鋰離子動(dòng)力電池及其在汽車(chē)上的應(yīng)用演示文稿

鋰離子動(dòng)力電池及其在汽車(chē)上的應(yīng)用演示文稿當(dāng)前1頁(yè)，總共67頁(yè)。（優(yōu)選）鋰離子動(dòng)力電池及其在汽車(chē)上的應(yīng)用.當(dāng)前2頁(yè)，總共67頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的工作原理鋰離子電池在原理上實(shí)際是一種鋰離子濃差電池，正、負(fù)電極由兩種不同的鋰離子嵌入化合物組成，正極采用鋰化合物L(fēng)iCoO2，LiNiO2或LiMn2O4，負(fù)極采用鋰碳層間化合物L(fēng)iC6，電解質(zhì)為L(zhǎng)iPF6和LiAsF6等有機(jī)溶液。經(jīng)過(guò)Li+在正負(fù)電極間的往返嵌入和脫嵌形成電池的充電和放電過(guò)程。充電時(shí)，Li+從正極脫嵌經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌人負(fù)極，負(fù)極處于富鋰態(tài)，正極處于貧鋰態(tài)，同時(shí)電子的補(bǔ)償電荷從外電路供給到碳負(fù)極，保持負(fù)極的電平衡。放電時(shí)則相反，Li+從負(fù)極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入到正極，正極處于富鋰態(tài)，負(fù)極處于貧鋰態(tài)。正常充放電情況下，鋰離子在層狀結(jié)構(gòu)的碳材料和層狀結(jié)構(gòu)氧化物的層間嵌入和脫出，一般只引起層面間距的變化，不破壞晶體結(jié)構(gòu)；在放電過(guò)程中，負(fù)極材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)基本不變。因此，從充放電的可逆性看，鋰離子電池反應(yīng)是一種理想的可逆反應(yīng)。當(dāng)前3頁(yè)，總共67頁(yè)。正極反應(yīng)式：

負(fù)極反應(yīng)式：

電池反應(yīng)式：式中M—Co、Ni、W、Mn等金屬元素。當(dāng)前4頁(yè)，總共67頁(yè)。圖5-1鈷酸鋰離子電池工作原理當(dāng)前5頁(yè)，總共67頁(yè)。鋰離子電池正極材料鋰離子二次電池正極材料是具有能使鋰離子較為容易地嵌入和脫出，并能同時(shí)保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的一類(lèi)化合物——嵌入式化合物。被用來(lái)作為電極材料的嵌入式化合物均為過(guò)渡金屬氧化物。充放電循環(huán)過(guò)程中，鋰離子會(huì)在金屬氧化物的電極上進(jìn)行反復(fù)的嵌入和脫出反應(yīng)，因此，金屬氧化物結(jié)構(gòu)內(nèi)氧的排列和其穩(wěn)定性是電極材料的一個(gè)重要指標(biāo)。當(dāng)前6頁(yè)，總共67頁(yè)。作為嵌入式電極材料的金屬氧化物，依其空間結(jié)構(gòu)的不同主要可分為以下三種類(lèi)型。1.層狀化合物L(fēng)iCoO2LiNiO22.尖晶石型結(jié)構(gòu)LiMn2O43.橄欖石型結(jié)構(gòu)LiFePO4當(dāng)前7頁(yè)，總共67頁(yè)。LiCoO2具有放電電壓高、性能穩(wěn)定、易于合成等優(yōu)點(diǎn)。但鈷資源稀少，價(jià)格較高，并且有毒，污染環(huán)境。目前主要應(yīng)用在手機(jī)、筆記本等中小容量消費(fèi)類(lèi)電子產(chǎn)品中。圖5-2層狀LiCoO2的結(jié)構(gòu)示意圖鎳與鈷的性質(zhì)非常相近，而價(jià)格卻比鈷低很多，井且對(duì)環(huán)境污染較小。當(dāng)前8頁(yè)，總共67頁(yè)。Mn元素含量豐富，價(jià)格便宜，毒性遠(yuǎn)小于過(guò)渡金屬Co、Ni等。主要缺點(diǎn)是電極的循環(huán)容量容易迅速衰減，原因主要有：圖5-3尖晶石型結(jié)構(gòu)與層狀結(jié)構(gòu)對(duì)比示意圖①LiMn2O4的正八面體空隙發(fā)生變化產(chǎn)生四方畸變②LiMn204中的錳易溶解于電解液中而造成流失③電極極化引起內(nèi)阻增大當(dāng)前9頁(yè)，總共67頁(yè)。