電池產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計培訓(xùn)-儲能動力課件

1、 封 面 電池產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計基礎(chǔ) 儲能電池111Pack 研發(fā)處-結(jié)構(gòu)設(shè)計部 肖孔武 封 面1123鋰離子動力與儲能電池介紹鋰離子動力與儲能電池類型介紹Content鋰離子動力與儲能電池成組機理+PACK技術(shù)4鋰離子動力與儲能電池案列分析123鋰離子動力與儲能電池介紹鋰離子動力與儲能電池類型介紹C1鋰離子動力與儲能電池介紹1鋰離子動力與儲能電池介紹動 力 儲 能 電 池 燃料電池 氫能動力 二次電池 鋰離子電池 超級電容器 儲能電池動 力 儲 能 電 池 燃料電池 氫能動力大型化電 動 汽 車電動自行車太陽能發(fā)電動力電池鋰離子電池儲能電池風(fēng) 力 發(fā) 電小型電池電 子 電 器手 機 通 訊傳統(tǒng)領(lǐng)域

2、發(fā)展趨勢發(fā)展趨勢航 空 航 天鋰離子動力與儲能電池介紹大型化電 動 汽 車電動自行車太陽能發(fā)電動力電池鋰儲能電新能源產(chǎn)業(yè)儲能(動力)電池風(fēng)能光能電網(wǎng)瞬時性、流動性能源時間上移動電動汽車電動摩托車軍用電源能源空間上移動動力和儲能電池發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)必須大力發(fā)展高安全、長壽命、高能量密度的動力和儲能電池！新能源產(chǎn)業(yè)儲能(動力)電池風(fēng)能光能電網(wǎng)瞬時性、流動性能源時間E-bike050200town Big cityInter-cityBEV SubwayE- busE-RailwayAirlineWaterwayMicro EVE- buskmIndustry Prospect of Chinese

3、New Energy VehicleE-bikeE-bike鋰離子動力與儲能電池介紹E-bike050200town Big cityInterPrius電 動 汽 車鋰離子動力電池核心電源磷酸鐵鋰正極材料關(guān)鍵瓶頸鉛酸電池鎳氫電池鈷酸鋰錳酸鋰Prius電 動 汽 車鋰離子動力電池核心電源磷酸鐵鋰正極材幾種正極材料應(yīng)用優(yōu)劣勢比較 磷酸鐵鋰材料最適合制作大型動力電池已成為世界各國競相研究和開發(fā)的重要方向！幾種正極材料應(yīng)用優(yōu)劣勢比較 磷酸鐵鋰材料最適合制鋰離子動力與儲能電池大功率鋰電池安全性好成本低壽命長無污染鋰離子動力與儲能電池大功率鋰電池安全性好成本低壽命長無污染2鋰離子動力與儲能電池類型介紹1

4、.動力大巴電池2.小型動力電池3.儲能基站電池4.E-Bake電池2鋰離子動力與儲能電池類型介紹1.動力大巴電池應(yīng)用：城市公交、觀光大巴、小型巴士1.動力大巴電池介紹應(yīng)用：城市公交、觀光大巴、小型巴士1.動力大巴電池介紹1.動力大巴電池介紹使用電芯圓柱32650電芯1.動力大巴電池介紹使用電芯圓柱32650電芯1.動力大巴電池介紹使用電芯方形電芯1.動力大巴電池介紹使用電芯方形電芯2.小型動力電池介紹小型轎車、割草機、高爾夫球車等2.小型動力電池介紹小型轎車、割草機、高爾夫球車等使用集合物（三元）電芯使用集合物（三元）電芯17使用18650電芯電芯17使用18650電芯電芯3.儲能基站電池介紹

