采取螺纹紧固胶防松等。在实践过程中，若想便于后期更换或者拆卸电池，则应运用机械防松方式。在验证其抗震动性等性能后，确认符合标准才可投用。对于外螺纹极柱型电池，新型结构的大容量圆柱型电池，其极柱留有用于激光焊接的平台的同时，平台上方又有外螺纹极柱，用激光焊接连接片的同时，又用螺母通过螺纹极柱对连接片拧紧固定，再用特别设计的保护支架对电池固定。其组装工艺如下:一种圆柱动力锂离子电池的成组组装工装，包括设置在多个排列在一起的单个电池极柱之间的保护支架。保护支架整体为上表面为方形平面，且四周均匀设置有4根支柱，该保护支架的方形平面正中间设置有长方形固定卡槽，任意对称的2边设置有卡座且个数相同，剩余对称的另外2边设置有卡扣个数也相等。该工艺具有结构简单、稳定耐用、生产能力强、原料易于加工的优点，有效克服了市场上电池组连接容易松动、结构不稳定、连接易脱落、制作成本高、生产效率低的缺点。以上这种利用圆柱锂离子电池成组组装的方法。3个排列在一起的单个电池组装成电池组后，将保护支架正中间设置的长方形固定卡槽分别直接卡入电池的正、负极柱上，保护支架卡槽和电池极柱嵌合在一起，保护支架之间通过卡座与“工”型拼装卡扣连接;最后可以将多个排列在一起的单个电池组装成电池组。锂离子电池的成组组装的方法，连接简单，而且连接后能一直保持电池固定状态，连接片与极柱的接触紧配，能保证电路一直处于低内阻状态。 2.平头型极柱电池 平头型极柱的电池一般选取电阻焊焊接的方式，电阻焊是借助工件组合的方式，以电级施加压力，运用接头的接触面与附近范围形成的热，加热焊接接触点，直至其达到熔化或者塑性状态，再把工件组合焊接至一块的焊接工艺。电阻焊的优势在于其在组装动力电池模组的过程中，以连接片并联或者串联单体电池，再借助电阻焊使连接片被焊接至电池极端上面，组装工序较为便捷。在焊接过程无需加入辅助性焊接材料，通过批量生产的方式促使机械自动化的目的得以实现，其设备本成本要少于激光焊机。动力电池模组的电芯间选取电阻焊焊接加固的方式，待该项工作完成后，会大大提高电池模组的体积能量密度以及质量能量密度。其缺陷在于电池间的连接片材料需受限，铝焊接作用达不到预期效果、后期更换拆卸单个电池难度大等。平头型极柱的电池也可采用激光焊接连接。激光焊是利用高能量的激光脉冲对工件需要加工区域进行局部加热。激光辐射的能量通过热传导向材料内部扩散，将材料熔化后形成特定熔池来完成焊接的目的。该工艺主要具有以下一些优点:①在组装动力电池模组时，激光焊接的焊接精度高、强度高、焊接效率高;②在大批量组装生产时，更易于实现自动化生产，保证产品的一致性和质量;③凭借激光焊焊接的优势，电芯之间串联或并联的连接片都可用铝材质代替铜连接片，如此可以提高焊接效率，焊接强度，减少生产材料成本，减轻电芯模组质量，进一步提高整车电芯模组的能量密度。而缺点主要为:①连接片与电池焊接处的平整度要求高，焊接夹具需高精度满足焊接精度要求;②设备比较昂贵。 3.条型极耳的聚合物电池(电芯)目前聚合物电芯的连接工艺，主要有焊接与不焊接(机械压紧接触式)的2种方式。 (1)悍接 焊接涵盖了锡焊与激光焊两类。因动力电池组面积大，超声波焊头位置不易碰触，因此很少运用超声波焊接，相较而言，激光焊接更为妥当。锡焊的高温工艺的运用在某种程度上会使聚合物电芯极耳处的密封增加风险，因锡的比重大导致电池组的质量的进一步提升。总之，不管是采取锡焊还是激光焊成组工艺，均对单体电池的更换不利。 (2)不焊接(机械压紧接触式)
电动汽车用动力蓄电池
节能与新能源汽车重大项目总体专家组 肖成伟 2009年4月28日
报告内容
① 总体概况 ② 国外研发现状 ③ 国内研发现状 ④ 成本情况 ⑤ 关注问题及标准建设 ⑥ 市场预测 ⑦ 伙伴情况
各种电池技术的对比图
1000
6 4 2
