動(dòng)力電池梯次利用技術(shù) 課件 5.2單體蓄電池判別

動(dòng)力電池梯次利用技術(shù)項(xiàng)目五單體蓄電池的篩選任務(wù)二單體蓄電池的判別學(xué)習(xí)目標(biāo)一、知識(shí)目標(biāo)1.掌握單體電池的電壓測(cè)試方法。2.掌握單體電池的充放電測(cè)試方法。3.掌握單體電池余能測(cè)試方法。二、技能目標(biāo)1.能正確使用數(shù)字萬(wàn)用表測(cè)量單體電池的電壓。2.能夠進(jìn)行單體電池的充放電操作。3.能正確測(cè)量單體電池的余能。三、素養(yǎng)目標(biāo)1.鼓勵(lì)學(xué)生獨(dú)立自主操作，提高學(xué)生的動(dòng)手能力。2.通過(guò)實(shí)操，提高技術(shù)運(yùn)用的職業(yè)能力。3.通過(guò)工作頁(yè)的記錄，養(yǎng)成勤于反思，勇于探究的創(chuàng)新人格。4.通過(guò)學(xué)習(xí)本課，提高科技素養(yǎng)。5.通過(guò)電池的性能檢測(cè)，增強(qiáng)安全意識(shí)。6.嚴(yán)格執(zhí)行6S現(xiàn)場(chǎng)管理。學(xué)習(xí)目標(biāo)初步篩選后外觀(guān)良好的電池單體是可以進(jìn)行重組PACK應(yīng)用，但在梯次利用前，需要對(duì)單體電池進(jìn)行性能檢測(cè)，再次分選，性能好單體電池的進(jìn)行重組，性能差的單體電池則進(jìn)行回收處理。你知道單體電池的檢測(cè)方法嗎？任務(wù)導(dǎo)入目錄單體電池的電壓判別方法與設(shè)備01.單體電池的充放電測(cè)試方法與設(shè)備02.單體電池余能測(cè)試方法與設(shè)備03.conents相關(guān)知識(shí)單體電池電壓測(cè)定、充放電測(cè)試、余能測(cè)試任務(wù)實(shí)施單體電池的電壓判別方法與設(shè)備01PARTONE在進(jìn)行余能檢測(cè)之前，需要對(duì)廢舊動(dòng)力蓄電池進(jìn)行判別。電池表面標(biāo)簽清晰的應(yīng)記錄電池基本信息，如標(biāo)稱(chēng)電壓。部分標(biāo)簽破損不確定其種類(lèi)，但仍可檢測(cè)其電壓的動(dòng)力蓄電池，可以檢測(cè)其電壓，以確定其蓄電池種類(lèi)。鋰離子單體電池工作電壓為3.0~4.2V左右鎳氫鎳鎘單體電池工作電壓范圍是1.0到1.4V鉛酸單體電池工作電壓范圍是1.7~2.4V（一）電壓參數(shù)電動(dòng)勢(shì)是反映電源把其他形式的能量轉(zhuǎn)換成電能的物理量，電動(dòng)勢(shì)使電源兩端產(chǎn)生電壓。電池的電動(dòng)勢(shì)是熱力學(xué)的兩極平衡電極電位之差，常用e表示，單位是伏（V）。1.電動(dòng)勢(shì)（一）電壓參數(shù)電動(dòng)勢(shì)類(lèi)似于勢(shì)能開(kāi)路電壓是指在開(kāi)路狀態(tài)下（幾乎沒(méi)有電流通過(guò)時(shí)），電池的正極電極電位與負(fù)極電極電位之差。電池的開(kāi)路電壓取決于電池正負(fù)極材料的活性、電解質(zhì)和溫度條件等，而與電池的幾何結(jié)構(gòu)和尺寸大小無(wú)關(guān)。2.開(kāi)路電壓（一）電壓參數(shù)額定電壓也稱(chēng)公稱(chēng)電壓或標(biāo)稱(chēng)電壓，額定電壓針對(duì)具體設(shè)備而言，由制造廠(chǎng)制定，通常指的是設(shè)備可以長(zhǎng)時(shí)間正常工作的最大電壓。不同電化學(xué)類(lèi)型的電池單體額定電壓是不同的，根據(jù)額定電壓也能區(qū)分電池的化學(xué)體系。3.額定電壓（一）電壓參數(shù)常用不同電化學(xué)體系電池的單體額定電壓值電池類(lèi)型單體額定電壓/V鉛酸電池（VRLA）2.0鎳鎘電池（Ni-Cd）1.2鎳鋅電池（Ni-Zn）1.6鎳氫電池（Ni-MH）1.2鋅空氣電池（Zn/Air）1.2鋁空氣電池（Al/Air）1.4鈉氯化鎳電池（Na/NiCl2）2.5鈉硫電池（Na/S）2.0錳酸鋰電池（LiMn2O4）3.7磷酸鐵鋰電池（LaFePO4）3.2式中：—電池的工作電流；—電池的電動(dòng)勢(shì)；Rf—極化內(nèi)阻；R?