汽车锂电池结构培训教材课件

,中国汽车工程研究院股份有限公司,中国汽车工程研究院股份有限公司,锂电池结构培训,锂电池结构培训,锂电池类型介绍,1,电池包维修,3,2,电池包结构,主要内容,锂电池类型介绍1电池包维修32电池包结构主要内容,1.,锂电池类型介绍,1.1.,电池分类,序号,电池类型,额定电压,比能量,优点,缺点,1,铅酸蓄电池,3.7V,35mAh/g,功率比大，成本低,使用寿命短，充放电倍率小，污染严重,2,镍镉电池,1.2V,50mAh/g,轻便、抗震、寿命长,有记忆效应,3,镍氢电池,1.2V,80mAh/g,循环寿命长,有记忆效应,4,钴酸锂,（,Li,CoO2,）电池,3.7V,274mAh/g,结构稳定、容量比高、综合性能突出,安全性差、成本非常高,5,三元材料,（,Ni,MnCo,）锂电池,3.7V,278mAh/g,能量密度高、低温性能好、可靠性高、寿命长、电池续航能力强,造价高，不易于回收,6,锰酸锂,（,Li2,MnO4,）电池,3.7V,148mAh/g,成本低、安全性和低温性能好,材料不稳定、高温性能差、容易烯气,7,磷酸铁锂,（,Li,FePO4,）电池,3.2V,170mAh/g,超长寿命、使用安全、可大电流快速充放电、耐高温、大容量、无记忆效应、绿色环保等,导电性差、振实密度较低、低温性能差、一致性差,1. 锂电池类型介绍1.1. 电池分类序号电池类型额定电压比,1.,锂电池类型介绍,1.2.,电池介绍,1.2.1.,铅酸蓄电池,电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。 放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；充电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。分为排气式蓄电池和免维护铅酸电池。,用途,起动型：主要用于汽车、摩托车、拖拉机、柴油机等起动和照明；,固定型：主要用于通讯、发电厂、计算机系统作为保护、自动控制的备用电源；,牵引型：主要用于各种蓄电池车、叉车、铲车等动力电源,；,铁路用：主要用于铁路内燃机车、电力机车、客车起动、照明之动力；,储能用：主要用于风力、太阳能等发电用电能储存；,优点,成本低，应用广泛，制造工艺成熟，使用安全性比锂电池高；,缺点,循环寿命短，充放电倍率小，污染严重，能量比、质量比低，重量大，体积大，自放电大。,1. 锂电池类型介绍1.2. 电池介绍1.2.1. 铅酸蓄电,1.,锂电池类型介绍,1.2.,电池介绍,1.2.2.,镍镉电池,镍镉电池正极由氧化镍粉和石墨粉组成，石墨不参加化学反应，其主要作用是增强导电性。负极由氧化镉粉和氧化铁粉组成，氧化铁粉的作用是使氧化镉粉有较高的扩散性，防止结块，并增加极板的容量。,用途,大型袋式和开口式镉镍电池主要用于铁路机车、矿山、装甲车辆、飞机发动机等作起动或应急电源。,圆柱密封式镉镍电池主要用于电动工具、剃须器等便携式电器。,小型扣式镉镍电池主要用于小电流、低倍率放电的无绳电话、电动玩具等。,优点,优异的放电性能,，,储存期长,，,高倍率充电性能,，,大范围温度适应性,，,高质量高可靠性,、重量轻，应用广泛，使用安全性高；,缺点,金属镉污染严重，存在记忆效应损伤电池寿命，自放电大。,1. 锂电池类型介绍1.2. 电池介绍1.2.2. 镍镉电池,1.,锂电池类型介绍,1.2.,电池介绍,1.2.3.,镍氢电池,镍氢电池是由氢离子和金属镍合成，正极板材料为,NiOOH,，负极板材料为吸氢合金。,用途,镍氢电池凭借能量密度高、可快速充放电、循环寿命长以及无污染等优点在笔记本电脑、便携式摄像机、数码相机及电动自行车等领域得到了广泛应用，且在电动汽车主要应用于混合电动车。,优点,优异的放电性能,，,储存期长,，,高倍率充电性能,，,大范围温度适应性,，使用安全性高；电量储备比镍镉电池多,30%,，比镍镉电池更轻，使用寿命也更长，并且对环境无污染。