LiFePO4中的強(qiáng)共價(jià)鍵作用使其在充放電過(guò)程中能保持晶體結(jié)構(gòu)的高度穩(wěn)定性，因此具有比其他正極材料更高的安全性能和更長(zhǎng)的循環(huán)壽命。另外LiFePO4有原材料來(lái)源廣泛、價(jià)格低廉、無(wú)環(huán)境污染、比容量高等優(yōu)點(diǎn)。圖5-5橄欖石型LiFePO4的結(jié)構(gòu)示意圖當(dāng)前10頁(yè)，總共67頁(yè)。鋰離子電池負(fù)極材料負(fù)極材料是決定鋰離子電池綜合性能優(yōu)劣的關(guān)鍵因素之一，比容量高、容量衰減率小、安全性能好是對(duì)負(fù)極材料的基本要求。圖5-6鋰離子電池的負(fù)極材料當(dāng)前11頁(yè)，總共67頁(yè)。石墨是鋰離子電池碳材料中應(yīng)用最早、研究最多的一種，其具有完整的層狀晶體結(jié)構(gòu)。石墨的層狀結(jié)構(gòu)，有利于鋰離子的脫嵌，能與鋰形成鋰一石墨層間化合物，其理論最大放電容量為372mA·h／g，充放電效率通常在90％以上。鋰在石墨中的脫／嵌反應(yīng)主要發(fā)生在0～0.25V之間(相對(duì)于Li+/Li)，具有良好的充放電電壓平臺(tái)，與提供鋰源的正極材料匹配性較好，所組成的電池平均輸出電壓高，是一種性能較好的鋰離子電池負(fù)極材料。當(dāng)前12頁(yè)，總共67頁(yè)。氧化物是當(dāng)前人們研究的另一種負(fù)極材料體系，包括金屬氧化物、金屬基復(fù)合氧化物和其他氧化物。前兩者雖具有較高理論比容量，但因從氧化物中置換金屬單質(zhì)消耗了大量鋰而導(dǎo)致巨大容量損失，抵消了高容量的優(yōu)點(diǎn)；Li4Ti5O12具有尖晶石結(jié)構(gòu)，充放電曲線平坦，放電容量為150mA·h／g，具有非常好的耐過(guò)充、過(guò)放特征，充放電過(guò)程中晶體結(jié)構(gòu)幾乎無(wú)變化(零應(yīng)變材料)，循環(huán)壽命長(zhǎng)，充放電效率近100％，目前在儲(chǔ)能型鋰離子電池中有所應(yīng)用。當(dāng)前13頁(yè)，總共67頁(yè)。金屬鋰是最先采用的負(fù)極材料，理論比容量為3860mA·h／g。20世紀(jì)70年代中期，金屬鋰在商業(yè)化電池中得到應(yīng)用。但因充電時(shí)，負(fù)極表面會(huì)形成枝晶，導(dǎo)致電池短路，于是人們開(kāi)始尋找一種能替代金屬鋰的負(fù)極材料。金屬合金最大的優(yōu)勢(shì)就是能夠形成含鋰很高的鋰合金，具有很高的比容量，相比碳材料，合金較大的密度使得其理論體積比容量也較大。同時(shí)，合金材料由于加工性能好、導(dǎo)電性好等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是極有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N負(fù)極材料。當(dāng)前14頁(yè)，總共67頁(yè)。鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)1)工作電壓高。鈷酸鋰3.6V，錳酸鋰3.7V，磷酸鐵鋰3.2V。2)比能量高。理論比能量可達(dá)200W·h／kg以上，實(shí)際應(yīng)用中也可達(dá)140W·h/kg。3)循環(huán)壽命長(zhǎng)。深度放電循環(huán)次數(shù)可達(dá)1000次以上；低放電深度循環(huán)次數(shù)可達(dá)上萬(wàn)次。4)自放電小。月自放電率僅為總?cè)萘?％～9％5)無(wú)記憶效應(yīng)。6)環(huán)保性高。不包含汞、鉛、鎘等有害元素，是真正意義上的綠色電池。當(dāng)前15頁(yè)，總共67頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的性能1.充放電特性鋰離子電池充電從安全、可靠及兼顧充電效率等方面考慮，通常采用兩段式充電方法。第一階段為恒流限壓，第二階段為恒壓限流。鋰離子電池充電的最高限壓值根據(jù)正極材料不同而有一定的差別。鋰離子電池基本充放電電壓曲線如圖5-7所示。圖中曲線采用的充放電電流均為0.3C。