一、單體鋰電池

 

1．組成與分類(lèi)

 

單體（Cell）也稱(chēng)電芯，是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的最小單元，單體鋰電池由正極、負(fù)極、電 解液、隔膜、外殼等組成，如圖1所示。新能源產(chǎn)業(yè)橡膠硅膠配件有哪些廠(chǎng)家

 

圖1 鋰電池組成

 

鋰電池按正極所用材料分類(lèi)，有鈷酸鋰（LiCoO?）、錳酸鋰（LiMn?O?）、鎳酸鋰（LiNiO?）、磷酸鐵鋰（LiFePO?）以及三元鋰（Li（NiMnCo）O?）。其中，三元鋰電池特指將鈷、錳、鎳按照科學(xué)比例混合制成的材料，這些鋰化合物材料具有穩(wěn)定的晶狀體結(jié)構(gòu)，對(duì)電池性能起著決定性作用。

 

在鋰電池體系中，負(fù)極普遍采用石墨材料。當(dāng)電池充電時(shí)，鋰離子會(huì)嵌入石墨層間，形成鋰-碳層間化合物（LixC6），從而實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)存。橡膠模產(chǎn)品

 

液態(tài)鋰離子電池的結(jié)構(gòu)中，正極與負(fù)極之間設(shè)置有隔膜和電解液。隔膜的獨(dú)特性質(zhì)允許鋰離子（Li+）自由穿梭，同時(shí)有效阻隔電子（e-）的直接通過(guò)，確保了電池內(nèi)部的正負(fù)極之間的絕緣安全。而對(duì)于固態(tài)鋰離子電池，其隔膜與電解液的功能則由聚合物電解質(zhì)膜來(lái)承擔(dān)。這種聚合物電解質(zhì)膜可以是干態(tài)形式，也可以是膠態(tài)形式，目前市場(chǎng)上廣泛應(yīng)用的是聚合物膠體電解質(zhì)膜，它能夠同樣高效地傳輸鋰離子并防止電子的直接通過(guò)。東莞儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)橡膠硅膠配件源頭廠(chǎng)家

 

2．形狀與包裝

單體電池的形狀有方形、圓柱形、板狀等，如圖2所示。方形又分方形疊片式、方形卷繞式；圓柱形又分圓柱疊片式、圓柱卷繞式。包裝類(lèi)型有硬包、軟包，硬包使用鋼殼、鋁殼，軟包使用鋁塑。

 

圖2 鋰電池外形

 

電動(dòng)車(chē)大多采用方形硬包電池，特斯拉采用18650電芯，18表示直徑為18mm，65表示長(zhǎng)度為65mm，0表示圓柱形電池。筆記本電腦、手機(jī)采用板狀軟包電池。

 

關(guān)于鋰單體電池，其標(biāo)稱(chēng)電壓通常為3.7伏特，但實(shí)際工作時(shí)的正常電壓范圍則介于3.2伏特至4.2伏特之間。而磷酸鐵鋰單體電池，則以其較低的標(biāo)稱(chēng)電壓3.2伏特著稱(chēng)，其正常電壓波動(dòng)范圍在2.7伏特至3.7伏特之間。o型橡膠密封圈規(guī)格表

 

 

比亞迪公司近期推出的磷酸鐵鋰刀片電池，如圖3所示，展現(xiàn)了其在電池技術(shù)上的創(chuàng)新突破。這款電池的電芯設(shè)計(jì)獨(dú)特，長(zhǎng)度可輕松超過(guò)2米，寬度也超過(guò)10厘米，而厚度卻控制在了驚人的2厘米以?xún)?nèi)。優(yōu)點(diǎn)：①電池能量密度比傳統(tǒng)電池增加1/3以上；②材料成本降低1/4左右；③電池體積小，可為車(chē)輛節(jié)省空間；④電池重量輕，降低自身重量的能源消耗，續(xù)航里程增加。密封丁睛橡膠硅膠材料

 

圖3 刀片電池

 

3．工作原理

 