IC E i Engine 内燃机 燃料电池 Li-ion 锂离子 镍氢 Ni-MH 铅酸 Lead-Acid HEV 目标 Capacitors 超级电容器 EV目标 PHEV-40 目标
100
比能量 (Wh/kg) (
6 4 2
10
6 4 2
里 里程
EV – 纯电动汽车 HEV – 混合电动汽车 PHEV–插电式混合电动汽车
1 0 10 加速
10
1
比功率 (W/kg)
10
2
10
3
10
4
电动汽车对动力蓄电池要求
PC 关键性能要求 高能量 寿命要求 电压 1‐3年 8‐12V 8 12V 手机 高能量 1‐3年 4V 电子产品 高 高 HEV 高功率 PHEV EV 高能量 8年以上 ＞250V 汽车零部件 产品 最高 更高 锂离子 TBD
生产控制要求 电子产品 安全性要求 成本要求 化学体系 电池形状 高 高
钴酸锂为主 钴酸锂为主 1865 方型
适中的功 率及能量 8年以上 8年以上 ＞100V ＞200V 汽车零部件产 汽 车 零 部 品 件产品 最高 最高 更高 更高 镍氢、锂离子、 锂离子 超级电容器 TBD TBD
锂离子动力电池使用与维护保养手册 —电动汽车用锂离子电池 华晨鑫源重庆汽车有限公司新能源事业部 目录 1.重要安全说明 (1) 2.相关介绍 (2) 2.1术语和定义 (2) 2.2锂离子电池工作原理 (3) 2.3锂离子电池为什么需要保护电路 (4) 3.充电 (6) 4.放电 (7) 5.存储 (8) 6.运输 (9) 7.常见问题及处理方法 (10) 8.维护 (11)
11.1日常维护......................................................... - 9 - 11.2定期保养 (11) 11.3维护与保养记录 (12)
1、重要安全说明 1.保证电池或电池组远离危险物品或危险材料，如具有腐蚀性的化学品、危险的机械设 备、高温环境等； 2.不合理的使用该系列产品可能导致冒烟，如外部短路、过充电、过高的环境温度等。 若发生冒烟的情况，请及时切断电源，使用二氧化碳或干粉灭火器进行处理，并用沙土或泥土掩埋。整个过程中必须及时疏散人群并及时报警（若必要时）； 3.不合理的使用该系列产品可能导致单体电池鼓胀，严重时可能导致塑料外壳破裂或产 生裂纹，此时应立即停止使用该电池，请及时联系我公司相关技术部门或售后服务部门以获得处理方法； 4.禁止拆卸、挤压、穿刺、高温搁置或烘烤电池，避免电池受到过高幅度的震动、外力 冲击、高处跌落等，此操作可能导致人身伤害或财产损失； 5.禁止直接把电池的正负极短路，避免有电池极柱压紧螺栓和导电带之外的任何金属或 其他导电物体接触电池的正极和负极，此操作可能导致人身伤害或财产损失； 6.禁止将电池暴露或长期搁置在60℃以上的环境中，禁止试图加热或将电池投入火中， 此操作可能导致人身伤害或财产损失； 7.禁止在没有安装合理的充电保护装置（锂离子电池保护线路板、电池管理系统等）或 使用非环宇认可的充电设备（充电器、直流电源等）的情况下对电池进行充电，此操作可能导致人身伤害或财产损失； 8.禁止将电池浸入到水或其他导电的液体中，此操作可能导致人身伤害或财产损失； 9.禁止儿童和其他缺乏锂离子电池安全使用知识的人使用本系列产品，此操作可能导致 人身伤害或财产损失；