,缺点,价格高，比镍镉电池贵；,自放电大，,性能比锂电池要差，存在记忆效损伤电池寿命。,1. 锂电池类型介绍1.2. 电池介绍1.2.3. 镍氢电池,1.,锂电池类型介绍,1.2.,电池介绍,1.2.4.,钴酸锂,电池,用钴酸锂粉在铝板上形成阳极，用锂碳化合物在铜板形成阴极，极板间插入有亚微米级微孔的聚烯烃薄膜隔板，电解液为有机溶剂。,用途,主要用于制造手机和笔记本电脑及其它便携式电子设备,由于价格太高应用比较少。钴酸锂电池不适合用作大电流放电，过大电流放电时会降低放电时间,(,内部会产生较高的温度而损耗能量,),，并可能发生危险。,优点,结构稳定、比容量高、综合性能突出，电化学性能优越，没有记忆效应，自放电小。,缺点,安全性差，使用温度范围窄（,-20,60,），钴是比较稀缺、成本非常高。,1. 锂电池类型介绍1.2. 电池介绍1.2.4.钴酸锂电池,1.,锂电池类型介绍,1.2.,电池介绍,1.2.5.,三元材料,（,Ni+Mn+Co,）,电池,用锂镍钴锰（,Li,（,NiCoMn,）,O2,）三元正极材料在铝板上形成阳极，用锂碳化合物在铜板形成阴极，极板间插入有亚微米级微孔的聚烯烃薄膜隔板，电解液为有机溶剂。,用途,在容量与安全性方面比较均衡的材料，循环性能好于正常钴酸锂，,三元材料的电芯代替了之前广泛使用的钴酸锂电芯，在笔记本电池、电动汽车领域广泛使用。,优点,比容量高、,循环性能优越、可快速充放电、充电效率高达,100%,，而且输出功率大，使用寿命长，不含有毒有害物质，没有记忆效应，自放电小。,缺点,安全性差，内部有应力存在，内部温度分布不均匀，使用温度范围窄（,-20,60,）。,1. 锂电池类型介绍1.2. 电池介绍1.2.5.三元材料（,1.,锂电池类型介绍,1.2.,电池介绍,1.2.6.,锰,酸锂,电池,用锰酸锂材料在铝板上形成阳极，用锂碳化合物在铜板形成阴极，极板间插入有亚微米级微孔的聚烯烃薄膜隔板，电解液为有机溶剂。,用途,在手机和笔记本电脑及其它便携式电子设备中应用广泛。,优点,成本低、安全性和低温性能好，比容量高,，不含有毒有害物质，没有记忆效应，自放电小。,缺点,其材料本身并不太稳定，容易分解产生气体，因此多用于和其它材料混合使用，以降低电芯成本，但其循环寿命衰减较快，容易发生鼓胀，高温性能较差、寿命相对短。,1. 锂电池类型介绍1.2. 电池介绍1.2.6.锰酸锂电池,1.,锂电池类型介绍,1.2.,电池介绍,1.2.7.,磷酸铁锂电池,用磷酸铁锂材料在铝板上形成阳极，用锂碳化合物在铜板形成阴极，极板间插入有亚微米级微孔的聚烯烃薄膜隔板，电解液为有机溶剂。,用途,电动车：公交车、电动汽车、混合动力车、电动自行车、铲车、清洁车、电动轮椅等；,电动工具：电钻、电锯、割草机等，遥控汽车、船、飞机等玩具，,UPS,及应急灯、警示灯及矿灯；,储能设备：太阳能及风力发电等；,替代照相机的镍镉或镍氢电池，小型医疗仪器设备及便携式仪器等。,优点,可快速充放电、成本低、安全性高、高温性能好、,体积小、重量轻,，比容量高,，,循环寿命大,，,不含有毒有害物质，没有记忆效应，自放电小。过放电到零伏也无损坏，,高效率输出：连续高电流放电可达,10C,，瞬间脉冲放电（,10S,）可达,20C,；,缺点,低温性能较差，导电率差，制造设备及工艺不完善。,1. 锂电池类型介绍1.2. 电池介绍1.2.7.磷酸铁锂电,电芯类型,三元材料,（,Ni+Mn+Co,）,箱体布置,3,箱,标称电压,/,标称容量,370V/84Ah,总质量,320,工作电压,300V,415V,防尘防水,IP67,单体电压,/,容量,额定,3.7V/,标称,12Ah,（,电压范围,3.0V,4.15V),标准充电电流,13A,，,25,电池成组方案,7,并,100,串,充电最大瞬态电流,35A,（,25,，,30,秒）,工作温度,放电,: -20,55,；,充电,: 0,45,放电持续电流,70A,一般使用温度工作范围,-10,45,放电最大瞬态电流,150A,（,25,，,10,秒）,绝缘等级,电池对箱体的绝缘电阻大于,2M,SOC,工作范围,15%,100%,（,15%,限功率）,2.,电池包结构,电芯类型三元材料（Ni+Mn+Co）箱体布置3箱标称电压/标,2.,电池包结构,2. 