—?dú)W姆內(nèi)阻。（一）電壓參數(shù)工作電壓是指電池在接通負(fù)載放電過(guò)程中所顯示出的電壓，又稱(chēng)負(fù)荷（負(fù)載）電壓或放電電壓。在電池放電初始時(shí)刻，即開(kāi)始有工作電流時(shí)的電壓稱(chēng)為初始電壓。4.工作電壓例如，此圖表示電池放電終止電壓為1.70V（一）電壓參數(shù)放電終止電壓也稱(chēng)為放電截止電壓，是指電池在放電時(shí)，電壓下降到不宜再繼續(xù)放電的最低工作的電壓值。由于對(duì)電池的容量和壽命要求的不同，以及不同的電池類(lèi)型和放電條件，各種電池規(guī)定的放電終止電壓也不同。5.放電終止電壓（二）使用設(shè)備單體電池的電壓判別使用設(shè)備主要有單體電壓檢測(cè)線(xiàn)與檢測(cè)電阻陣列（三）檢測(cè)方法單體電壓檢測(cè)用電阻陣列取單體電壓值，每個(gè)單體的正極和負(fù)極引出檢測(cè)線(xiàn)，連接到電阻陣列對(duì)應(yīng)的電阻前1.模組中單體電池電壓判別單體電壓檢測(cè)接點(diǎn)（一）電壓參數(shù)由控制板上的測(cè)量電路按順序接通檢測(cè)電阻和單體電壓檢測(cè)接點(diǎn)，這樣在檢測(cè)電阻上就可以取出某個(gè)單體的電壓值5.放電終止電壓已經(jīng)從電池包中拆解出的電池單體直接用數(shù)字萬(wàn)用表或者電池內(nèi)阻測(cè)試儀直接測(cè)量電壓，如圖。測(cè)量電池電壓數(shù)值與設(shè)置電壓的參考值比較是否一致，依照NEDC標(biāo)準(zhǔn)，一次性電池電壓差應(yīng)在50毫伏以?xún)?nèi)。通過(guò)電池內(nèi)阻測(cè)試儀挑選電壓一致性良好的電池，從而挑選出電壓在可用范圍內(nèi)的電池。2.單體電池電壓檢測(cè)（三）檢測(cè)方法左為萬(wàn)用表，右為電池內(nèi)阻測(cè)試儀單體電池的充放電測(cè)試方法與設(shè)備02PARTTWO實(shí)驗(yàn)室中常采用恒流充電(CC)、恒流-恒壓充電(CC-CV)、恒壓充電(CV)、恒流放電(DC)對(duì)電池充放電行為進(jìn)行測(cè)試分析，而階躍式充放電模式則多用于直流內(nèi)阻、極化和擴(kuò)散阻抗性能的測(cè)試。正極電池充放電模式包括恒流充電、恒壓充電、恒流放電、恒阻放電、混合式充放電以及階躍式等不同模式充放電。鋰離子單體電池結(jié)構(gòu)負(fù)極（一）使用設(shè)備單體電池的充放電測(cè)試所使用的設(shè)備主要有：動(dòng)力電池組裝實(shí)訓(xùn)臺(tái)、數(shù)字萬(wàn)用表、絕緣測(cè)試儀、絕緣防護(hù)用品、絕緣工具套裝、常規(guī)工具套裝、分容柜等?！峨妱?dòng)汽車(chē)用動(dòng)力蓄電池電性能要求及試驗(yàn)方法》(GB/T31486-2015)，該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定室溫下,單體蓄電池先以1I1(A)電流放電至企業(yè)技術(shù)條件中規(guī)定的放電終止電壓，擱置1h(或企業(yè)提供的不大于1h的擱置時(shí)間)，然后按企業(yè)提供的充電方法進(jìn)行充電。1.測(cè)試方法（二）單體電池充電方法《電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力蓄電池電性能要求及試驗(yàn)方法》若企業(yè)未提供充電方法，則依據(jù)以下方法充電：（1）對(duì)于鋰離子蓄電池，以1Ι1(A)電流恒流充電至企業(yè)技術(shù)條件中規(guī)定的充電終止電壓時(shí)轉(zhuǎn)恒壓充電，至充電電流降至0.05Ι1(A)時(shí)停止充電,充電后擱置1

