救生艙電池介紹

1、12北京天銳馳能源科技有限公司北京天銳馳能源科技有限公司介紹介紹 北京宇鵬恒力科技有限公司（北京天銳馳能源科技有限公司）是國內(nèi)唯一專業(yè)生產(chǎn)礦用鋰離子電池的廠家，也是首先提出礦用安全型鋰離子電池概念的廠家，從事礦用鋰離子電池的研制生產(chǎn)已有8年歷史，產(chǎn)品占據(jù)國內(nèi)礦用鋰離子電池大部分市場份額。 公司總部設(shè)在北京市順義空港開發(fā)區(qū)，生產(chǎn)地在通州區(qū)永樂經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)。占地67000平方米，廠房面積6000平方米。 公司具備完善的生產(chǎn)管理和質(zhì)量保證體系，相繼通過了ISO9001、CE等認(rèn)證，每年通過體系復(fù)審。 公司具備日產(chǎn)80000Ah的生產(chǎn)能力，所生產(chǎn)的礦用鋰離子電池分為磷酸鐵鋰和錳酸鋰兩大類，電池容量從35

2、0mAh60Ah，共27個(gè)品種，均具有安標(biāo)辦指定的國家檢測機(jī)構(gòu)的安全認(rèn)證報(bào)告。 公司所研制的鋰離子電池管理系統(tǒng)及充電系統(tǒng)各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，可根據(jù)客戶要求組合成電池組，確保電池的使用安全和充分發(fā)揮電池的容量，技術(shù)指標(biāo)達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先水平，產(chǎn)品被廣泛使用在煤礦井下礦燈、報(bào)警儀、不間斷電源、通信設(shè)備中。 公司產(chǎn)品質(zhì)量均符合MT/T1051-2007礦燈用鋰離子蓄電池、QC/T743-2006電動(dòng)道路車輛用鋰離子蓄電池、礦用隔爆（兼本安）型鋰離子蓄電池電源安全技術(shù)要求、MT927-2004KL型礦燈國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。 公司是MT/T1051-2007礦燈用鋰離子蓄電池、礦用隔爆（兼本安）型鋰離子

3、蓄電池電源安全技術(shù)要求標(biāo)準(zhǔn)起草單位，是鋰離電礦燈專家組成員。 所開發(fā)的礦用隔爆型鋰離子蓄電池電源是專為井下救生設(shè)備提供供電的設(shè)備，安全指標(biāo)和技術(shù)指標(biāo)完全滿足礦用隔爆（兼本安）型鋰離子蓄電池電源安全技術(shù)要求，具有安全可靠、使用方便，功能強(qiáng)大，是目前國內(nèi)唯一滿足標(biāo)準(zhǔn)要求的產(chǎn)品。 3產(chǎn)品介紹產(chǎn)品介紹 DXB1440/24X(A)礦用防爆鋰離子蓄電池電源是集礦用防爆鋰離子蓄電池電源是集鋰離子電池、電池管理系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、顯示報(bào)警鋰離子電池、電池管理系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、顯示報(bào)警系統(tǒng)及通信系統(tǒng)為一體的電源裝置，適應(yīng)于煤礦井系統(tǒng)及通信系統(tǒng)為一體的電源裝置，適應(yīng)于煤礦井下有瓦斯（甲烷）、煤塵等爆炸危險(xiǎn)環(huán)境中，為救

4、下有瓦斯（甲烷）、煤塵等爆炸危險(xiǎn)環(huán)境中，為救生艙、逃生硐室、通信設(shè)備等煤礦設(shè)備提供備用電生艙、逃生硐室、通信設(shè)備等煤礦設(shè)備提供備用電源。設(shè)備工作為智能化，具備對電池的實(shí)時(shí)管理、源。設(shè)備工作為智能化，具備對電池的實(shí)時(shí)管理、檢測及參數(shù)的現(xiàn)實(shí)，具有多臺使用過程中相互通信檢測及參數(shù)的現(xiàn)實(shí)，具有多臺使用過程中相互通信控制及數(shù)據(jù)上傳的功能，具備對電源中電池故障、控制及數(shù)據(jù)上傳的功能，具備對電源中電池故障、充電系統(tǒng)故障、檢測故障、通信故障等監(jiān)測和報(bào)警充電系統(tǒng)故障、檢測故障、通信故障等監(jiān)測和報(bào)警功能，具備功能，具備LCD顯示功能。顯示功能。4執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn) GB 3836.1-2010 爆炸性環(huán)境爆炸性環(huán)境

