锂电池培训资料
一、电池基础 二、锂离子电池基础 三、锂电池的安全 四、保护板BMS具体功能介绍 五、锂离子电池的储藏和运输 一、电池基础 1、电池的发展简史： 公元前100～公元100年 电池原形 1780～1791发明伽尼尔电池 1800年伏特发明电池 1833年发现法拉第法则 1836年发明丹尼尔电池 1859年发明铅酸电池 1868年发明干电池 1899年发明Ni-Cd蓄电池 1901年发明Ni/Fe电池
1951年发明密封Ni-Cd电池 1990年发明锂离子电池
1995年发明聚合物电解质锂离子电池
2、电池的要素和组成： ◆电极
负极：通常将电池电极中电压较低的一极称为负极 正极：通常将电池电极中电压较高的一极称为正极
◆隔膜：在电池中，防止正负极间电子导通，而又能让离子通过（离子传导）的隔离材料，一般为多孔薄膜材 料
◆电解质溶液（电液）：在电池内正负极间提供离子传输作用 ◆其他构件：如外壳，极柱，密封件等
3、电池的分类
一次电池（干电池）
二次电池（充电电池或蓄电池） ·铅酸电池 ·镍－镉电池 ·镍－氢电池 ·锂离子电池 ·液态锂离子电池 ·聚合物态锂离子电池
另外还有燃料电池、太阳能电池等等
4、常见可充电电池性能比较： 组成 电池 能量密度 电池体系 负极 电解液 正极 环保性能 电压（V） Wh/kg Wh/L 充电循环 自放电率 锂离子电池 碳 LiPF6 LiMn2O4或 绿色环保 3.6 130-150 350-400 ≥1000 8% LiCoO2
铅酸电池 Pb H2SO4 PbO2 铅污染严重 2.0 30-50 50-80 300-500 20% 镍镉电池 Cd KOH NiOOH 镉污染严重 1.2 50-60 130-150 400-600 25% 镍氢电池 储氢 KOH NiOOH 环保 1.2 60-70 190-200 ≥500 10% 材料
二、锂离子电池基础
1、锂离子电池的“前世今生” ： 锂离子电池是20世纪90年代开发成功的新型高能电池。
锂离子电池的“前世”：早期负极为金属锂的“锂电池”，但金属锂的化学活性太大， 充电时产生的枝晶会使电池短路，目前尚未真正解决其安全问题。锂离子电池的“今生”：锂离子电池名称开始于日本企业，针对含金属锂负极的锂二次电池 而言，1991年由索尼公司率先实现商业化。采用可
嵌锂碳材料为负极，正极采用含锂的 过渡金属氧化物，利用溶有锂盐非水溶剂作为电介质。 锂离子电池的优点和缺点：锂离子电池重量轻、体积小，寿命长，没有记忆效应，具备良好的温度特性，同时由于没有重金属污染、没有毒性物质，是新一代环保型绿色电池。被业界称之为“终极电池”
锂离子 铅酸 镍镉 镍氢 重量 5 1 1 3 寿命 5 2 3 4 环保 5 2 1 5 记忆 5 3 1 3 温度特性 5 2 3 3
缺点：锂离子电池价格相对昂贵，发展时间短，制造工艺的成熟性不如铅酸，镍镉及镍氢电池，但随时间的推
移，锂离子电池的制造工艺会越来越成熟，价格也会逐渐降低。
5、液态锂离子电池与聚合物锂离子电池的异同：
◆相同点：正负极活性物质相同 电池工作原理相同 单体电池工作电压相同
◆不同点：液态锂离子电池的电解液是液态的有机电解液，聚合物锂离子电池的电解质是将液态的有机电解液
吸附在一种聚合物基质上，所以被称为凝胶聚合物电解质。
◆优缺点比较：液态锂离子电池的功率较聚合物锂离子电池大的多，反映在电动自行车上，液态比聚合物有更 强的爬坡能力；液态锂离子电池的价格较聚合物锂离子电池便宜。聚合物锂离子电池由于不存在游离的电解液
，不存在漏液的情况。
6、液态软包装、凝胶聚合物和液态锂离子电池的安全性：
◆目前市场上大量出现的是液态软包装电池，液态软包装电池内部电化学体系和金属壳包装电池一样。
◆优缺点比较：采用液体电解液，因此在大电流放电等性能上也不错。由于采用软包装，包装较易损坏，在一
些振动频繁的应用领域，如电动自行车等，需要谨慎。
金属壳液态 液态软包装 凝胶型 电解液 液态 液态 凝胶态 包装 金属 铝塑膜 铝塑膜 放电能力 很好 很好 差
安全性：锂离子电池的安全性需要从正极材料入手，光靠更换软包装无法从根本上解决。软包装的电池如果爆
炸，不存在金属物射出物，然仍无法解决燃烧等危险。从电极材料和电解液入手，才是解决锂离子电池安全性 的根本途径。
7、电池的一致性问题：
单体电池不存在一致性问题，一致性问题主要集中在电池组中，影响电池组一致性的主要因素是电池的自放电
、内阻、电池中电池的数量、有无均衡线路等。同样容量和电压的电池组，锂离子电池数量越少，对一致性要 求越低。
8、镍氢（Ni/MH）电池的简介：
镍氢电池的工作电压为1.2V，无铅酸，镉镍电池的重金属污染问题，也属于绿色环保型电池，但与锂离子电池
相比，镍氢电池的工作电压只有锂离子电池的1/3，同样一个电池镍氢电池需要的单体电池的数量是锂离子电
池的3倍，重量是锂离子电池的2倍左右，循环寿命也比锂离子电池短。另外镍氢电池充电过程中发热严重，无