5、應(yīng)用：電網(wǎng)、通信、家用（小型）3.儲能基站電池介紹應(yīng)用：電網(wǎng)、通信、家用（小型）電池組成結(jié)構(gòu)綜合電池模組電池組成結(jié)構(gòu)綜合電池模組2022/10/120特征符合 ETSI 標(biāo)準(zhǔn)的機架式設(shè)計 內(nèi)置電池管理系統(tǒng)提供全面的通信功能（RS485） 與標(biāo)準(zhǔn)電信設(shè)備兼容 優(yōu)勢運行可靠性高 長使用壽命 最佳的管理策略 與標(biāo)準(zhǔn)電信設(shè)備兼容 外觀ETSI19 寸，1U 標(biāo)準(zhǔn)式機架設(shè)計 可安裝于標(biāo)準(zhǔn)通信機架上通信通信接口（RJ45、RJ11），故障報警，RS485用于模塊間級聯(lián)通信，R232用于模塊與客戶主機通信（電流、電壓、溫度等）M-U1A1-10E 通信后備電池2022/9/2820特征符合 ETSI 標(biāo)準(zhǔn)的

6、機架式設(shè)計2022/10/121特征符合 ETSI 標(biāo)準(zhǔn)的機架式設(shè)計 內(nèi)置電池管理系統(tǒng)提供全面的通信功能（RS485） 與標(biāo)準(zhǔn)電信設(shè)備兼容 優(yōu)勢運行可靠性高 長使用壽命 最佳的管理策略 與標(biāo)準(zhǔn)電信設(shè)備兼容 外觀ETSI19 寸，2U 標(biāo)準(zhǔn)式機架設(shè)計 可安裝于標(biāo)準(zhǔn)通信機架上通信通信接口（RJ45、RJ11），故障報警，RS485用于模塊間級聯(lián)通信，R232用于模塊與客戶主機通信（電流、電壓、溫度等）MC-4840LFP-U2A1 通信后備電池2022/9/2821特征符合 ETSI 標(biāo)準(zhǔn)的機架式設(shè)計22特征符合 ETSI 標(biāo)準(zhǔn)的機架式設(shè)計 內(nèi)置電池管理系統(tǒng)提供全面的通信功能（RS485） 與標(biāo)準(zhǔn)

7、電信設(shè)備兼容 優(yōu)勢運行可靠性高 長使用壽命 最佳的管理策略 與標(biāo)準(zhǔn)電信設(shè)備兼容 外觀ETSI19 寸，3U 標(biāo)準(zhǔn)式機架設(shè)計 可安裝于標(biāo)準(zhǔn)通信機架上通信通信接口（RJ45、RJ11），故障報警，RS485用于模塊間級聯(lián)通信，R232用于模塊與客戶主機通信（電流、電壓、溫度等）MC-4850LFP-U3A1 通信后備電池22特征符合 ETSI 標(biāo)準(zhǔn)的機架式設(shè)計 內(nèi)置電池管理4.E-Bike電池介紹應(yīng)用：電動摩托車、電動自行車、腳踏車4.E-Bike電池介紹應(yīng)用：電動摩托車、電動自行車、腳踏車使用18650電芯電芯使用18650電芯電芯使用三元集合物電芯使用三元集合物電芯3鋰離子動力與儲能電池成組機

8、理+PACK技術(shù)3鋰離子動力與儲能電池成組機理+PACK技術(shù) 電池組成機理一、電池成組概述： 電池成組是由單體電池通過串聯(lián)方式或并聯(lián)方式成組而成的電池組模塊（如附圖所示）； 電池組成機理以32650 5AH電池為演講實例；單體電池基本參數(shù)： 型號：32650 電壓：3.2V 容量：5AH 能量：16WH 內(nèi)阻: 8mN個電池串聯(lián)特性總電壓為N個電池電壓之和： V總=N3.2V 總?cè)萘勘３植蛔円?2650 5AH電池為演講實例；單個電池容量 ：Q總=5AH總能量為N個電池能量之和： W總=N16WH 總內(nèi)阻為N個電池內(nèi)阻之和： R總=N 8m以32650 5AH電池為演講實例；N個電池串聯(lián)特性單

9、個電二.N個電池并聯(lián)特性： 總電壓為單個電池電壓： V總=3.2 V 總?cè)萘繛镹個單體電池容量之和： Q總=N 5AH 總能量為N個電池能量之和： W總=N16WH 總內(nèi)阻為各單體電池內(nèi)阻之積比各單體電池內(nèi)阻之和： R總= R1+R2+RN (總內(nèi)阻趨于零） (8m)N二.N個電池并聯(lián)特性：三.電池模組串并聯(lián)原理：1.電池模塊定義：以N個電池并聯(lián)所形成的一個基本結(jié)構(gòu)體（如附圖一所示）。2.電池模組定義：由N個電池模塊串聯(lián)所形成的結(jié)構(gòu)體（如附圖二所示） 。圖一圖二三.電池模組串并聯(lián)原理：圖一圖二3.電池包定義： 根據(jù)客戶的需求，由電池模組組成且安放于具有防震、防水、防塵、防漏電等功能的箱體上的結(jié)

