磷酸铁锂动力电池技术rev2

汽车磷酸铁锂动力电池生产技术Rev.02OUTLINE电池原理与化学电池发展锂离子电池性能与安全磷酸铁锂动力电池结构动力电池存贮、装卸电池包的安全操作电池原理与化学电池发展化学电池基本构成：正极、负极、电解液隔离膜、导线、外包装物电极反应：放电：阳极：Cu2++2e-=Cu阴极：Zn-2e-=Zn2+电池的能量：电池能量=电势差*电量电势差—正负极材的电位决定电量—通过线路中的电子总量伏打电池丹尼尔电池电池原理与化学电池发展电池分类：一次电池（原电池），如锌锰干电池、碱性电池、银电池二次电池（蓄电池），如铅酸电池、镍氢电池、锂电池燃料电池，氢、甲烷、甲醇燃料电池太阳能电池常见二次电池的基本参数：电池原理与化学电池发展1991,Sony:C6/Li-saltinPC-EC/Li1-xCoO2In1995,Bellcore:Polymernewprocess–P1锂二次电池研发分为金属锂二次电池、锂离子电池与锂聚合物电池三个阶段。1999年，锂离子聚合物电池正式投入商业化生产，松下公司为首的8家公司均有产品推出，因此，1999年被日本人称为锂聚合物电池的元年。电池发展：OUTLINE电池原理与化学电池发展锂离子电池性能与安全磷酸铁锂动力电池结构动力电池存贮、装卸电池包的安全操作锂离子电池性能与安全工业社会的发展对便携电子设备的依赖越来越高，作为设备能源提供的电池必须俱备更高的能量密度、更长的循环寿命及安全性。1992年商品化的锂离子电池提供可能性主要用途电子仪表航空动力消费用品电动车辆动力锂电池性能与安全1881年第一辆电动汽车1882年电动汽车传统而又新兴的电动车行业对于中国汽车工业，新能源汽车是实现跨越式发展的难得机遇锂离子电池性能与安全锂离子电池的优势能量密度(Wh/kg)功率密度(W/kg)140160锂离子电池（Li-onBattery）是目前最佳能量存储方案，同时兼备高功率密度和高能量密度，是当前电动汽车选用锂离子电池的根本原因锂离子电池性能与安全锂离子电池结构阴极：锂离子盐，提供锂离子，LiCoO2,LiFePO4等阳极：石墨，锂离子存贮仓库隔离膜：PE或PP,隔离阴阳极，防止短路，离子导通，电子隔绝电解液：碳酸酯+LiPF6，锂离子通道极柱：Ni(Cu)、Al，电子通道，接外电路包装膜：不锈钢壳，保持稳定的电化学环境外包装绝缘膜锂离子电池性能与安全锂离子电池内部结构充电：正极--Li1MO2----Li1-xMO2+xLi++xe-负极--C+xLi++xe-----CLix放电：正极--Li1-xMO2+xLi++xe----LiMO2负极--CLix-----C+xLi++e-锂离子电池性能与安全锂离子电池内部结构锂离子电池性能与安全锂离子电池阴极材料：LxMyOzi.eLiCoO2LiNi(1-x)CoxMn(1-x)/2O2LiMnO4LiFePO4LiCoO2LiFePO4锂离子电池性能与安全锂离子电池阴极材料性能比较基于安全与成本因素，磷酸铁锂是目前技术水平条件下，最好选择。锂离子电池性能与安全石墨阳极材料天然石墨负极材料电镜照片FSNC-1石墨化后的电镜照片锂离子电池性能与安全石墨阳极材料容量满充电时：LiC66C+Li++e-6个C原子能放出1个电子6摩尔C原子(72克）能放出1摩尔电子1摩尔电子的电量=1.60217733*10-19*6.022*1023=96485库伦=26.80安时理论石墨克容量=26.80/72=372毫安时实际石墨克容量=280～370毫安时材料容量电芯比能量和体积比能量锂离子电池性能与安全理想正负极材料的特征具有层状或隧道的晶体结构，利于锂离子电池的嵌入和脱出充放电过程中，尽可能容易的嵌入和脱出，具有高的化学容量锂离子嵌脱时，有比较平稳的充放电电压锂离子有较大的扩散系数，减少离子移动时的能耗，保证良好的充放电性能嵌入化合物应当便宜，污染小，质量轻锂离子电池性能与安