圖5-7鋰離子電池基本充放電電壓曲線當(dāng)前16頁(yè)，總共67頁(yè)。鋰離子電池放電在中前期電壓穩(wěn)定，下降緩慢，但在放電后期電壓下降迅速。在此階段必須進(jìn)行有效控制，防止電池過(guò)放電，避免對(duì)電池造成不可逆性損害。對(duì)于不同的鋰離子電池，區(qū)別主要有兩點(diǎn)：①第一階段恒流值，根據(jù)電池正極材料和制造工藝不同，最佳值存在一定的差別。一般采用電流范圍為0.2～0.3C。②不同鋰離子電池在恒流時(shí)間上存在很大的差別，恒流可充入容量占總體容量的比例也存在很大差別。當(dāng)前17頁(yè)，總共67頁(yè)。(1)充電特性的影響因素1)充電電流對(duì)充電特性的影響。額定容量100A·h，SOC=40％，恒溫20℃不同充電率充電，參數(shù)結(jié)果:電流/A恒流時(shí)間/s充入容量/A·h充入能量W/h充入30A·h時(shí)間/s充入30A·h電流/A20/(0.2C)390021.6790.85576314.2430/(0.3C)242020.1784.93475415.5340/(0.4C)7298.1134.482452813.8750/(0.5C)7009.841.68394014.9460/(0.6C)2373.9716.96321216.1680/(0.8C)320.743.133312914.15圖5-8鋰離子電池充電曲線當(dāng)前18頁(yè)，總共67頁(yè)。在實(shí)際電池組應(yīng)用中，可以以鋰離子電池允許的最大充電電流充電，達(dá)到限壓后，進(jìn)行恒壓充電，這樣在減少充電時(shí)間的基礎(chǔ)上，也保證了充電的安全性。對(duì)充電過(guò)程進(jìn)行綜合考慮，由于充電電流與內(nèi)阻能耗成平方關(guān)系，是影響內(nèi)阻能耗的主要因素，所以充電電流大的內(nèi)阻能耗大。在實(shí)際電池應(yīng)用中，應(yīng)綜合考慮充電時(shí)間和效率，選擇適中的充電電流。當(dāng)前19頁(yè)，總共67頁(yè)。2)放電深度對(duì)充電特性的影響。恒溫20℃，額定容量100A·h，不同SOC，0.3C恒流限壓充電結(jié)果：放

電充電等容量充入能量/W·h充電時(shí)間/min恒流時(shí)間/min恒流充電容量/A·h單位容量平均充電時(shí)間/min等容量充電放電效率容量/A·h能量/W·h容量/A·h能量/W·h1032.8513.3257.4043.105831.55.80.7622065.1222.7898.3286.3211963.05.950.7543095.8630.91133.10129.20151126.05.030.74240122.0340.12169.60164.98171189.04.280.74050159.0750.32220.52214.472183417.04.360.74260188.3360.08263.39260.992524522.54.200.72280249.7680.35344.4342.903187235.673.980.728圖5-9鋰離子20℃，0.3C恒流鋰離子電池充電曲線表5-2不同放電深度充電試驗(yàn)參數(shù)當(dāng)前20頁(yè)，總共67頁(yè)。結(jié)論：①隨放電深度增加，充電所需時(shí)間增加，但平均每單位容量所需的充電時(shí)間減少，即充電時(shí)間的增加同放電深度不成正比增加。②隨放電深度增加，恒流充電時(shí)間所占總充電時(shí)間比例增加，恒流充電容量占所需充人容量的比重增加。③隨放電深度增加，等安時(shí)充放電效率有所降低，但降低幅度不大。當(dāng)前21頁(yè)，總共67頁(yè)。3)充電溫度對(duì)充電特性的影響不同環(huán)境溫度，額定容量200Ah，恒流限壓充電，充電電流下限為1A的充電結(jié)果：隨環(huán)境溫度降低，電池的可充入容量明顯降低，而充電時(shí)間明顯增加。當(dāng)前22頁(yè)，總共67頁(yè)。(2)放電特性影響因素在放電特性方面，主要討論不同環(huán)境溫度下，不同放電率對(duì)鋰離子電池放電特性的影響。額定容量200A·h，環(huán)境溫度20℃，將電池充滿(mǎn)電，分別在-20℃，0℃，20℃下放電，結(jié)果如下：當(dāng)前23頁(yè)，總共67頁(yè)。