10、構(gòu)體，配有電池管理系統(tǒng)（BMS）及正極、負(fù)極、信號導(dǎo)出端子，并可自由充放電的電池模組。3.電池包定義：*小結(jié)：無論N個電池串聯(lián)還是N個電池并聯(lián)所構(gòu)成的電池模組，其電性能特性可總結(jié)如下: 1.總電壓為N個串聯(lián)單體電池電壓之和； V總=N3.2V 2.總?cè)萘繛镹個并聯(lián)單體電池容量之和： Q總=N 5A 3.總能量為串并聯(lián)中所有單體電池能量之和； W總=N16WH 4.總電阻為串聯(lián)模組電阻與模組之間聯(lián)接內(nèi)阻之和； R總= R串+ R聯(lián)四. 八個一致性對電池模組充放電的影響： 由于各單體電池在電壓、容量、帶電量、內(nèi)阻、放電平臺、恒流比這八個方面存在相異性，故由各單體電池組成的電池模組在充放電時各單體電

11、池充放速率不能同步一致，會縮短整個電池模組使用壽命。所以必須經(jīng)過分容處理，使同一模組單體電池具有： 電壓一致； 循環(huán)壽命一致； 容量一致； 自放電一致； 帶電量一致； 內(nèi)阻一致； 放電平臺一致； 恒流比一致；*小結(jié)：無論N個電池串聯(lián)還是N個電池并聯(lián)所構(gòu)成的電池模組，其*電壓一致： 1. 串聯(lián)電路電壓不一致，會造成過充和過放，管理器無法對電池系統(tǒng)進(jìn)行控制； 2.并聯(lián)電路電壓不一致，電池互相之間進(jìn)行充放電均衡，直到互相電壓一致為止。但互相壓差過大，將融斷保險絲（PCB板結(jié)構(gòu)），保險絲充許壓差0.6V； 3.串聯(lián)模塊之間產(chǎn)生壓差過大，只能通過BMS主動均衡解決，嚴(yán)重時，售后要進(jìn)行人工充放電或?qū)⒐收想?/p>

12、池挑出。 *電壓一致：*容量一致： 容量不一致是造成電壓不一致的主要原因，在充放電過程中一定會造成過充過放的風(fēng)險。*帶電量一致： 即使電池容量一致，但如果帶電量不一致，也會造成過充， 過放現(xiàn)象。*容量一致：*帶電量一致：*內(nèi)阻一致： 每一個單體實物電池理論上可分拆為兩部分：純電池和內(nèi)阻，而內(nèi)阻不一致將造成純電池充放電不同步。*內(nèi)阻一致：五.不同串、并聯(lián)電路充放電條件的一致性要求：1.如下附圖：A組中兩串聯(lián)組組成的電池模組兩端聯(lián)線長度相等，充放電一致； B組中兩端聯(lián)接線長度不相等，則上面一串電池充放電均比下面電池要快，電流過流也大，電池溫升高，易過充過放，易老化，易損壞。五.不同串、并聯(lián)電路充放

13、電條件的一致性要求：六.電池包控制： 為確保電池包能跟使用環(huán)境進(jìn)行良好的匹配，工程師在設(shè)計使用過程中，須使電池包具有：防震、防水、防塵、防漏電、熱控制的使用功能。1.防震： 車載電池包的使用環(huán)境，隨著路況的復(fù)雜多變而出現(xiàn)顛簸、瞬間啟停的情況多有發(fā)生，這種情況會對電池包中各單體電池間的連接結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不同方向的扭切力沖擊破壞，設(shè)計上用防震來消除這種影響；2.防水、防塵： 水份進(jìn)入電池包會造成電池包短路；粉塵進(jìn)入電池包長期堆積會引起電池包短路會引起金屬材料的腐蝕，故開放式電池箱體設(shè)計須定期清理灰塵；3.防漏電： 電池箱體導(dǎo)電系統(tǒng)跟箱體（電池箱體一般都采用金屬材料設(shè)計）要采用絕緣設(shè)計； 電池導(dǎo)電系統(tǒng)一旦