全锂离子电池设计安全性电池内部几乎为真空，在密闭环境下充放电隔膜具有高温保护功能，当温度达到130度，离子无法通过，切断电路充电或放电电流过大时，电芯内部的保护板会切断电流安装在PTC温度控制端子或保险丝，可限制电流过大时产生的高温锂离子电池性能与安全锂离子电池设计安全性锂离子电池是已成功的商业化且安全的电池每年超过20亿安时的产量过充、过放、低温循环会导致损坏锂离子电池性能与安全过放电电压放到2.0V，阳极铜集电体溶于电解液，在阴极析出，生成铜枝晶，刺破隔离膜，造成短路加热加热超过150温，导致热失控（化学能》电化学能，阴极结构塌陷低温充电温度低于0度，对电池充电，在阳极表面有锂析出，过程为不可逆反应，损害电池。E=E0-RT/nFlg[氧化态/还原态]锂离子电池性能与安全磷酸铁锂电池性能Charge:Voltagevs.SOC@25°C2.52.72.93.13.33.53.70%20%40%60%80%100%SOCVoltage(V)0.2C0.5C1CDischarge:Voltahevs.DOD@25°C2.02.22.42.62.83.03.23.43.63.80%20%40%60%80%100%DODVoltage(V)0.2C0.5C1C2C3CH/Ltemperatureperformance2.02.22.42.62.83.03.23.43.63.80%20%40%60%80%100%120%DODVoltage(V)25℃35℃45℃60℃10℃0℃-10℃-20℃-30℃Surfacetemperaturerise@25°C036912020406080Capacity(Ah)⊿T(℃)0.2C0.5C1CLFP电芯标准充电曲线：安全上限电压3.8VLFP电芯标准放电曲线：安全下限电压2.5VLFP电芯在不同温度下的放电容量LEP电池系统对温度敏感66Ah电芯为例：充放电电芯表面温升LFP电池系统也要做好热处理OUTLINE电池原理与化学电池发展锂离子电池性能与安全磷酸铁锂动力电池结构动力电池存贮、装卸电池包的安全操作主要部件外箱：支架作用，箱体、上盖、绝缘膜、极柱模组：工作单元，电芯、BUSBARBMS:控制系统，BMU、电压采集线、温度采集线继电器:开关熔断器：安全保护热管理：全天候运行保证，加热片、风扇其他：正负极引线、支架磷酸铁锂动力电池结构磷酸铁锂动力电池结构电芯与模组采集线电压采集温度采集电池包1外观：2箱手形对称标称：19.6Kwh,60A联接：100串，324V箱体：钣金或重铸上盖：铝板防护：IPX7？绝缘：500MΩ磷酸铁锂动力电池结构电池包2外观：单箱标称：25Kwh,80AH联接：100S，320V磷酸铁锂动力电池结构箱体：低压铸造上盖：玻璃钢防护：IP68绝缘：500MΩ电池包3外观：3箱标称：55Kwh,120AH联接：150S，460V磷酸铁锂动力电池结构箱体：钣金上盖：钣金防护：IPXX绝缘：500MΩ箱体材质性能比较磷酸铁锂动力电池结构箱体优点缺点钣金箱体重量轻、强度高、导电（能够用于电磁屏蔽）、成本低、不受规模限制，冲压模具制造简单、成本低，产品尺寸变异大，重量相对较重，对PACK比能量影响较大，容易产生缝隙或透点，不易达到IP67要求，表面处理要求相对较高重力铸造箱体重量相对较轻，适用批量生产，成本低，重力模具制造简单，产品尺寸变异相对较小孔隙较多，表面处理复杂，加工周期长低压铸造箱体重量较轻，尺寸变异小，生产效率高，产品相对致密，缺陷少模具设计周期长，产成品成本较高，加工周期长碳纤维轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，耐腐蚀性好，X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等，剪断强度弱，加工时需要进行复杂的应力计算，阳光下时会逐渐变白，破损难修复，对