h(或企業(yè)提供的不高于1

h的擱置時(shí)間)。（2）對(duì)于金屬氫化物鎳蓄電池，以1Ι1(A)電流恒流充電1

h，然后再以0.2Ι1充電1

h，充電后靜置1

h(或企業(yè)提供的不大于1

h的靜置時(shí)間)。1.測(cè)試方法（二）單體電池充電方法《電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力蓄電池電性能要求及試驗(yàn)方法》鋰離子電池充電方式是限壓恒流。檢測(cè)待充電電池的電壓，若監(jiān)測(cè)單體電壓低于3V，要先進(jìn)行預(yù)充電，充電電流為設(shè)定電流的1/10，電壓升到3V后，進(jìn)入標(biāo)準(zhǔn)充電過(guò)程。充電曲線(xiàn)如圖4-2-4所示。下面以18650三元鋰電池為例分析充電過(guò)程：（二）單體電池充電方法涓流充電恒流充電恒壓充電充電終止階段1階段3階段42.單體電池充電過(guò)程階段2涓流充電是先對(duì)完全放電的電池單元進(jìn)行預(yù)充(恢復(fù)性充電)。在電池電壓低于3V左右時(shí)采用涓流充電，涓流充電電流是恒流充電電流的1/10即0.1C1(單體恒流充電電流為2200mA，涓流充電電流為220mA)。單體電池充電曲線(xiàn)圖涓流充電恒流充電恒壓充電充電終止階段1階段3階段42.單體電池充電過(guò)程階段2當(dāng)電池電壓上升到涓流充電閾值以上時(shí)，提高充電電流進(jìn)行恒流充電。恒流充電的電流在0.2C1至1.0C1之間。電池電壓隨著恒流充電過(guò)程逐步升高，視電池正極材料設(shè)定此電壓為3.0-4.2V。單體電池充電曲線(xiàn)圖涓流充電恒流充電恒壓充電充電終止階段1階段3階段42.單體電池充電過(guò)程階段2當(dāng)電池電壓上升到4.2V時(shí)，恒流充電結(jié)束，開(kāi)始恒壓充電階段。電流根據(jù)電芯的飽和程度，隨著充電過(guò)程的繼續(xù)充電電流由最大值慢慢減少，當(dāng)減小到0.01C1時(shí)，認(rèn)為充電終止。單體電池充電曲線(xiàn)圖涓流充電恒流充電恒壓充電充電終止階段1階段3階段42.單體電池充電過(guò)程階段2有兩種充電終止方法：采用最小充電電流判斷或采用定時(shí)器或者兩者的結(jié)合。最小電流法監(jiān)視恒壓充電階段的充電電流，并在充電電流小于0.02C1時(shí)終止充電。第二種方法從恒壓充電階段開(kāi)始時(shí)計(jì)時(shí)，持續(xù)充電兩個(gè)小時(shí)后終止充電過(guò)程。單體電池充電曲線(xiàn)圖3.單體電池的放電過(guò)程當(dāng)電池荷電狀態(tài)（SOC）大于20%時(shí)，靜置5min，然后以3C電流恒流放電至2.5V，轉(zhuǎn)入恒壓放電，如圖。接近終止電壓時(shí)停止放電馬尾下降階段電化學(xué)平衡放電初始，電壓陡然跌落單體電池余能測(cè)試方法與設(shè)備03PARTTHREE（一）使用設(shè)備單體電池的充放電測(cè)試所使用的設(shè)備主要有：動(dòng)力電池組裝實(shí)訓(xùn)臺(tái)、數(shù)字萬(wàn)用表、絕緣測(cè)試儀、絕緣防護(hù)用品、絕緣工具套裝、常規(guī)工具套裝、分容柜等。