5、 第第1部分：設(shè)備部分：設(shè)備 通用要求通用要求GB 3836.2-2010 爆炸性環(huán)境爆炸性環(huán)境 第第2部分：由隔爆外殼部分：由隔爆外殼“d”保護(hù)的設(shè)保護(hù)的設(shè)備備GB 14048.1-2006 低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第低壓開關(guān)設(shè)備和控制設(shè)備第1部分總則部分總則MT/T 154.2-1996 煤礦用電器設(shè)備產(chǎn)品型號編制方法和管理辦法煤礦用電器設(shè)備產(chǎn)品型號編制方法和管理辦法MT/T 408-1995 煤礦用直流穩(wěn)壓電源煤礦用直流穩(wěn)壓電源MT 209-1990 煤礦通信、檢測、控制用電工電子產(chǎn)品通用技術(shù)要煤礦通信、檢測、控制用電工電子產(chǎn)品通用技術(shù)要求求MT/T 1051-2007 礦燈用鋰離子蓄電池

6、礦燈用鋰離子蓄電池QC/T 743-2006 電動(dòng)汽車用鋰離子蓄電池電動(dòng)汽車用鋰離子蓄電池5結(jié)構(gòu)特征結(jié)構(gòu)特征 外形尺寸（外形尺寸（mm）：）：528400223重量：重量：90kg6技術(shù)參數(shù)技術(shù)參數(shù)1、防爆標(biāo)志：ExdI2、單體電池標(biāo)稱電壓：3V3、單體電池容量：60Ah4、單體電池終止使用容量：50Ah5、單體電池允許最大充電電壓：3.55V6、單體電池允許最低放電截止電壓：2.8V7、單體電池最大允許充電電流：1.5A8、單體電池最大允許放電電流：30A9、單體電池最高使用溫度：659、單體電池個(gè)數(shù)：8個(gè)10、電池組的額定能量：1440Wh11、額定輸出電壓范圍：22.4V28.4V12、

7、額定輸出電流：20A13、輸出過流保護(hù)電流：25A14、輸出過流保護(hù)時(shí)間：1ms15、短路保護(hù)時(shí)間：0.02ms16、額定輸入電壓：660V（15%）、380V（15%）、127V（15%）17、額定輸入電流：0.1A（660V）；0.13A（380V）；0.4A（127V）18、充電系統(tǒng)充電電流：1A19、電池組最大允許充電電流：5A20、保護(hù)方式：輸出過流、充電過流，顯示、自動(dòng)恢復(fù)21、工作方式：連續(xù)工作22、最大聯(lián)機(jī)數(shù)量：64臺7產(chǎn)品圖片8產(chǎn)品圖片9電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南 DXB1440/24X(A)電源為24V/60Ah電源，內(nèi)部設(shè)計(jì)電源輸出隔離裝置，可多只并聯(lián)使用以增大電源

8、的容量，當(dāng)主機(jī)為電源時(shí)，最多可64臺電源聯(lián)機(jī)使用；當(dāng)主機(jī)為電源控制器電源控制器時(shí)，最多可63臺電源聯(lián)機(jī)使用；組成3840Ah/24V（63臺）或3780Ah/24V（64臺）電源系統(tǒng)。多只聯(lián)機(jī)使用時(shí)需將其中一臺電源設(shè)置為主機(jī)，其他電源設(shè)置為從機(jī)，從機(jī)通過地址編碼設(shè)定自身地址，主機(jī)設(shè)定連接從機(jī)的臺數(shù)，最多可64臺電源聯(lián)機(jī)使用。也可以使用電源控制器電源控制器作為主機(jī)，通過485接口控制各個(gè)電源，須將所有電源設(shè)定為從機(jī)，最多可63臺電源聯(lián)機(jī)使用。在實(shí)際使用中應(yīng)考慮電源系統(tǒng)中一臺電源自檢，需設(shè)計(jì)60Ah冗余，即電源系統(tǒng)可使用總?cè)萘?60Ah*n-60Ah，n為電源臺數(shù)，如電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用4臺電源，則電