成形模具要求较高OUTLINE电池原理与化学电池发展锂离子电池性能与安全磷酸铁锂动力电池结构动力电池存贮、装卸电池包的安全操作贮存动力电池存贮与装卸•贮存温度：0℃～25℃；湿度：≤75％R.H（无水汽凝结）；•存储室内清洁、干燥、阴凉、通风，避免与腐蚀性物体或气体接触•标识清晰，远离火源及热源，要做好绝缘处理电池箱体保护盖板安装紧固，无缺损、破坏等缺陷；正、负极接线柱用绝缘胶带或者其他绝缘材料绝缘，无金属裸露；•短期储存（3个月内）SOC≥30％，电芯电压≥2.5V；•长期贮存SOC≥50％，电芯电压≥3.0V，•需定期进行充放电测试，推荐一个月进行一次充放电，充放电电流0.2C，同时检查BMS功能搬运动力电池存贮与装卸•轻拿轻放，正面朝上，不可倒放或斜放•用专门运载工具，严禁徒手搬移，拖动，破坏电池外观（比如造成划痕，凹点）•搬运前检查绝缘性：总正总负对系统金属外壁绝缘电阻≥500Mohm•搬运前检查继电器是否断开：前后箱接插件应当保护装卸动力电池存贮与装卸用叉车将电池系统的托盘升高至液压升降台架同一平面，将电箱推至液压升降台面上；将车辆用举升架升至适当高度；推液压升降小车至车下，调整电箱方向，对准安装位置，升起液压升降台，微调升降台位置，使定位孔对准安装孔，继续升高液压升降台至各孔位对齐后，进行安装；将前后箱接插件对接即可完成安装，与整车的高、低压线连接在车体内部进行。操作工具动力电池存贮与装卸序号工具名称规格/型号参数备注1车用双柱举升机3T订制2电池包举升小车＞0.5T静态承重、订制3手动扭力扳手50RTD/26RTD50fkg*cm/26fkg*cm推荐购买全套工具4扭力扳手套筒头TTC-7/8/9/10/12φ7/8/10/12推荐购买全套工具5热熔胶枪PRD-GJ-076GG-56热风枪通用规格即可7电动螺丝刀9.6V8绝缘改锥组合十字、一字9小偏口钳MTC-3125m/m10尖嘴钳MTC-E29AB150m/m11内六角扳手BONDHUSBLX9M9件套：φ1.5/2/2.5/3/4/5/6/8/1012开口扳手4121815-13mm13加长套筒头TU-B12/13/14/17/19L12/13/14/17/19mmφ12、φ13、φ14、φ17、φ1914加长螺丝刀杆15恒压恒流电源0-12V/20A/40A输出电流精度不大于±0.5A16防静电焊台YDL-936A温度范围：200--480℃温度精度±1℃线速安装(BMS)以及测试设备维护17CAN通信/下载器ZLG系列BMS数据采集18数字式万用表/兆欧表Fluke系列电压精度：0.001V推荐品牌19内阻仪器HIOKI3560推荐品牌20红外热像仪FLIRI40推荐品牌21数码相机佳能系列推荐品牌，具有微距功能OUTLINE电池原理与化学电池发展锂离子电池性能与安全锂离子动力电池结构动力电池存贮、装卸电池包的安全操作操作人员资质懂得锂电方面的专业知识有电工证，熟悉电路知识经相关专业培训，俱有识别可能的危险能力安全标识电池包的安全操作小心轻放绝缘防雨、防潮禁止堆放禁止随意丢弃操作安全守则禁止将电池组正负极连接或将电池组与能够引起短路的物品接触和混放禁止用尖锐器物碰撞动力电池系统或穿着有金属外露的服装、佩戴金属饰品接触动力电池操作时必须戴绝缘手套、穿绝缘鞋，不得徒手接触电池的极柱禁止将动力电池与其他类型电池混合装配在同一辆车上混用电池组应远离热源、火源，避免阳光长时间直射禁止将电池组放置于火中、液体（如水、溶剂）或高湿环境中未经授权严禁拆解、损毁、安装动力电池系统组件禁止擅自解剖电池或电池组，以免发生危险电池包的安全操作充电安全电池包的安全操作电芯温度标准充电快速充电猛烈充电0℃不允许充电不允许充电不允许充电0-5℃充电电流0.1C不允许充电不允许充电5-10℃充电电流0.2C不允许充电不允许充电10-20℃充电电流0.2C充电电流0.5C不允许充电20-55℃充电电流0.2C充