（1）充電。鈷酸鋰電池充電如圖4所示，正極上的鋰分成Li+離子和電子e-，電子e-在電場(chǎng)力的作用下通過(guò)外部電路跑到負(fù)極上。Li+離子從正極“脫嵌”進(jìn)入電解質(zhì)，“穿過(guò)”隔膜上彎彎曲曲的小洞，“嵌入，到晶體狀結(jié)構(gòu)負(fù)極，與外部跑過(guò)來(lái)的電子e-結(jié)合在一起，此時(shí)負(fù)極處于富鋰狀態(tài)。新能源電池橡膠密封蓋

 

圖4 電池充電

 

（2）放電。如圖5所示，電子e-和鋰離子Li+同時(shí)行動(dòng)，電子e-從負(fù)極經(jīng)過(guò)外電路跑到正極，Li+離子從晶狀體結(jié)構(gòu)負(fù)極“脫嵌”進(jìn)入電解質(zhì)，“穿過(guò)”隔膜上彎彎曲曲的小洞，“游泳”嵌入正極晶體空隙，與外電路過(guò)來(lái)的電子e-結(jié)合在一起，此時(shí)正極處于富鏗狀態(tài)。鏗離子Li＋就像“坐搖椅”，亦稱(chēng)搖椅式電池。儲(chǔ)能橡膠密封件

 

圖5 電池放電

 

4. 鋰離子電池不能過(guò)充／過(guò)放

根據(jù)鋰離子Li+工作原理，最高充電電壓應(yīng)為4.2V，不能過(guò)充，否則正極材料中的鋰離子Li+因拿走太多，造成晶格癱塌，使電池?fù)p壞或壽命縮短，另外電解液分解釋放出氣體，導(dǎo)致電池鼓脹。不能過(guò)放，放電時(shí)必須保留一部分鋰離子Li+在負(fù)極，以保證下次充電時(shí)鋰離子Li+暢通嵌入通道。鋰離子Li+充電／放電應(yīng)高精度控制，否則都會(huì)影響電池壽命，這是鋰離子電池的工作機(jī)理所決定的。

 

二、動(dòng)力電池

 

1．定義

 

動(dòng)力電池的定義是指在汽車(chē)上配置使用的、能夠儲(chǔ)存并可再充電的、為驅(qū)動(dòng)汽車(chē)行駛提供能量的裝置。包括鋰離子電池、鎳氫電池、超級(jí)電容等，不包括鉛酸電池，目前我國(guó)純電動(dòng)汽車(chē)主要采用鋰離子電池。動(dòng)力電池的作用是儲(chǔ)存和釋放電能，動(dòng)力電池安裝在密封并且屏蔽的動(dòng)力電池箱內(nèi)，如圖6所示，利用高壓電纜與高壓盒相連。新能源橡膠密封圈型號(hào)

 

圖6 動(dòng)力電池

 

2．動(dòng)力電池術(shù)語(yǔ)

 

單體：也稱(chēng)電芯，是構(gòu)成動(dòng)力電池模塊的最小單元。單體額定電壓也稱(chēng)標(biāo)稱(chēng)電壓，不同電池類(lèi)型規(guī)定不同的電壓。

模塊：一組并聯(lián)單體的組合，如有3個(gè)模塊稱(chēng)3P，只有一個(gè)模塊稱(chēng)1P，是單體在物理結(jié)構(gòu)和電路上連接起來(lái)的最小分組，可作為一個(gè)單元更換。模塊額定電壓與單體額定電壓相等。

模組：由多個(gè)模塊或單體串聯(lián)成的組合體，模組額定電壓＝模塊額定電壓x串聯(lián)模塊個(gè)數(shù)。

電池包=由多個(gè)模組串聯(lián)而成，所有模組共有100個(gè)模塊稱(chēng)100s。電池包額定電壓＝模塊額定電壓x串聯(lián)模塊個(gè)數(shù)，或者等于所有模組額定電壓相加。

額定容量：在環(huán)境溫度為25℃±3℃條件下，充滿(mǎn)電的電池以額定電流（或者額定功率）放電至終止電壓時(shí)所應(yīng)提供的電量，單位為安時(shí)（Ah）。