9、源系統(tǒng)的有效容量應(yīng)為： 60Ah*4-60Ah=180Ah。 10電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南電源系統(tǒng)設(shè)計(jì)指南 11礦用鋰離子電池介紹礦用鋰離子電池介紹 鋰離子電池是由含鋰的正極、碳負(fù)極、隔膜及液態(tài)電解質(zhì)組成的，通過鋰離子在正、負(fù)極之間的嵌入嵌出實(shí)現(xiàn)電能和化學(xué)能的轉(zhuǎn)換。在鋰離子電池正常工作過程中，通常電池系統(tǒng)處于安全運(yùn)行狀態(tài)，但當(dāng)某個(gè)部分發(fā)生異常如：內(nèi)部短路、大電流充放電、過充電等會引起正、負(fù)極活性物質(zhì)結(jié)構(gòu)的不可逆變化及電解液的氧化分解，進(jìn)而釋放出大量的熱和氧，同時(shí)產(chǎn)生大量的氣體，致使電池內(nèi)部溫度和壓力急劇上升，在最壞的情況下電池會燃燒爆炸。造成上述現(xiàn)象的內(nèi)部機(jī)理主要有如下幾個(gè)方面。12正極的熱分解正極的

10、熱分解 目前制造礦用鋰離子電池的正極材料主要有LiMn2O4（錳酸鋰），LiFePO4（磷酸鐵鋰）。 處于充電狀態(tài)的正極是不穩(wěn)定的，超過一定溫度會發(fā)生分解，充電狀態(tài)的4V正極材料，分解溫度按如下順序降低：LiMn2O4 LiCoO2 LiNiO2（鎳酸鐵鋰） 。三種材料的釋氧峰溫度釋氧峰溫度分別為：3000C、2300C、2000C 。13正極的過充分解正極的過充分解 鋰離子電池在充電過程中鋰離子從正極鋰離子電池在充電過程中鋰離子從正極LiCoO2（LiMn2O4）中脫嵌后嵌入負(fù)極，其可逆脫嵌量最多是中脫嵌后嵌入負(fù)極，其可逆脫嵌量最多是0.5個(gè)單元（即可以個(gè)單元（即可以理解為正極材料中的鋰脫嵌

11、出理解為正極材料中的鋰脫嵌出50%），當(dāng)脫嵌量大于），當(dāng)脫嵌量大于0.5個(gè)單個(gè)單元時(shí)，元時(shí)，Li1-xCoO2、（、（Li1-XMn2O4）在有機(jī)溶劑中不穩(wěn)定，）在有機(jī)溶劑中不穩(wěn)定，在在X0.5附近時(shí)發(fā)生可逆相變，相變中放出潛熱同時(shí)發(fā)生釋附近時(shí)發(fā)生可逆相變，相變中放出潛熱同時(shí)發(fā)生釋氧反應(yīng)。同時(shí)由于負(fù)極過充產(chǎn)生鋰枝晶，造成短路。這里需氧反應(yīng)。同時(shí)由于負(fù)極過充產(chǎn)生鋰枝晶，造成短路。這里需要指出的是：尖晶石結(jié)構(gòu)的要指出的是：尖晶石結(jié)構(gòu)的LiMn2O4氧原子分布為四方密堆氧原子分布為四方密堆型，鋰發(fā)生脫嵌時(shí)，可穩(wěn)定立方密堆氧分布，因此，在結(jié)構(gòu)型，鋰發(fā)生脫嵌時(shí)，可穩(wěn)定立方密堆氧分布，因此，在結(jié)構(gòu)上上Li