锂电池的结构介绍 锂电池通常有两种外型：圆柱型和方型。电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由钴酸锂（或镍钴锰酸锂、锰酸锂、磷酸亚铁锂等） 方形电池结构 圆形电池结构 及铝箔组成的电流收集极。负极由石墨化碳材料和铜箔组成的电流收集极组成。电池内充有有机电解质溶液。另外还装有安全阀和PTC元件（部分圆柱式使用），以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。 单节锂电池的电压为3.7V（磷酸亚铁锂正极的为3.2V），电池容量也不可能无限大，因此，常常将单节锂电池进行串、并联处理，以满足不同场合的要求。 锂电池的应用 随着二十世纪微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段。 最早得以应用的是锂亚原电池，用于心脏起搏器中。由于锂亚电池的自放电率极低，放电电压十分平缓。使得起搏器植入人体长期使用成为可能。 锂锰电池一般有高于3.0伏的标称电压，更适合作集成电路电源，广泛用于计算机、计算器、手表中。 现在，锂离子电池大量应用在手机、笔记本电脑、电动工具、电动车、路灯备用电源、航灯、家用小电器上，可以说是最大的应用群体。 研究与发展前景 为了开发出性能更优异的品种，人们对各种材料进行了研究。从而制 阿联酋锂电池公交车（荷兰制造） 造出前所未有的产品。比如，锂二氧化硫电池和锂亚硫酰氯电池就非常有特点。它们的正极活性物质同时也是电解液的溶剂。这种结构只有在非水溶液的电化学体系才会出现。所以，锂电池的研究，也促进了非水体系电化学理论的发展。除了使用各种非水溶剂外，人们还进行了聚合物薄膜电池的研究。 锂电池广泛应用于水力、火力、风力和太阳能电站等储能电源系统，邮电通讯的不间断电源，以及电动工具、电动自行车、电动摩托车、电动汽车、军事装备、航空航天等多个领域。 锂离子电池以其特有的性能优势已在便携式电器如手提电脑、摄像机、移动通讯中得到普遍应用。目前开发的大容量锂离子电池已在电动汽车中开始试用，预计将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在 侧面 人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。随着能源的紧缺和世界的环保方面的压力。锂电现在被广泛应用于电动车行业，特别是磷酸铁锂材料电池的出现，更推动了锂电池产业的发展和应用。 参考资料：https://www.doczj.com/doc/7f9441845.html,
锂离子电池原理及工艺流程 一、原理 1.0 正极构造 LiCoO2+ 导电剂+ 粘合剂(PVDF) + 集流体（铝箔）正极 2.0 负极构造 石墨+ 导电剂+ 增稠剂(CMC) + 粘结剂(SBR) + 集流体（铜箔）负极 3.0工作原理 3.1 充电过程： 一个电源给电池充电，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 LiCoO2 ?→Li1-x CoO2+ x Li++ xe（电子） 负极上发生的反应为 6C + xLi++ x e?→Li x C6 3.2 电池放电过程 放电有恒流放电和恒阻放电，恒流放电其实是在外电路加一个可以随电压变化而变化的可变电阻，恒阻放电的实质都是在电池正负极加一个电阻让电子通过。由此可知，只要负极上的电子不能从负极跑到正极，电池就不会放电。电子和Li+都是同时行动的，方向相同但路不同，放电时，电子从负极经过电子导体跑到正极，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。 3.3 充放电特性 电芯正极采用LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O2，其中LiCoO2本是一种层结构很稳定的晶型，但当从LiCoO2拿走x个Li离子后，其结构可能发生变化，但是否发生变化取决于x的大小。 通过研究发现当x > 0.5时，Li1-x CoO2的结构表现为极其不稳定，会发生晶型瘫塌，其外部表现为电芯的压倒终结。