磷酸鐵鋰動(dòng)力電池技術(shù)rev2

汽車磷酸鐵鋰動(dòng)力電池生產(chǎn)技術(shù)Rev.02OUTLINE電池原理與化學(xué)電池發(fā)展鋰離子電池性能與安全磷酸鐵鋰動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)動(dòng)力電池存貯、裝卸電池包的安全操作電池原理與化學(xué)電池發(fā)展

化學(xué)電池基本構(gòu)成：正極、負(fù)極、電解液隔離膜、導(dǎo)線、外包裝物電極反應(yīng)：

放電：

陽(yáng)極：Cu2++2e-=Cu

陰極：Zn-2e-=Zn2+電池的能量：電池能量=電勢(shì)差*電量電勢(shì)差—正負(fù)極材的電位決定電量—通過(guò)線路中的電子總量伏打電池丹尼爾電池電池原理與化學(xué)電池發(fā)展

電池分類：一次電池（原電池），如鋅錳干電池、堿性電池、銀電池二次電池（蓄電池），如鉛酸電池、鎳氫電池、鋰電池燃料電池，氫、甲烷、甲醇燃料電池太陽(yáng)能電池常見二次電池的基本參數(shù)：電池原理與化學(xué)電池發(fā)展1991,Sony:

C6/Li-saltinPC-EC/Li1-xCoO2In1995,Bellcore:Polymernewprocess–P1

鋰二次電池研發(fā)分為金屬鋰二次電池、鋰離子電池與鋰聚合物電池三個(gè)階段。1999年，鋰離子聚合物電池正式投入商業(yè)化生產(chǎn)，松下公司為首的8家公司均有產(chǎn)品推出，因此，1999年被日本人稱為鋰聚合物電池的元年。

電池發(fā)展：OUTLINE電池原理與化學(xué)電池發(fā)展

鋰離子電池性能與安全磷酸鐵鋰動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)動(dòng)力電池存貯、裝卸電池包的安全操作鋰離子電池性能與安全工業(yè)社會(huì)的發(fā)展對(duì)便攜電子設(shè)備的依賴越來(lái)越高，作為設(shè)備能源提供的電池必須俱備更高的能量密度、更長(zhǎng)的循環(huán)壽命及安全性。1992年商品化的鋰離子電池提供可能性主要用途電子儀表航空動(dòng)力消費(fèi)用品電動(dòng)車輛動(dòng)力鋰電池性能與安全

傳統(tǒng)而又新興的電動(dòng)車行業(yè)對(duì)于中國(guó)汽車工業(yè)，新能源汽車是實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展的難得機(jī)遇鋰離子電池性能與安全

鋰離子電池的優(yōu)勢(shì)鋰離子電池（Li-onBattery）是目前最佳能量存儲(chǔ)方案，同時(shí)兼?zhèn)涓吖β拭芏群透吣芰棵芏龋钱?dāng)前電動(dòng)汽車選用鋰離子電池的根本原因鋰離子電池性能與安全鋰離子電池結(jié)構(gòu)陰極：鋰離子鹽，提供鋰離子，LiCoO2,LiFePO4等陽(yáng)極：石墨，鋰離子存貯倉(cāng)庫(kù)隔離膜：PE或PP,隔離陰陽(yáng)極，防止短路，離子導(dǎo)通，電子

隔絕電解液：碳酸酯+LiPF6，鋰離子通道極柱：Ni(Cu)、Al，電子通道，接外電路包裝膜：不銹鋼殼，保持穩(wěn)定的電化學(xué)環(huán)境

外包裝絕緣膜鋰離子電池性能與安全

鋰離子電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)充電

：正極--

Li1MO2---->Li1-xMO2+xLi++xe-

負(fù)極--

C+xLi++xe-----CLix放電：

正極--Li1-xMO2+xLi++xe----LiMO2

負(fù)極--CLix-----C+xLi++e-鋰離子電池性能與安全鋰離子電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)鋰離子電池性能與安全鋰離子電池陰極材料：LxMyOzi.eLiCoO2LiNi(1-x)CoxMn(1-x)/2O2LiMnO4LiFePO4LiCoO2LiFePO4鋰離子電池性能與安全鋰離子電池陰極材料性能比較基于安全與成本因素，磷酸鐵鋰是目前技術(shù)水平條件下，最好選擇。鋰離子電池性能與安全石墨陽(yáng)極材料天然石墨負(fù)極材料電鏡照片F(xiàn)SNC-1石墨化后的電鏡照片鋰離子電池性能與安全石墨陽(yáng)極材料容量