法长期在高温调节下使用。低温性能不如锂离子电池，高倍率放电性能不如镉镍电池和锂离子电池，而价格与
锂离子电池相差无几。所以镍氢电池虽然发展时间较长，但其发展的速度和潜力已远远落后于锂离子电池。
9、几种锂离子电池正极材料的综合比较
钴酸锂 锰酸锂 磷酸铁锂 镍钴锰酸锂/3元 耐过充 × √ √ ×
氧化性 很强 一般 弱 强
过充极限 0.5C/6V 3C/10V 3C/10V 0.5C/6V
安全性 很不安全 安全性能好 安全性能好 不安全
安全容量 1Ah 10~30Ah 可达100Ah /
大功率能力 好 很好 很好 /
价格 昂贵 低廉 低廉 一般
三、锂电池的安全
单体电池的安全测试项目及测试方法
测试项目 测试条件 测试要求 电池数目 测试标准 撞击 平面 9.1KG重物，0.61m高度， 3个
侧面 直 径15.8mm 的 钢棒。 不起火，不爆炸 3个 UL
挤压 平面 挤压力 13KN 不起火，不爆炸 3个 UL 侧面 3个 高温 150℃，10min
（温升5 ℃/min) 不起火，不爆炸 5个 UL
过充 30A,10V 不起火，不爆炸 5个 UL 短路 电阻小于100mΩ 不起火，不爆炸 5个 UL 针刺 φ5mm的钢钉从垂直于极板的
方向贯穿（钢针停留在电池中） 不起火，不爆炸 5个 企标
四、保护板BMS具体功能介绍
保护板BMS（Battery Management System）有5大功能：
1、过充（过压）保护
因为锂电池是很“脆弱”的电池，所以不能造成过充。锰酸锂是在4.2v保护，磷酸铁锂是在3.6v左右（具
体可参考供应商规格书）；
造成过充时，一般保护板会有恢复功能。比如一块锰酸锂电池保护板设置的过充保护是4.25v，当过充时，
保护板保护，停止充电，当电压降至4.15v时，才能恢复充电动作。
2、过放（欠压）保护
因为锂电池是很“脆弱”的电池，所以不能造成过放。锰酸锂是在2.7v或3.0v保护，磷酸铁锂是在2.3v左
右（具体可参考供应商规格书）；
造成过放时，一般保护板会有恢复功能。比如一块锰酸锂电池保护板设置的过放保护是3.0v，当过放时，
保护板保护，停止放电，当电压升至3.1v时，才能恢复放电动作。
3、过流保护
当放电电流或者瞬间放电电流超过电池本身所能承受的电流时，BMS会停止放电动作。
一般恢复过流保护有2个办法。一是断开负载，重新连接电池与负载；一是更换烧坏掉的保险丝。具体看每
个厂家的产品是如何设置。
一般BMS会设置一个例如 30A/8ms（30安培 8毫秒）的峰值电流保护参数。就是说：当电流大于30A并且时
间大于8ms时，过流保护会动作。假如是50A3ms，那么过流保护不会动作，
这对带电机类的负载是非常适合的，因为一些负载在起动时会有一个非常大的脉冲/峰值电流，只要这个电
流能过去，正常工作就不是问题了。所以有时候电池带电机类负载会不工作，很大一个原因是因为BMS上的脉
冲/峰值电流给挡掉了，而不是电池出了问题。
（测量这个电流需要示波器， 很多业务不好展开就是这个电流没有测量到。我们测过一个Trimmer的峰值电流有90A，很高，相对这样大的电流，做BMS就是一个很高的要求）
4、过温保护
锂电池在所规定的温度范围里是可以正常工作的，当超过所规定的温度范围，BMS会停止放电动作以保护电池，一般此功能为可选功能。
5、均衡功能
因为电芯一致性的问题，串并联的电芯越多，一致性问题越突出，电池组的性能会越不好。使用时间长了，每个电芯的电压容量内阻会有所差别，会降低整体电池的性能和寿命。有了均衡功能，可尽可能充满每个电芯的容量，降低每个电芯的差别，提高整体电池的性能和寿命。
目前都在用的是“电阻放电法”，即给电池组中先充满电的电芯放电，让没充满电的电芯继续充电，当每个电芯都充满电了，整组电池才停止充电。（放电时当整组电池中有一个电芯放完电，整组电池停止放电）
另一方法是“双向无损均衡充电”，即让充满电的电芯给没充满电的电芯充电，也就是让电芯互相充电。这样效率很高，目前也可实现，但成本太高，不适合商业化操作。
五、锂离子电池的储藏和运输
锂离子电池的储藏会导致容量下降
高电压会导致正负极集流金属板的被腐蚀和电介质的分解
长时间处于放电状态将导致电机保护层分解，容量下降。
锂离子电池的储藏
1.电池组需长期储存时，请将电池组充电至半饱和（放完电后，用充电器充电2～3小时即可）状态，放置于干燥，通风处，每二个月用充电器充电2～3小时；
2.电池组和充电器应贮存在清洁、干燥、通风处，应避免与腐蚀性物质接触，远离火源及热源； 3.电池组贮存条件： 环境温度-20～35℃；环境湿度5～65％RH ；
运输：
电池组应包装成箱进行运输，在运输过程中应防止剧烈振动、冲击或挤压，防止日晒雨淋。 运输工具可使用汽车、火车、船舶、飞机等交通工具进行运输。
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