在同一溫度，同樣的放電終止電壓下，不同的放電結(jié)束電流，可放出的容量和能量有一定的差別。電流越小，可放出容量越多當(dāng)前24頁(yè)，總共67頁(yè)。2.安全性鋰離子電池在熱沖擊、過(guò)充、過(guò)放和短路等濫用情況下，其內(nèi)部的活性物及電解液等組分間將發(fā)生化學(xué)、電化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生大量的熱量與氣體，使得電池內(nèi)部壓力一定程度可能導(dǎo)致電池著火，甚至爆炸。當(dāng)前25頁(yè)，總共67頁(yè)。提高鋰離子電池安全性的措施：1)使用安全型鋰離子電池電解質(zhì)。采用阻燃電解液。使用固體電解質(zhì)，代替有機(jī)液態(tài)電解質(zhì)。2）提高電極材料熱穩(wěn)定性。負(fù)極材料的表面包覆，如在石墨表面包覆無(wú)定形碳或金屬層；在電解液中添加成膜添加劑，在電極材料表面形成穩(wěn)定性較高的SEI膜，有利于獲得更好的熱穩(wěn)定性。通過(guò)體相摻雜、表面處理等手段提高正極材料熱穩(wěn)定性。當(dāng)前26頁(yè)，總共67頁(yè)。3.熱特性(1)生熱機(jī)制鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)生的熱量主要由四部分組成：反應(yīng)熱Qr、極化熱Qp、焦耳熱QJ和分解熱Qs。反應(yīng)熱Qr：充電時(shí)為負(fù)值，在放電時(shí)為正值極化熱Qp：在充放電的時(shí)候都為正值焦耳熱QJ：由內(nèi)阻產(chǎn)生，充放電過(guò)程中都為正值分解熱Qs：自放電導(dǎo)致電極的分解而產(chǎn)生的熱量，在充放電的時(shí)候都很小，因而可以忽略不計(jì)當(dāng)前27頁(yè)，總共67頁(yè)。(2)放電時(shí)溫升特性為常溫下以0.3C倍率電流充滿(mǎn)電，再在常溫下分別以0.3C、0.5C和1C倍率放電時(shí)，某磷酸鐵鋰鋰離子電池正極耳處的溫升曲線如下圖所示，放電截止電壓為2.5V。不同放電倍率正極柱處的溫升曲線電池放電電流越大時(shí)，正極耳處的溫度上升越快，并且溫度極值越高。這說(shuō)明放電電流越大時(shí)，損耗的熱能就越多，降低了放電效率。0.3C與1C倍率放電峰值溫度相差18.9℃，在環(huán)境溫度不變并且采用沒(méi)有散熱措施的情況下，要減小溫度升高的幅度，必須減少放電電流。因此，如果在環(huán)境溫度較高，并且電池大功率放電的情況下，必須采用散熱措施，以避免安全問(wèn)題。當(dāng)前28頁(yè)，總共67頁(yè)。(3)充電溫升特性在常溫下以O(shè).3C倍率電流放電結(jié)束后，再在常溫下分別以0.3C、0.5C和lC倍率恒流和3.8V恒壓采用恒流限壓方式充電時(shí)，某磷酸鐵鋰鋰離子電池的正極耳處的溫升曲線。不同充電倍率正極柱處的溫升曲線恒流充電開(kāi)始階段，內(nèi)阻較大，從而生熱速率較大，溫升較快。隨后恒流充電后期溫升速率放緩，這主要是因?yàn)闇囟群蚐OC值上升后，電池內(nèi)阻值減小，從而生熱速率減小，溫升放緩。等到恒流充電結(jié)束時(shí)刻，電池正極柱溫度達(dá)到峰值。充電倍率越大，電池溫度上升越快，并且溫度峰值也越大。當(dāng)前29頁(yè)，總共67頁(yè)。(4)溫度對(duì)鋰離子電池使用性能的影響1)溫度對(duì)可用容量比率的影響。正常應(yīng)用溫度范圍內(nèi)，鋰離子電池溫度越高，工作電壓平臺(tái)越高，電池的可用容量越多。但是長(zhǎng)期在高溫下工作會(huì)造成鋰離子電池的容量迅速下降從而影響電池的使用壽命，并極有可能造成電池?zé)崾Э亍?)溫度對(duì)電池內(nèi)阻的影響。直流內(nèi)阻是表征動(dòng)力電池性能和壽命狀態(tài)的重要指標(biāo)。電池內(nèi)阻較小，在許多工況常常忽略不計(jì)，但動(dòng)力電池處于電流大、深放電工作狀態(tài)，內(nèi)阻引起的壓降較大，此時(shí)內(nèi)阻的影響不能忽略。當(dāng)前30頁(yè)，總共67頁(yè)。從磷酸鐵鋰鋰離子電池充放電直流內(nèi)阻變化曲線圖，可看出低溫狀態(tài)下整個(gè)放電過(guò)程中直流內(nèi)阻變化量明顯，而高溫狀態(tài)下變化量則小得多。