額定能量：在環(huán)境溫度為25℃±3℃條件下，充滿(mǎn)電的電池以額定電流（或者額定功率）放電至終止電壓時(shí)所應(yīng)提供的能量，單位為瓦時(shí)（Wh），1度電等于1kWh。

質(zhì)量比能量（質(zhì)量能量密度）：?jiǎn)挝毁|(zhì)量輸出的能量，單位為Wh/kg。

體積比能量（體積能量密度）：?jiǎn)挝惑w積輸出的能量，單位為Wh/L。

充電終止電壓（上限保護(hù)電壓）：?jiǎn)误w／模組／電池包充電時(shí)要求的最高充電電壓值，單位為伏特（V）。

放電終止電壓（下限保護(hù)電壓）：?jiǎn)误w／模組／電池包放電時(shí)要求的最低放電電壓值，單位為伏特（V）。

開(kāi)路電壓：外電路處于斷路狀態(tài)時(shí)的電池電壓。

循環(huán)壽命：能經(jīng)受的充電放電次數(shù)（－－個(gè)循環(huán)）。

荷電狀態(tài)（SOC）：電池剩余容量與完全充電狀態(tài)的容量比值，用百分?jǐn)?shù)表示，取值范圍0-100%。

電池健康度（SOH）：當(dāng)前電池相對(duì)于新電池存儲(chǔ)電能的能力，用百分比表示。

充放電倍率（nC）：電池充放電時(shí)采用額定容量電流的多少倍來(lái)確定充放電電流。n是有單位的系數(shù)，單位是“1/h”。

 

3．動(dòng)力電池報(bào)警等級(jí)

 

1級(jí)報(bào)警：這是最高的報(bào)警級(jí)別，表明動(dòng)力電池的功能已經(jīng)嚴(yán)重受損，無(wú)法繼續(xù)安全地進(jìn)行充電或放電操作。

應(yīng)對(duì)措施：

立即請(qǐng)求停止：BMS（電池管理系統(tǒng)）會(huì)立即向其他相關(guān)控制器發(fā)出請(qǐng)求，要求它們?cè)?秒內(nèi)停止對(duì)動(dòng)力電池的充電或放電操作。橡膠墊圈規(guī)格型號(hào)

強(qiáng)制停止：如果其他控制器在1秒內(nèi)未做出響應(yīng)，BMS將在接下來(lái)的2秒內(nèi)強(qiáng)行切斷充電/放電回路，確保電池不再接受或輸出電能。
斷開(kāi)高壓繼電器：作為最終的安全措施，BMS會(huì)立即斷開(kāi)高壓繼電器，切斷電池系統(tǒng)與外部電路的連接，防止進(jìn)一步的損害或安全事故。

2級(jí)報(bào)警：雖然動(dòng)力電池的功能尚未完全喪失，但已處于危險(xiǎn)邊緣，需要立即采取措施防止情況惡化。

應(yīng)對(duì)措施：

請(qǐng)求停止：BMS會(huì)向其他控制器發(fā)出停止充電/放電的請(qǐng)求。
響應(yīng)時(shí)限：其他控制器需要在60秒內(nèi)對(duì)BMS的請(qǐng)求做出響應(yīng)，并執(zhí)行停止操作。
升級(jí)故障：如果60秒內(nèi)未收到響應(yīng)，BMS會(huì)將此故障升級(jí)為更高級(jí)別的故障（如1級(jí)報(bào)警），并采取相應(yīng)的應(yīng)急措施。

3級(jí)報(bào)警：動(dòng)力電池的性能有所下降，但尚未達(dá)到嚴(yán)重影響使用或安全的程度。

應(yīng)對(duì)措施：

降低電流：電池管理系統(tǒng)會(huì)根據(jù)電池的實(shí)際狀況，自動(dòng)降低最大允許充電/放電電流，以減少對(duì)電池的進(jìn)一步損害，并延長(zhǎng)其使用壽命。
監(jiān)控與調(diào)整：BMS會(huì)持續(xù)監(jiān)控電池的狀態(tài)，并根據(jù)需要調(diào)整充電/放電策略，確保電池在安全、穩(wěn)定的范圍內(nèi)運(yùn)行。

 

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