滿充電時(shí)：LiC66C+Li++e-6個(gè)C原子能放出1個(gè)電子6摩爾C原子(72克）能放出1摩爾電子1摩爾電子的電量=1.60217733*10-19*6.022*1023=96485庫(kù)倫=26.80安時(shí)理論石墨克容量=26.80/72=372毫安時(shí)實(shí)際石墨克容量=280～370毫安時(shí)材料容量電芯比能量和體積比能量鋰離子電池性能與安全理想正負(fù)極材料的特征具有層狀或隧道的晶體結(jié)構(gòu)，利于鋰離子電池的嵌入和脫出充放電過(guò)程中，盡可能容易的嵌入和脫出，具有高的化學(xué)容量鋰離子嵌脫時(shí)，有比較平穩(wěn)的充放電電壓鋰離子有較大的擴(kuò)散系數(shù)，減少離子移動(dòng)時(shí)的能耗，保證良好的充放電性能嵌入化合物應(yīng)當(dāng)便宜，污染小，質(zhì)量輕鋰離子電池性能與安全

鋰離子電池設(shè)計(jì)安全性電池內(nèi)部幾乎為真空，在密閉環(huán)境下充放電隔膜具有高溫保護(hù)功能，當(dāng)溫度達(dá)到130度，離子無(wú)法通過(guò)，切斷電路充電或放電電流過(guò)大時(shí)，電芯內(nèi)部的保護(hù)板會(huì)切斷電流安裝在PTC溫度控制端子或保險(xiǎn)絲，可限制電流過(guò)大時(shí)產(chǎn)生的高溫鋰離子電池性能與安全鋰離子電池設(shè)計(jì)安全性鋰離子電池是已成功的商業(yè)化且安全的電池每年超過(guò)20億安時(shí)的產(chǎn)量過(guò)充、過(guò)放、低溫循環(huán)會(huì)導(dǎo)致?lián)p壞鋰離子電池性能與安全過(guò)放電

電壓放到2.0V，陽(yáng)極銅集電體溶于電解液，在陰極析出，生成銅枝晶，刺破隔離膜，造成短路加熱

加熱超過(guò)150溫，導(dǎo)致熱失控（化學(xué)能》電化學(xué)能，陰極結(jié)構(gòu)

塌陷低溫充電

溫度低于0度，對(duì)電池充電，在陽(yáng)極表面有鋰析出，過(guò)程為不可逆反應(yīng)，損害電池。E=E0-RT/nFlg[氧化態(tài)/還原態(tài)]鋰離子電池性能與安全磷酸鐵鋰電池性能LFP電芯標(biāo)準(zhǔn)充電曲線：安全上限電壓3.8VLFP電芯標(biāo)準(zhǔn)放電曲線：安全下限電壓2.5VLFP電芯在不同溫度下的放電容量LEP電池系統(tǒng)對(duì)溫度敏感66Ah電芯為例：充放電電芯表面溫升LFP電池系統(tǒng)也要做好熱處理OUTLINE電池原理與化學(xué)電池發(fā)展鋰離子電池性能與安全

磷酸鐵鋰動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)動(dòng)力電池存貯、裝卸電池包的安全操作主要部件外箱：支架作用，箱體、上蓋、絕緣膜、極柱模組：工作單元，電芯、BUSBARBMS:控制系統(tǒng)，BMU、電壓采集線、溫度采集線繼電器:開關(guān)熔斷器：安全保護(hù)熱管理：全天候運(yùn)行保證，加熱片、風(fēng)扇其他：正負(fù)極引線、支架磷酸鐵鋰動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)磷酸鐵鋰動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)電芯與模組采集線電壓采集溫度采集電池包1外觀：2箱手形對(duì)稱標(biāo)稱：19.6Kwh,60A聯(lián)接：100串，324V箱體：鈑金或重鑄上蓋：鋁板防護(hù)：IPX7？絕緣：>500MΩ磷酸鐵鋰動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)