但是，放電和充電直流內(nèi)阻變化的趨勢(shì)是相同的，均隨溫度的升高而降低，隨SOC的增大而減小。不同溫度和SOC下的放電內(nèi)阻圖不同溫度和SOC的充電內(nèi)阻圖當(dāng)前31頁(yè)，總共67頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的分析測(cè)試1.鋰離子動(dòng)力電池安全性測(cè)試評(píng)價(jià)主要包括過(guò)充、過(guò)放、外部短路、強(qiáng)制放電等電測(cè)試，落體沖擊、針刺、振動(dòng)、擠壓、加速等機(jī)械測(cè)試，著火、沙浴、油浴、熱沖擊等熱測(cè)試，降壓、高度、浸泡、耐菌性等環(huán)境測(cè)試。當(dāng)前32頁(yè)，總共67頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的分析測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)充電方法電池在（20±5）℃條件下以1I3（A）電流恒流充電，至電池電壓達(dá)到4.2V時(shí)轉(zhuǎn)恒壓充電，至充電電流降至0.1I3時(shí)停止充電。過(guò)放電試驗(yàn)電池在（20±5）℃條件下以1I3（A）電流恒流充電，至電池電壓達(dá)到4.2V時(shí)轉(zhuǎn)恒壓充電，至充電電流降至0.1I3時(shí)停止充電。靜置1h，在（20±5）℃條件下以1I3（A）電流恒流放電，至電池電壓達(dá)到0V時(shí)，電池應(yīng)不漏液、不起火和不爆炸。當(dāng)前33頁(yè)，總共67頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的分析測(cè)試過(guò)充電試驗(yàn)電池按上述方法放電后，可按以下兩種充電方式進(jìn)行試驗(yàn)。以3I3（A）電流充電，至蓄電池電壓達(dá)到5V或充電時(shí)間達(dá)到90分鐘（任何一個(gè)條件先達(dá)到即可停止充電）以9I3（A）電流充電，至蓄電池電壓達(dá)到10V或充電時(shí)間達(dá)到90分鐘（任何一個(gè)條件先達(dá)到即可停充），電池應(yīng)不漏液、不起火和不爆炸當(dāng)前34頁(yè)，總共67頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的分析測(cè)試④短路試驗(yàn)電池按上述方式充電后，將電池經(jīng)外部短路10分鐘，外部線路電阻應(yīng)小于5mΩ。電池應(yīng)不漏液、不起火和不爆炸⑤跌落試驗(yàn)電池按上述方法充電后，電池在（20±5）℃條件下，從1.5m高度處自由落到厚度為20mm的硬木板上，電池每個(gè)面進(jìn)行一次，電池應(yīng)不漏液、不起火和不爆炸⑥加熱試驗(yàn)電池按上述方法充電后，將其置于（85±5）℃的恒溫箱內(nèi)，并保持120min，電池應(yīng)不漏液、不起火和不爆炸當(dāng)前35頁(yè)，總共67頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的分析測(cè)試⑦擠壓試驗(yàn)電池按上述方法充電后，按下列條件進(jìn)行試驗(yàn)，電池應(yīng)不漏液、不起火和不爆炸。擠壓方向：垂直于電池電極板方向施壓；擠壓頭的面積：不小于20cm2；擠壓程度：直至電池殼體破裂或內(nèi)部短路，電池電壓降為0V。⑧針刺試驗(yàn)電池按上述方法充電后，用Φ3~Φ8mm耐高溫鋼針，以10~40mm/s的速度，從垂直于電池極板的方向貫穿，并停留在電池中，電池應(yīng)不漏液、不起火和不爆炸。當(dāng)前36頁(yè)，總共67頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的分析測(cè)試2.鋰離子動(dòng)力電池電化學(xué)性能測(cè)試評(píng)價(jià)主要包括容量、內(nèi)阻、電壓、自放電、存儲(chǔ)性能、高低溫性能、循環(huán)性、充放電性能等。1）容量影響因素：溫度、充放電電流、終止電壓、充放電設(shè)備的精度等。常溫測(cè)試：電池在（20±5）℃的溫度下以1C電流放電到終止電壓所獲得的容量。