12、Mn2O4較較LiCoO2有更好的穩(wěn)定性。有更好的穩(wěn)定性。14負(fù)極的熱分解負(fù)極的熱分解 對于碳負(fù)極而言，Li0.86C6 在1800C發(fā)生分解產(chǎn)生熱量。實(shí)驗(yàn)表明鋰在碳中的嵌入量的安全限度為60% ,嵌入量過多，碳負(fù)極表面會有金屬鋰沉積或長出鋰枝晶，易導(dǎo)致負(fù)極在較低溫度下即發(fā)生放熱分解，鋰枝晶刺穿隔膜引起短路。15電解質(zhì)與正極的反應(yīng)電解質(zhì)與正極的反應(yīng) 由于鋰離子電池電解質(zhì)的分解電壓高于正極的電壓，因此電解質(zhì)與正極的反應(yīng)情況很少發(fā)生。但當(dāng)發(fā)生過充電時(shí)，正極變得不穩(wěn)定，會與電解質(zhì)發(fā)生氧化反應(yīng)而產(chǎn)生熱量。16電解質(zhì)與負(fù)極的反應(yīng)電解質(zhì)與負(fù)極的反應(yīng) 雖然電解質(zhì)與鋰化碳之間有一層界面保護(hù)膜（SEI膜），它們

13、之間的反應(yīng)受到了限制，但是，當(dāng)溫度升高時(shí)，反應(yīng)活性增加，鋰化碳與電解質(zhì)會發(fā)生放熱反應(yīng)。17電解質(zhì)的熱分解電解質(zhì)的熱分解 因電解質(zhì)的組成成分是活性物質(zhì)和有機(jī)溶劑，因電解質(zhì)的組成成分是活性物質(zhì)和有機(jī)溶劑，當(dāng)電池內(nèi)部達(dá)到一定溫度時(shí)，電解質(zhì)會發(fā)生分當(dāng)電池內(nèi)部達(dá)到一定溫度時(shí)，電解質(zhì)會發(fā)生分解并產(chǎn)生熱量。解并產(chǎn)生熱量。18電流通過內(nèi)阻而產(chǎn)生的熱量電流通過內(nèi)阻而產(chǎn)生的熱量 電池都是有內(nèi)阻的，當(dāng)電流I通過內(nèi)阻時(shí)，內(nèi)阻產(chǎn)生的熱量為IR2 ,當(dāng)電池外部短路時(shí)，電池內(nèi)阻產(chǎn)生的熱量占主要地位。 19安全型鋰電池制造技術(shù)概述安全型鋰電池制造技術(shù)概述 綜上所述，影響鋰電池安全性能的內(nèi)在因素主要是以上幾個(gè)方面。而引發(fā)過程為

14、：電池過熱或過充電引起充電狀態(tài)的正極材料釋氧及釋熱，溫度達(dá)到燃燒溫度后伴隨氧的存在，引起局部燃燒，進(jìn)而大面積燃燒，伴隨大量氣體產(chǎn)生，引起爆炸；內(nèi)外部短路、大電流充放電、則是引發(fā)鋰電池內(nèi)部產(chǎn)生高溫的主要原因，杜絕大電流引起高溫和有效抑制過充狀態(tài)的釋氧是解決鋰電池安全的唯一方法。 針對大電流產(chǎn)生高溫造成安全事故的外部因素，我們可采取相應(yīng)措施抑制其發(fā)展，進(jìn)而消除鋰電池的安全隱患，制造出適于煤礦使用的安全型鋰電池。20采用保證電池安全性添加劑采用保證電池安全性添加劑 鋰離子電池體系中防止過充電在外部主要是通過電子電路控制充電電壓來實(shí)現(xiàn)的。為實(shí)現(xiàn)在控制電路失靈或?yàn)E用的情況下依然保證電池安全的目的，必須在