電池包2外觀：?jiǎn)蜗錁?biāo)稱：25Kwh,80AH聯(lián)接：100S，320V磷酸鐵鋰動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)箱體：低壓鑄造上蓋：玻璃鋼防護(hù)：IP68絕緣：>500MΩ電池包3外觀：3箱標(biāo)稱：55Kwh,120AH聯(lián)接：150S，460V磷酸鐵鋰動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)箱體：鈑金上蓋：鈑金防護(hù)：IPXX絕緣：>500MΩ箱體材質(zhì)性能比較磷酸鐵鋰動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)箱體優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)鈑金箱體重量輕、強(qiáng)度高、導(dǎo)電（能夠用于電磁屏蔽）、成本低、不受規(guī)模限制，沖壓模具制造簡(jiǎn)單、成本低，產(chǎn)品尺寸變異大，重量相對(duì)較重，對(duì)PACK比能量影響較大，容易產(chǎn)生縫隙或透點(diǎn)，不易達(dá)到IP67要求，表面處理要求相對(duì)較高重力鑄造箱體重量相對(duì)較輕，適用批量生產(chǎn)，成本低，重力模具制造簡(jiǎn)單，產(chǎn)品尺寸變異相對(duì)較小孔隙較多，表面處理復(fù)雜，加工周期長(zhǎng)低壓鑄造箱體重量較輕，尺寸變異小，生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品相對(duì)致密，缺陷少模具設(shè)計(jì)周期長(zhǎng)，產(chǎn)成品成本較高，加工周期長(zhǎng)碳纖維軸向強(qiáng)度和模量高，密度低、比性能高，無(wú)蠕變，非氧化環(huán)境下耐超高溫，耐疲勞性好，耐腐蝕性好，X射線透過(guò)性好。良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性能、電磁屏蔽性好等，剪斷強(qiáng)度弱，加工時(shí)需要進(jìn)行復(fù)雜的應(yīng)力計(jì)算，陽(yáng)光下時(shí)會(huì)逐漸變白，破損難修復(fù)，對(duì)成形模具要求較高OUTLINE電池原理與化學(xué)電池發(fā)展鋰離子電池性能與安全磷酸鐵鋰動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)動(dòng)力電池存貯、裝卸電池包的安全操作貯存動(dòng)力電池存貯與裝卸貯存溫度：0℃～25℃；濕度：≤75％R.H（無(wú)水汽凝結(jié)）；存儲(chǔ)室內(nèi)清潔、干燥、陰涼、通風(fēng)，避免與腐蝕性物體或氣體接觸標(biāo)識(shí)清晰，遠(yuǎn)離火源及熱源，要做好絕緣處理電池箱體保護(hù)蓋板安裝緊固，無(wú)缺損、破壞等缺陷；正、負(fù)極接線柱用絕緣膠帶或者其他絕緣材料絕緣，無(wú)金屬裸露；短期儲(chǔ)存（3個(gè)月內(nèi)）SOC≥30％，電芯電壓≥2.5V；長(zhǎng)期貯存SOC≥50％，電芯電壓≥3.0V，需定期進(jìn)行充放電測(cè)試，推薦一個(gè)月進(jìn)行一次充放電，充放電電流0.2C，同時(shí)檢查BMS功能搬運(yùn)動(dòng)力電池存貯與裝卸輕拿輕放，正面朝上，不可倒放或斜放用專門運(yùn)載工具，嚴(yán)禁徒手搬移，拖動(dòng)，破壞電池外觀（比如造成劃痕，凹點(diǎn)）搬運(yùn)前檢查絕緣性：總正總負(fù)對(duì)系統(tǒng)金屬外壁絕緣電阻≥500Mohm搬運(yùn)前檢查繼電器是否斷開：前后箱接插件應(yīng)當(dāng)保護(hù)裝卸動(dòng)力電池存貯與裝卸用叉車將電池系統(tǒng)的托盤升高至液壓升降臺(tái)架同一平面，將電箱推至液壓升降臺(tái)面上；將車輛用舉升架升至適當(dāng)高度；推液壓升降小車至車下，調(diào)整電箱方向，對(duì)準(zhǔn)安裝位置，升起液壓升降臺(tái)，微調(diào)升降臺(tái)位置，使定位孔對(duì)準(zhǔn)安裝孔，繼續(xù)升高液壓升降臺(tái)至各孔位對(duì)齊后，進(jìn)行安裝；將前后箱接插件對(duì)接即可完成安裝，與整車的高、低壓線連接在車體內(nèi)部進(jìn)行。操作工具動(dòng)力電池存貯與裝卸OUTLINE電池原理與化學(xué)電池發(fā)展鋰離子電池性能與安全鋰離子動(dòng)力電池結(jié)構(gòu)