14、跟箱體接觸，將造成沒法意料的嚴(yán)重后果；4.電池?zé)峥刂疲?*磷酸鐵鋰電池正常工作溫度范圍：060 零度以下電池充放電性能下降，要給電池組保溫；60以上，電池內(nèi)部 溫度遠(yuǎn)大于60，電池隔膜有被熔化變形風(fēng)險。隔膜紙材料為聚丙烯（PP）110開始熔化。公司現(xiàn)用電阻加熱絲和降溫風(fēng)扇來給電池包進(jìn)行恒溫保障。六.電池包控制： 為確保電池包能跟使用環(huán)境進(jìn)行良好的匹配，工七.故障電池更換基本技術(shù)要求： 以六個一致為指導(dǎo)原則，其中帶電量一致只能在操作現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)節(jié)，更換某一支電池或某一模塊電池，其帶電量必須和其它電池帶電量一致。 七.故障電池更換基本技術(shù)要求：八.PCB板工作機理： PCB板并聯(lián)模塊與鋼板并聯(lián)模塊性

15、能對比：八.PCB板工作機理：*.小結(jié)： 結(jié)構(gòu)特點：縱向串聯(lián)，橫向并聯(lián)； 導(dǎo)電特點：縱向過流，橫向均衡與保護(hù)； 控制特點：六個一致。 PACK技術(shù)一、PACK技術(shù)結(jié)構(gòu)特性牢 固 性：抗 震 性：單體電池正負(fù)極焊接螺紋銅柱,用螺母緊固連接，牢固性強按GB/T 2423.10中規(guī)定測試電池組的抗機械振動,試驗后電池組沒有機械損壞、沒有變形和緊固部位的松動現(xiàn)象。電池組完好，無損傷。導(dǎo) 電 性：螺母緊固連接部位進(jìn)行阻抗測試，阻值較小，可以進(jìn)行大電流導(dǎo)電。電池進(jìn)行串并聯(lián)，內(nèi)阻影響小。通過電池組的大電流充放電，這一點也得到驗證散 熱 性：同大電池（如幾十安時，上百安時）相比，小電池組合結(jié)構(gòu)，間隙分布均勻，

16、散熱效果好。*.小結(jié)： PACK技術(shù)一、PACK技術(shù)結(jié)構(gòu)特性牢 固 性：二、PACK技術(shù)-縱向過流 橫向保護(hù)第一代結(jié)構(gòu)第二代結(jié)構(gòu)*第二代結(jié)構(gòu)獨有的縱向過流、橫向保護(hù)功能，保護(hù)每一個單體電池二、PACK技術(shù)-縱向過流 橫向保護(hù)第一代結(jié)構(gòu)第二三、PACK技術(shù)-PCB板均衡首創(chuàng)PCB板并聯(lián)連接板，具有“橫向均衡、縱向過流”功能同時具備并聯(lián)單體電芯保護(hù)功能，已申請國際發(fā)明專利PCB 均衡板原理圖三、PACK技術(shù)-PCB板均衡首創(chuàng)PCB板并聯(lián)連接四、PACK技術(shù)-不起火 不爆炸針刺試驗大量圓柱形電池并聯(lián)時，一旦某單體電池發(fā)生安全故障，整體模塊安全性得到保證。 驗證方法：對整組模塊，進(jìn)行釘刺實驗，電池組模塊不爆炸、不起火。只是單支電池由于刺破，受損，溫度升高，整組電池保持完好。經(jīng)檢驗，保險絲熔斷，起到保護(hù)作用。四、PACK技術(shù)-不起火 不爆炸針刺試驗大量圓柱形五、PACK技術(shù)-均勻電流分布 * 均勻電流分布-對角連接設(shè)計此種連接方式，讓所有電池在同一條件下，同時充放電，使不會造成電池反擊及壽命短的問題 五、PA