锂电池培训资料（新）
J5 H9 w: a6 ^4 j- W5 i& }; N& _% I2 }' 锂电池培训资料
目录：
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
+ {! O& p1 v0 ]/ |& M: P- F4 u+ z9 T# w5 T% ] 4 Q7 f* ]& H! `- n. r0 H& j c) t- M5 s; F0 F+ w/ |* {2 y+ N! N' `7 e7 B/ e& i; w/ k7 {/ W9 p4 S0 r6 \\# & @ W7 n y1 m( k1 H8 `0 |. y. F: T# u) F\5 U5 L+ ?/ y+ D; k# ^% U# Z% _) B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）% K' }3 N: W* p9 w# n
二次电池（充电电池或蓄电池） ·铅酸电池 ·镍－镉电池F+ a& k; u2 J ·镍－氢电池3 u2 a8 }/ y$ [ ·锂离子电池
·液态锂离子电池0 K- I' K7 y- H0 c' E& V ·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D. |) h2 Y 电池体系 负极 电解液 正极 环 自放电率
锂离子电池 碳 LiPF6 LiMn2O4或 1000 8%0 `: X( m5 q\ c4 J0 _\
铅酸电池 Pb H2SO4 PbO2 500 20%
镍镉电池 Cd KOH NiOOH 600 25%, M; M+ A\g+ C7 }) z( W: ~
镍氢电池 储氢 KOH NiOOH 电池 环保性能 电压（V）绿色环保 3.6 LiCoO2
铅污染严重 2.0 镉污染严重 1.2 环保 1.2 能量密度 2 [9 t4 t7 U-Wh/kg Wh/L 充电循130-150 350-400 ≥30-50 50-80 300- 50-60 130-150 400- 60-70 190-200 ≥
O!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。 2、图
3、锂离子电池基本结构： 极柱 /极耳 安全阀 负极 隔膜 正极 外壳（钢壳或铝塑膜） 4、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：
- l: G# @4 J( k2 }; O8 ]/ G% w, a$ B2 A0 K$ {* N3 5 ]1 P. z. @7 q\j0 @0 j+ ]; [2 t, r& G: h5 M0 F; z: 3 v9 a0 M8 l$ v- x) 6 X2 N# ?( R# K8 d- 3 |\ a& H, q6 D8 \\2 r: ?8 }5 T, h: i6 L [6 k; j: _1 M & |' ^: a; G) w3 p* \\0 H! ]/ C2 T+ C4 `* i7 y, i z, X* g % {; d5 z- A- b; t; J/ | 4 p. V; n- Z# j! H6 Y1 z; b& o& t* W; _7 m- T( M# n$ m0 x2 B% f3 K5 `5 |1 F2 |# z% i$ P' f\ o2 @6 O6 k/ X6 R* M2 s6 N/ x2 j+ r1 I# 7 _. L2 r' C9 X: j8 nr3 O( f\a8 E9 $ {5 _2 U5 x2 p0 P: ; S4 ?* [) U0 X4 Y9 ◆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
1 b+ b8 n2 t, ~$ n* {9 K. q; i$ y; T% a) h0 ]% \\& c\s$ R\E$ Q) d5 w& p\c+ t1 z! Q\5 G7 o! D 5 u. c: r; @! E( Y, _; j* Z0 t# ]7 4 z1 t$ U# ?' ?8 MV: F, ]3 M+ g2 {1 T/ U8 O9 @6 R' b2 _ ( o* |) R1 w9 b+ K) Y4 # X' r# h: X& r& s4 N1 s7 \\\K\4 @8 x; _5 s) T0 U3 Ha9 x' X- q4 S\d9 {/ . \\0 j% U6 m3 g; S: M4 h0 5 \\. b' g$ b4 D8 j) d\k5 A) ( B9 {- _; d+ v & ~8 L$ E/ z4 P' D$ q5 E5 q9 l' U2 O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。 # k\}9 x/ O+ N. r& @' & M; P/ q) d; l5 9、几种锂离子电池正极材料的综合比较' J% n' g/ t9 P1 [
钴酸锂 锰酸锂 耐过充 1 \\, ?) ^7 T( d/ ]4 f! H ?2 o × √氧化性* f# _) x9 V6
很强 一般 过充极限 0.5C/6V 3C/10V
安全性 很不安全 安全性能好
安全容量7 A; u- F( L4 v; f9
1Ah 10~30Ah 大功率能力+ e1 Y* O$ a) {4 i7 好 很好 价格9 m0 J( W& U- ?\ 昂贵 低廉 三、锂电池的安全6 I8 E; {) c( C% {/ `& t4
单体电池的安全测试项目及测试方法
% b; L% N( \\/ i! C- J4 Z& ]$ ' S0 N8 k5 l/ ^6 F- 测试项目 测试条件 撞击 平面 9.1KG重物，0.61m高度， 侧面 直 径15.8mm 的 钢棒。 挤压 平面 挤压力 13KN 侧面 高温 150℃，10min' ` Z\N2 n/ E' m
（温升5 ℃/min)
过充 30A,10V 短路 电阻小于100mΩ 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） 磷酸铁锂 √ 弱 3C/10V 安全性能好 可达100Ah 很好 低廉 测试要求 不起火，不爆炸 不起火，不爆炸 不起火，不爆炸 不起火，不爆炸 不起火，不爆炸 不起火，不爆炸 镍钴锰酸锂/3元; @$ c* J1 s2 _; p3 S; K2 w; }% ? × 强 0.5C/6V3 z/ U/ d- j5 I# V- m* 不安全 // y% J! f4 i) h% e/ |( z( / 一般5 J5 [; z0 a9 电池数目 3个' ?1 s* }+ A; S9 J. u5 j
3个 3个 5个 5个 5个 5个 测试标准/ [7 W4 x2 @) N+ e\ UL\ [2 o UL8 F- q0 P+ h6 M6 A0 { 3个 UL! n3 d2 p( N! B4 C7 c0 w% E: UL UL3 b. c4 q# u; [1 `, L& ^8 u' K, 企标4 b' [; {% V! m2 d( t) }, }6 h0 m
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