動(dòng)力電池存貯、裝卸

電池包的安全操作操作人員資質(zhì)懂得鋰電方面的專業(yè)知識(shí)有電工證，熟悉電路知識(shí)經(jīng)相關(guān)專業(yè)培訓(xùn)，俱有識(shí)別可能的危險(xiǎn)能力安全標(biāo)識(shí)電池包的安全操作小心輕放絕緣防雨、防潮禁止堆放禁止隨意丟棄操作安全守則禁止將電池組正負(fù)極連接或?qū)㈦姵亟M與能夠引起短路的物品接觸和混放禁止用尖銳器物碰撞動(dòng)力電池系統(tǒng)或穿著有金屬外露的服裝、佩戴金屬飾品接觸動(dòng)力電池操作時(shí)必須戴絕緣手套、穿絕緣鞋，不得徒手接觸電池的極柱禁止將動(dòng)力電池與其他類型電池混合裝配在同一輛車上混用電池組應(yīng)遠(yuǎn)離熱源、火源，避免陽(yáng)光長(zhǎng)時(shí)間直射禁止將電池組放置于火中、液體（如水、溶劑）或高濕環(huán)境中未經(jīng)授權(quán)嚴(yán)禁拆解、損毀、安裝動(dòng)力電池系統(tǒng)組件禁止擅自解剖電池或電池組，以免發(fā)生危險(xiǎn)電池包的安全操作充電安全電池包的安全操作電芯溫度標(biāo)準(zhǔn)充電快速充電猛烈充電<0℃不允許充電不允許充電不允許充電0-5℃充電電流0.1C不允許充電不允許充電5-10℃充電電流0.2C不允許充電不允許充電10-20℃充電電流0.2C充電電流0.5C不允許充電20-55℃充電電流0.2C充電電流0.5C允許電壓低于3.65V時(shí)1.0C充電>55℃不允許充電電池包的安全操作

動(dòng)力電池或者電池模塊、電箱的運(yùn)輸安全卡

人機(jī)（車）料法環(huán)1司機(jī)應(yīng)經(jīng)過(guò)安全消防培訓(xùn)，會(huì)用水、水霧滅火。車上應(yīng)配噴霧滅火器、雨衣雨鞋絕緣手套等防觸電防護(hù)用品電池不得用泡棉、海綿等易燃材料包裝，外包裝為木箱的應(yīng)開觀察口（噴霧滅火口）電池出現(xiàn)異常時(shí)應(yīng)靠邊停車或開到偏僻處處理車箱的溫度不得高于60℃，不要在暴曬情況下不通風(fēng)的長(zhǎng)時(shí)間停留。2司機(jī)能夠判斷貨物標(biāo)示電壓，明白安全電壓50V以下，還是超過(guò)安全電壓車箱內(nèi)應(yīng)包保硅酸鋁耐火棉（耐火、保溫、隔熱），少用海綿、泡沫塑料等易燃材料空運(yùn)電池，加5厘米厚的硅酸鋁材料包裝，擔(dān)當(dāng)耐火、阻燃、保溫作用廠外出現(xiàn)異常及時(shí)向警方報(bào)警不得讓貨物淋水,淋雨，濺水。

3司機(jī)明白對(duì)超過(guò)安全電壓的用水滅火，要穿戴PPE(雨衣雨靴手套)防范觸電車體貨箱應(yīng)有觀察口，貼透明薄膜（噴霧滅火口），必要時(shí)刻將噴霧器的噴管伸入滅火，或者從此口灌水滅火電池包裝過(guò)程中須采取防短路的措施，有干燥劑、纏繞薄膜防潮措施異常電池如已串聯(lián)電壓超過(guò)50V，須穿著PPE（雨衣雨靴手套）防范觸電，再用水滅火。要緩慢進(jìn)入溫差大的地點(diǎn)，避免劇烈的溫度差產(chǎn)生冷凝水（相對(duì)濕度超過(guò)45%，溫度差超過(guò)5℃會(huì)產(chǎn)生冷凝水）4司機(jī)明白安全電壓以下，不必穿戴PPE來(lái)滅火。車廂必須是箱式，有效防水；夏季車廂有通風(fēng)口散熱，如果車廂頂部有隔熱層更好電池包裝必須固定，防止運(yùn)輸過(guò)程中過(guò)度撞擊導(dǎo)致電池?fù)p壞小火噴霧，大火倒水。伸噴嘴到觀察口來(lái)噴霧滅火，或者向觀察口里面灌水滅火防潮防雨淋、防冷凝水產(chǎn)生導(dǎo)致電池極柱電解，保持干燥劑、纏繞薄膜防潮措施完好。電池包的安全操作電池異常：典型異常---電池脹