根據(jù)《車(chē)用動(dòng)力電池回收利用余能檢測(cè)》國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)檢測(cè)流程包括外觀(guān)檢查（檢查電池外觀(guān)）、信息采集（采集銘牌上的信息）、電壓判別（測(cè)量電池電壓，判別極性）、測(cè)定首次充放電電流（Ic）和五小時(shí)率放電電流（I5）、測(cè)量電池剩余容量等步驟。1.檢測(cè)流程（二）單體電池余能測(cè)試余能檢測(cè)流程對(duì)于通過(guò)外觀(guān)和測(cè)量電壓仍不能確定其種類(lèi)的動(dòng)力蓄電池，則需要進(jìn)行充放電試驗(yàn)進(jìn)行判別。：（1）測(cè)定首次充放電電流Ic余能檢測(cè)之前需測(cè)定首次充放電電流。對(duì)于有標(biāo)簽且可直接從標(biāo)簽上獲得標(biāo)稱(chēng)電壓、標(biāo)稱(chēng)容量或標(biāo)稱(chēng)能量等信息的電池單體，按照表中的公式計(jì)算首次充放電電流Ic，計(jì)算中注意各參數(shù)的單位。2.余能檢測(cè)方法首次充放電電流Ic計(jì)算公式（二）單體電池余能測(cè)試電池類(lèi)型有標(biāo)簽無(wú)標(biāo)簽軟包鋰離子蓄電池Ic=Cn/5或Ic=Wn/5UIc=0.0066*m+0.8321鋼殼、鋁殼或塑料殼鋰離子蓄電池Ic=Cn/5或Ic=Wn/5UIc=0.0070*m-0.6656金屬氫化物鎳蓄電池Ic=Cn/5或Ic=Wn/5UIc=0.0108*m-0.0757Cn—標(biāo)稱(chēng)容量，單位是安時(shí)（A*h）Wn—標(biāo)稱(chēng)能量，單位是瓦時(shí)（W*h）U—標(biāo)稱(chēng)電壓，單位是伏特（V）Ic—蓄電池單體首次充電電流，單位安培（A）對(duì)于標(biāo)簽損毀嚴(yán)重?zé)o法識(shí)別的蓄電池，可以按照表中公式，根據(jù)電池單體質(zhì)量計(jì)算首次充電電流Ic2.余能檢測(cè)方法標(biāo)簽完好

標(biāo)簽破損（二）單體電池余能測(cè)試（2）確定五小時(shí)率放電電流I5接著，在I5的確定中，用電性能檢測(cè)儀以首次充放電電流恒流方式進(jìn)行充放電試驗(yàn)，按式以下計(jì)算I5：2.余能檢測(cè)方法（二）單體電池余能測(cè)試式中：I5—5h率放電電流(A)；Cf—以首次充放電電流恒流放電測(cè)得蓄電池容量(A?h)。（二）單體電池余能測(cè)試電池單體分別按照上述流程進(jìn)行測(cè)定首次充放電電流（Ic）和五小時(shí)率放電電流（I5）后，再進(jìn)行余能檢測(cè)，首先對(duì)電池按標(biāo)準(zhǔn)方式充電，然后按表4-2-3所示標(biāo)準(zhǔn)方式進(jìn)行放電測(cè)試，最后計(jì)算余能。電池類(lèi)型充電放電鋰離子電池單體以I5恒流充電至充電終止電壓后轉(zhuǎn)恒壓充電，至充電電流降至0.05I5時(shí)停止充電，靜置1小時(shí)讓電池單體在25℃±2℃溫度下，以I5