15、電池內(nèi)部形成抑制過充和短路危害的機(jī)制，采用安全添加劑來是一種既簡捷又有效的措施，主要有以下方式。21聚合添加劑聚合添加劑(Tert-alkylenzene) 在電解液中加入烷基苯及其衍生物，這些添加劑在電池工作超過一定電壓或溫度超過一定溫度時(shí)發(fā)生聚合，聚合產(chǎn)物附著在電池電極表面增大電池內(nèi)阻，電解液呈現(xiàn)離子絕緣狀態(tài)，阻止鋰離子的遷移，從而限制充放電電流，使電池內(nèi)部溫度難以達(dá)到正極材料釋氧釋熱溫度，實(shí)現(xiàn)安全目的；此方法是抑制鋰電池過充或內(nèi)部過熱引起安全隱患的重要手段。22氧化還原飛梭（氧化還原飛梭（Redox shuttle） 在電解液中加入在電解液中加入LiI/I2 、二茂鐵化合物等添加劑，當(dāng)電

16、池、二茂鐵化合物等添加劑，當(dāng)電池充滿電或略高于規(guī)定值，添加劑在正極發(fā)生氧化反應(yīng)，然充滿電或略高于規(guī)定值，添加劑在正極發(fā)生氧化反應(yīng)，然后擴(kuò)散到負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)。后擴(kuò)散到負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)。 正極正極 ： R-O + ne- 負(fù)極負(fù)極 ： O + ne- -R 這樣在充滿電以后，氧化還原電對在正極和負(fù)極之間穿梭，這樣在充滿電以后，氧化還原電對在正極和負(fù)極之間穿梭，吸收過量的電荷，形成內(nèi)部防過充電機(jī)制，使其電壓不再吸收過量的電荷，形成內(nèi)部防過充電機(jī)制，使其電壓不再上升，從而大大改善電池的安全性能，此方法也可在一定上升，從而大大改善電池的安全性能，此方法也可在一定程度上緩解過充引起的不安全隱患。程度

17、上緩解過充引起的不安全隱患。23阻燃添加劑阻燃添加劑 電解液或正極熱分解產(chǎn)物自由基【H.】與O2 是燃燒反應(yīng)的主要?jiǎng)右?。我們可以在電解液中加入TMP化合物，TMP受熱由液相轉(zhuǎn)化成氣相，氣相TMP分解成含磷自由基【P.】，含磷自由基與氫自由基反應(yīng)生成【P.】H ,這樣由于氫自由基的減少可以抑制燃燒反應(yīng)。24抑制氣體生成添加劑抑制氣體生成添加劑 鋰離子電池在充放電過程中，由于溶劑、電解鋰離子電池在充放電過程中，由于溶劑、電解質(zhì)鋰鹽、雜質(zhì)的還原分解會產(chǎn)生氣體，電池在過質(zhì)鋰鹽、雜質(zhì)的還原分解會產(chǎn)生氣體，電池在過充時(shí)也會產(chǎn)生氣體，致使電池內(nèi)壓升高，帶來安充時(shí)也會產(chǎn)生氣體，致使電池內(nèi)壓升高，帶來安全隱患。

18、在電解液中加入硅樹脂（全隱患。在電解液中加入硅樹脂（silicone oil）、）、Li2CO3 等可以抑制上述物質(zhì)的還原分解，進(jìn)而達(dá)等可以抑制上述物質(zhì)的還原分解，進(jìn)而達(dá)到抑制氣體生成的目的。到抑制氣體生成的目的。25正極材料的選擇正極材料的選擇 因LiMn2O4較LiCoO2 具有更高的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和更高的釋氧峰溫度，在制作礦燈用鋰離子電池時(shí)應(yīng)優(yōu)先選擇LiMn2O為正極材料，這是保證電池安全性的基礎(chǔ)。26隔膜的選擇隔膜的選擇 合理選擇隔膜對提高電池安全性至關(guān)重要。礦燈用鋰電池使用時(shí)放電倍率均小于0.1C，為達(dá)到更高的安全性，可選擇孔隙率較低、較大厚度（25um）、較高抗拉強(qiáng)度和穿刺強(qiáng)度、較高的燃點(diǎn)、好的化學(xué)穩(wěn)定性、較小的熱收縮率和較低的閉合溫度的隔膜。性能良好的隔膜能夠大大降低電池內(nèi)部短路的幾率，并在電池局部異常的情況下抑制其發(fā)展。27電池的設(shè)計(jì)和制造工藝電池的設(shè)計(jì)和制造工藝 合理的設(shè)計(jì)和工藝是保證電池安全的前提。