高溫測(cè)試：電池在（55±5）℃的溫度下以1C電流放電到終止電壓所獲得的容量。當(dāng)前37頁(yè)，總共67頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的分析測(cè)試2）內(nèi)阻影響因素：電池結(jié)構(gòu)、原材料、電解質(zhì)溶液含量、荷電狀態(tài)等。交流法測(cè)內(nèi)阻：通過(guò)交流內(nèi)阻測(cè)試儀器進(jìn)行測(cè)量。動(dòng)態(tài)法測(cè)內(nèi)阻：通過(guò)脈沖試驗(yàn)的方法測(cè)試。3）平臺(tái)電壓、平臺(tái)容量影響因素：原材料性能、電池內(nèi)阻等。平臺(tái)電壓：電池放電過(guò)程中電壓變化最慢的一段時(shí)間鋰電池的電壓。平臺(tái)電壓決定了電池使用中的有效容量大小。平臺(tái)容量：電池放電至平臺(tái)電壓時(shí)的放電容量。當(dāng)前38頁(yè)，總共67頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的分析測(cè)試4）倍率性能（不同電流值下充放電能力評(píng)價(jià)）測(cè)試鋰電池在不同電流值下的充電容量和放電容量，可以了解鋰電池的倍率性能。若純電動(dòng)車(chē)用動(dòng)力電池在使用過(guò)程中一般為0.3C倍率放電時(shí)可以循環(huán)500次，則在0.5C倍率或更高倍率下放電可能直接影響電池的使用壽命。5）循環(huán)壽命影響因素：電極材料、電解質(zhì)溶液、隔膜及制造工藝，電池使用過(guò)程中的溫度、充放電倍率、充放電制度、保護(hù)電路的耗電量、負(fù)載的耗電量等。當(dāng)前39頁(yè)，總共67頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的分析測(cè)試6）擱置性能影響因素：電池制造工藝、材料及存儲(chǔ)條件等。衡量指標(biāo)：荷電保持能力（自放電率）、容量恢復(fù)能力。測(cè)試方法：電池充滿(mǎn)電后擱置28天，檢測(cè)電池自放電情況和容量恢復(fù)情況。當(dāng)前40頁(yè)，總共67頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的分析測(cè)試3.電池成組測(cè)試相似于單體電池的檢測(cè)參數(shù)，電池成組和模塊化使用中的主要參數(shù)仍然包括電壓、內(nèi)阻、容量、循環(huán)壽命等，不同的是測(cè)試時(shí)需要大電流高電壓的測(cè)試設(shè)備，檢測(cè)內(nèi)容和檢測(cè)目的也有所不同，主要檢測(cè)電池模塊的動(dòng)態(tài)容量、功率密度、電壓一致性、內(nèi)阻一致性、倍率充放電性能、循環(huán)壽命、擱置和存儲(chǔ)性能等。當(dāng)前41頁(yè)，總共67頁(yè)。典型測(cè)試設(shè)備簡(jiǎn)介1.設(shè)備概況XP-EVBT400-150型動(dòng)力電池測(cè)試系統(tǒng)具有測(cè)試精度高、采樣速度高、動(dòng)態(tài)響應(yīng)快、輸出紋波小等特點(diǎn)。設(shè)備結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊，可靠性高，安全性好。該設(shè)備由電源柜和采樣柜兩部分組成。當(dāng)前42頁(yè)，總共67頁(yè)。電源柜內(nèi)部由前端單元模塊（AFE單元）、后端單元模塊（IVC單元）兩個(gè)核心部件和控制電路組成。前端和后端模塊使用共直流母線技術(shù)減少設(shè)備的EMI干擾，提高了測(cè)控精度，節(jié)約了設(shè)備所占用的空間，節(jié)省了電能，避免了設(shè)備的重復(fù)性投入。采樣柜主要由溫度采集模塊、電壓采集模塊等組成，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力電池電壓、電流、溫度等各種參數(shù)測(cè)采集功能。當(dāng)前43頁(yè)，總共67頁(yè)。