电池包结构,2.,电池包结构,1,、准确估测,SOC,准确估测动力电池组的荷电状态,(State of Charge,，即,SOC),，即电池剩余电量，保证,SOC,维持在合理的范围内，防止由于过充电或过放电对电池造成损伤,2,、动态监测,在电池充放电过程中，实时采集电动汽车蓄电池组中的每块电池的端电压和温度、充放电电流及电池包总电压，防止电池发生过充电或过放电现象。同时能够及时给出电池状况，挑选出有问题的电池，保持整组电池运行的可靠性和高效性，使剩余电量估计模型的实现成为可能。,电池管理系统（,BMS,）主要就是为了能够提高电池的利用率，防止电池出现过度充电和过度放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态。,2. 电池包结构1、准确估测SOC 电池管理系统（BM,2.,电池包结构,2. 电池包结构,2.,电池包结构,2. 电池包结构,2.,电池包结构,2. 电池包结构,2.,电池包结构,2. 电池包结构,2.,电池包结构,2. 电池包结构,2.,电池包结构,2. 电池包结构,锂电池包包括锂电池组、电池管理系统,(BMS),、高压配电盒。,2.,电池包结构,锂电池包包括锂电池组、电池管理系统(BMS)、,3.,电池包维修,3.1.,电池包存放,1,、锂电池堆垛高度不大于,2.2,米，离光源距离大于,60cm,，离电源线缆距离大于,100cm,，主通道宽度大于,150cm,，离墙壁及管道设施距离大于,50cm,，消防设施及配电箱,1.5,米范围内不准堆放物料。,2,、严禁将锂电池与金属物料混放，以免金属物体触碰到电池正负极，造成短路，损害电池甚至造成安全隐患。,3,、锂电池存放处禁止吸烟，禁止煮食及用火取暖，禁止乱接电线、使用明火、动火作业。,4,、锂电池存放、装卸、维修处应当配置相应的消防设施和灭火器材。消防器材必须设置在显眼和便于取用的地点，附近不得堆放物品和杂物，并确保任何时候都完好、有效。锂电池不允许使用水灭火，要求在库房储备消防沙的区域。,5,、一旦发生火灾时，要及时报告公司管理部门，同时组织人员扑救，并打火警电话,119,报警，事后协助查明原因，提出处理意见。,3. 电池包维修3.1. 电池包存放1、锂电池堆垛高度不大于,3.,电池包维修,3.2.,电池包拆卸,3.2.1,、拆卸电池包之前注意事项：,1,、关闭钥匙，拆除,12V,蓄电池负极；,2,、拔出锂电池包上的维修开关；,3,、穿戴绝缘手套、绝缘鞋；,4,、准备绝缘工具，包括绝缘套筒、绝缘扳手，叉车、托盘、小车要求有绝缘胶包裹；,5,、线束橙色波纹管的是高压线（,370V,电压），黑色波纹管的是低压,12V,线束；,6,、如零部件贴有高压标识不允许私自拆卸或损坏，橙色波纹管不允许破损。,3.2.2,、拆卸电池包顺序：,1,、将车辆放置在举升机上，举升至合适高度，并确认是否安全；,2,、先拔出,19,芯通讯线或,8,芯通讯线；,3,、拔出电池包高压串联线，再拔出高压输出线；,4,、再将举升小车放置在电池包下；,5,、拆除传动轴并取下；,6,、拧出电池包固定,6,颗螺钉；,7,、将电池包放置到规定位置。,3. 电池包维修3.2. 电池包拆卸3.2.1、拆卸电池包之,3.,电池包维修,3.2.,电池包拆卸,3.2.3,、电池包内部零件更换,1,、更换,BMS,主板、从板、绝缘模块；,2,、更换高压配电盒零件：高压继电器、保险、预充电阻、电流传感器等；,3,、更换锂电池电芯及相应高压线束、信号线束、航空插件；,上述零部件更换一般为电池零部件厂家更换，如需更换需锂电池厂家授权及培训。,3. 电池包维修3.2. 电池包拆卸3.2.3、电池包内部零,