恒流放電直到放電終止電壓，計(jì)算放電容量，重復(fù)以上操作5次，取最后三次的平均值，得到的電池放電容量即為單體電池的余能。金屬氫化物鎳蓄電池按照I5恒流充電5小時(shí)，然后以0.2I5充電1小時(shí)，靜置1小時(shí)備用國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)范的電池余量檢測(cè)流程單體電池電業(yè)測(cè)定、充放電測(cè)試、余能測(cè)試任務(wù)實(shí)施（二）場(chǎng)地設(shè)備準(zhǔn)備任務(wù)實(shí)施前需要做好場(chǎng)地防護(hù)準(zhǔn)備以及檢查實(shí)訓(xùn)場(chǎng)地和設(shè)備設(shè)施是否及存在安全隱患。一、任務(wù)準(zhǔn)備1.將單體電池放置在分容柜上，注意選擇正確的倉(cāng)位以及單體電池正負(fù)極朝向，如有需要可使用萬(wàn)用表測(cè)量確定正負(fù)極。2.分容柜在進(jìn)行充放電時(shí)，是不支持串聯(lián)充放電，分容柜單通道限壓5V、限流20A，注意設(shè)置電池保護(hù)參數(shù)。3.穿戴好絕緣手套。4.萬(wàn)用表在測(cè)量過(guò)程中表頭不得有臟物，可能會(huì)影響測(cè)量精度。（三）安全防護(hù)準(zhǔn)備表：設(shè)備及工具準(zhǔn)備（一）設(shè)備及工具準(zhǔn)備序號(hào)設(shè)備及工具名稱(chēng)數(shù)量1分容柜1臺(tái)2方形單體電池1個(gè)3數(shù)字萬(wàn)用表1臺(tái)4個(gè)人防護(hù)套裝1套第一步第一步Step1二、實(shí)施步驟——1.單體電池的電壓測(cè)定第一步：首先將黑表筆插進(jìn)“com”孔，紅表筆插進(jìn)“VΩ”。（注意：表盤(pán)上的數(shù)值均為最大量程，“V－”表示直流電壓檔，“V～”表示交流電壓檔，“A”是電流檔）。第二步第二步Step2二、實(shí)施步驟——1.單體電池的電壓測(cè)定第二步：先將萬(wàn)用表的正負(fù)極表頭直接接觸，將萬(wàn)用表較零。第三步第三步Step3二、實(shí)施步驟——1.單體電池的電壓測(cè)定第三步：將檔位調(diào)至直流電壓檔，把旋鈕選到比估計(jì)值大的量程。第四步第四步Step4二、實(shí)施步驟——1.單體電池的電壓測(cè)定第四步：接著將紅黑表筆接電池兩端，注意紅正黑負(fù)，保持接觸穩(wěn)定。數(shù)值可以直接從顯示屏上讀取，若顯示為“1.”，則表明量程太小，那么就要加大量程后再次測(cè)量。如果在數(shù)值左邊出現(xiàn)“-”，則表明表筆極性與實(shí)際電源極性相反，此時(shí)紅表筆接的是負(fù)極。第一步第一步Step1二、實(shí)施步驟——2.單體電池的充放電測(cè)試步驟1：放置單體電池時(shí)查看標(biāo)識(shí)，方形電池正極朝外。步驟2：?jiǎn)?dòng)倉(cāng)位開(kāi)關(guān)。可看到通道一有電壓，證明接觸良好，電池安裝正確。步驟3：長(zhǎng)按通道一，出現(xiàn)圓形光圈后松開(kāi)，點(diǎn)擊啟動(dòng)，調(diào)整出設(shè)置參數(shù)界面。步驟4：將充電截止電壓設(shè)置為3.65V，充電的電流為10A。第二步第二步Step2二、實(shí)施步驟