設(shè)備充分考慮了各種使用場(chǎng)合的需要，在安全上具有反接保護(hù)、漏電保護(hù)、短路保護(hù)、過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、欠壓保護(hù)、自動(dòng)負(fù)載連接和斷開(kāi)、緊急情況下切斷開(kāi)關(guān)等多重防護(hù)。設(shè)備外接啟動(dòng)、運(yùn)行、故障、急停等操作手柄和按鈕，硬件操作簡(jiǎn)單方便。配套的測(cè)試軟件界面友好，可實(shí)時(shí)查看電池?cái)?shù)據(jù)的細(xì)微變化，精確捕捉電壓、電流的變化細(xì)節(jié)，多樣的工步設(shè)置方案可滿(mǎn)足復(fù)雜工步設(shè)置需要，具有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理、報(bào)表輸出、曲線數(shù)據(jù)分析等功能。當(dāng)前44頁(yè)，總共67頁(yè)。2.設(shè)備功能1）BMS功能測(cè)試及校驗(yàn)；2）模擬工況測(cè)試；3）倍率性能測(cè)試；4）溫度分布測(cè)試；5）汽車(chē)系統(tǒng)性能測(cè)試；6）電電混合測(cè)試（用于多能源混合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)）。當(dāng)前45頁(yè)，總共67頁(yè)。3.設(shè)備內(nèi)部模塊說(shuō)明設(shè)備的電源柜內(nèi)部包括AFE與軟啟動(dòng)、IVC、控制單元、380V接入及指示燈等部件。采樣柜主要由電壓采集板、溫度采集板、電源模塊、負(fù)載接入、中間控制板和以太網(wǎng)接口等部件組成。當(dāng)前46頁(yè)，總共67頁(yè)。當(dāng)前47頁(yè)，總共67頁(yè)。鋰離子動(dòng)力電池的應(yīng)用(1)在便攜式電器方面的應(yīng)用目前移動(dòng)電話、筆記本電腦、微型攝像機(jī)等需要便攜式電源的用電器已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的一部分在其電源方面，無(wú)一例外地選擇鋰離子電池作為市場(chǎng)的主流。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球手機(jī)產(chǎn)量每年近10億部，全球每年生產(chǎn)筆記本電腦約14億臺(tái)，形成了龐大的鋰離子電池應(yīng)用市場(chǎng)在此領(lǐng)域，鈷酸鋰、錳酸鋰鋰離子電池占有主導(dǎo)地位。當(dāng)前48頁(yè)，總共67頁(yè)。(2)在交通行業(yè)的應(yīng)用在電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)方面，鋰離子動(dòng)力電池已經(jīng)成為主流。在國(guó)內(nèi)眾多汽車(chē)研制和生產(chǎn)企業(yè)開(kāi)發(fā)的電動(dòng)汽車(chē)半數(shù)以上車(chē)型采用了鋰離子電池，并有逐步擴(kuò)大的趨勢(shì)。國(guó)際上，已經(jīng)宣布進(jìn)入市場(chǎng)銷(xiāo)售的純電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)，如日產(chǎn)公司的LEAF、三菱公司的i-MIEV以及通用公司的VOLT均采用了鋰離子電池系統(tǒng)。當(dāng)前49頁(yè)，總共67頁(yè)。(3)在軍事裝備及航空航天事業(yè)中的應(yīng)用在軍事裝備中，鋰離子電池主要用做動(dòng)力起動(dòng)電源、無(wú)線通信電臺(tái)電源、微型無(wú)人駕駛偵察飛機(jī)動(dòng)力電源等，此外，諸如激光瞄準(zhǔn)器、夜視器、飛行員救生電臺(tái)電源、船示位標(biāo)電源等現(xiàn)在也普遍采用鋰離子電池。在航天領(lǐng)域，鋰離子電池已經(jīng)用于地球同步軌道衛(wèi)星和低軌道通信衛(wèi)星，作為發(fā)射和飛行中校正、地面操作的動(dòng)力。當(dāng)前50頁(yè)，總共67頁(yè)。