所以电芯在使用过程中应通过限制充电电压来控制Li1-X CoO2中的x值，一般充电电压不大于4.2V那么x小于0.5 ，这时Li1-X CoO2的晶型仍是稳定的。 负极C6其本身有自己的特点，当第一次化成后，正极LiCoO2中的Li被充到负极C6中，当放电时Li回到正极LiCoO2中，但化成之后必须有一部分Li留在负极C6中心，以保证下次充放电Li的正常嵌入，否则电芯的压倒很短，为了保证有一部分Li留在负极C6中，一般通过限制放电下限电压来实现：安全充电上限电压≤ 4.2V，放电下限电压≥ 2.5V。 记忆效应的原理是结晶化，在锂电池中几乎不会产生这种反应。但是，锂离子电池在多次充放后容量仍然会下降，其原因是复杂而多样的。主要是正负极材料本身的变化，从分子层面来看，正负极上容纳锂离子的空穴结构会逐渐塌陷、堵塞；从化学角度来看，是正负极材料活性钝化，出现副反应生成稳定的其他化合物。物理上还会出现正极材料逐渐剥落等情况，总之最终降低了电池中可以自由在充放电过程中移动的锂离子数目。 过度充电和过度放电，将对锂离子电池的正负极造成永久的损坏，从分子层面看，可以直观的理解，过度放电将导致负极碳过度释出锂离子而使得其片层结构出现塌陷，过度充电将把太多的锂离子硬塞进负极碳结构里去，而使得其中一些锂离子再也无法释放出来。 不适合的温度，将引发锂离子电池内部其他化学反应生成我们不希望看到的化合物，所以在不少的锂离子电池正负极之间设有保护性的温控隔膜或电解质添加剂。在电池升温到一定的情况下，复合膜膜孔闭合或电解质变性，电池内阻增大直到断路，电池不再升温，确保电池充电温度正常。 二锂电池的配方与工艺流程 1. 正负极配方
《新能源动力电池与电源管理》课程标准 一、课程整体设计 （一）课程定位 《新能源动力电池及电源管理》包括动力电池部分与电能管理部分，为推动我国车载动力电池的商业化进程，首先着重介绍了各种动力电池的原理、制造技术及其应用，包括铅酸蓄电池、蓄电池、锂离子蓄电池和燃料电池等，充分反映了国内外动力电池研发的最新成果。电源管理部分研究电能变换和功率传递，是一门综合电力电子技术、现代电子技术、计算机技术、自动控制技术等多学科的边缘交叉技术课程。负载谐振式逆变电源；新能源发电与电源变换技术；电源变换电路的仿真技术。 随着石油资源面临的枯竭，我国新能源汽车呈现加速发展的态势，政策扶持力度也不断加大，新能源汽车已经成为未来汽车发展的重要方向。新能源汽车包括电动车（EV）、混合电动车（HEV）、燃料电动车（FCV）等。目前，新能源汽车开发的最大瓶颈就是车载动力电池，车载动力电池的成本占到全部电动汽车制造成本的30％以上。 （二）设计思路 1．由于本课程是一门理论+实践操作的课程，教学指导思想是在有限的时间内精讲多练，培养学生的实际动手能力，自学能力、开拓创新能力和综合处理能力。实施理实一体化教学模式，实验学时的比例至少应达到30%，让学生有更多的时间练习操作性的知识。 2．课程采用任务式驱动教学模式，按照“任务描述-技术分析-任务实现-相关知识-能力提升-课后练习”的结构组织教学内容，将相关知识点完全融入教学任务中，学生可以边学习、边实践、边思考、边总结、边建构，增强学生综合处理问题的能力。 3．“活动导向设计”的教学方法。适时选用提问、讨论等生动多样的形式，设置教学情境，营造师生互动、生生互动的学习氛围，提高信息技术课教学的吸引力、感染力。 4．开辟网上教育教学新领域。充分利用“现场授课+慕课+微课+实践”的教学手段，通过数字化的资源建设，打造方便学生学习的立体化教学资源体系。 二、课程目标 1.方法能力目标 (1) 培养学生继续学习的能力。 (2) 培养学生获取新知识能力。 (3) 培养学生分析问题和解决问题的能力。