(4)其他鋰離子電池應(yīng)用由于自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和特殊的工作原理，決定了其原材料豐富、環(huán)保、比容量高、循環(huán)性能和安全性能好等特點(diǎn)，在醫(yī)療行業(yè)(例如，助聽(tīng)器、心臟起搏器等)、石化行業(yè)(例如，采油動(dòng)力負(fù)荷調(diào)整)、電力行業(yè)(例如，儲(chǔ)能電源)等均具有廣闊的應(yīng)用前景。其在追求能源綠色化的今天，具有更加重要的意義。當(dāng)前51頁(yè)，總共67頁(yè)。當(dāng)前52頁(yè)，總共67頁(yè)。鋰離子電池在電動(dòng)汽車(chē)上的應(yīng)用實(shí)例1.日產(chǎn)LEAF日產(chǎn)汽車(chē)公司2009年8月發(fā)布量產(chǎn)純電動(dòng)汽車(chē)leaf車(chē)型，截至2013年9月底為止，Leaf全球累計(jì)銷(xiāo)售量達(dá)83,000臺(tái)，其中Leaf在日本市場(chǎng)的累計(jì)銷(xiāo)售量達(dá)30,000臺(tái)。該車(chē)采用層疊式緊湊型鋰離子電池供電，電池容量24千瓦·時(shí)，位于車(chē)輛底部、座椅下方，輸出功率90千瓦（以上），能量密度140瓦時(shí)/千克，功率密度2.5千瓦/千克，電池單元數(shù)量48個(gè)，50千瓦直流快速充電（0~80%）只需不到30分鐘，家庭200伏交流充電則需8小時(shí)。當(dāng)前53頁(yè)，總共67頁(yè)。日產(chǎn)Leaf純電動(dòng)汽車(chē)共48組錳酸鋰電池，功率90千瓦當(dāng)前54頁(yè)，總共67頁(yè)。三菱i-MiEV純電動(dòng)汽車(chē)2.三菱i-MiEV三菱汽車(chē)公司“i-MiEV”純電動(dòng)汽車(chē)也已經(jīng)于2010年開(kāi)始銷(xiāo)售。三菱i-MiEV搭載一臺(tái)47千瓦的電動(dòng)機(jī)，由一組330V鋰電池提供動(dòng)力，行駛距離約為100英里(約合160公里)。這組鋰電池可以利用家用電源進(jìn)行充電，每次充電時(shí)間約為7小時(shí)，為了縮短過(guò)長(zhǎng)的充電時(shí)間。電力公司推出了一個(gè)快充套裝，只需35分鐘就可以充滿(mǎn)電池80%的電量。當(dāng)前55頁(yè)，總共67頁(yè)。三菱i-MiEV純電動(dòng)汽車(chē)鋰離子動(dòng)力電池電池電壓330V當(dāng)前56頁(yè)，總共67頁(yè)。雪佛蘭Volt增程式電動(dòng)汽車(chē)3.雪佛蘭Volt雪佛蘭Volt被稱(chēng)為Extended-RangeElectricVehicle，即增程式電動(dòng)汽車(chē)。它通過(guò)一個(gè)重量為181.4公斤(400磅)的16kWh的T型鋰離子電池組來(lái)儲(chǔ)存電能，該電池組由多個(gè)相連的電池模塊構(gòu)成，總共包含200多個(gè)電池單元。僅使用電力來(lái)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪時(shí)，最多可以行駛40英里。在發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電并給蓄電池充電的情況下，Volt可以行駛數(shù)百英里。Volt在家庭中可以用120V或240V的電源為其充電，每次充電的成本還不如一杯咖啡的價(jià)錢(qián)高。當(dāng)前57頁(yè)，總共67頁(yè)。雪佛蘭Volt增程式電動(dòng)汽車(chē)T型鋰離子電池組純電續(xù)駛里程40英里當(dāng)前58頁(yè)，總共67頁(yè)。力帆620純電動(dòng)車(chē)電池：30kwh磷酸鐵鋰動(dòng)力電池續(xù)航里程：200km最高車(chē)速：120km/h當(dāng)前59頁(yè)，總共67頁(yè)。比亞迪e6當(dāng)前60頁(yè)，總共67頁(yè)。鋰離子電池的失效機(jī)理造成鋰離子電池容量衰退的原因主要有：1)正極材料的溶解。以尖晶石LiMn2O4為例，Mn的溶解是引起LiMn2O4可逆容量衰減的主要原因。2)正極材料的相變化。在LiMn2O4電池中，J-T效應(yīng)所導(dǎo)致的尖晶石結(jié)構(gòu)不可逆轉(zhuǎn)變，也是容量衰減的主要原因之一。3)電解液的分解。在充電的條件下，電解液對(duì)含碳電極具有不穩(wěn)