動(dòng)力電池梯次利用技術(shù) 課件 6.2單體蓄電池測(cè)試

動(dòng)力電池梯次利用技術(shù)項(xiàng)目六動(dòng)力電池的重組、系統(tǒng)集成及應(yīng)用任務(wù)二單體電池測(cè)試學(xué)習(xí)目標(biāo)一、知識(shí)目標(biāo)1.掌握單體電池容量的測(cè)試方法。2.掌握單體電池內(nèi)阻的測(cè)試方法。3.掌握單體電池循環(huán)壽命的測(cè)試方法。二、技能目標(biāo)1.能正確使用儀器測(cè)量單體電池的容量。2.能正確使用儀器測(cè)量單體電池的內(nèi)阻。3.能正確使用儀器測(cè)量單體電池的循環(huán)壽命。三、素養(yǎng)目標(biāo)1.通過小組分工，提升團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神。2.能遵守技術(shù)規(guī)定，規(guī)范進(jìn)行操作，培養(yǎng)愛崗敬業(yè)精神。3.通過單體性能檢測(cè)，提升職業(yè)素養(yǎng)能力。4.通過實(shí)操反思，提升工作責(zé)任感。5.結(jié)合工具的使用，增強(qiáng)作業(yè)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)通過對(duì)各單體電池在裝配前進(jìn)行容量、內(nèi)阻以及循環(huán)壽命方面的測(cè)試，并挑選出符合設(shè)定規(guī)格要求的單體電池進(jìn)行裝配，保證能夠達(dá)到動(dòng)力電池組的整體穩(wěn)定性和安全性目的，同時(shí)能提高動(dòng)力電池組的使用壽命。上述參數(shù)測(cè)試怎么操作你知道嗎？任務(wù)導(dǎo)入目錄單體電池容量的測(cè)試設(shè)備與測(cè)試方法01.單體電池內(nèi)阻的測(cè)試設(shè)備與測(cè)試方法02.單體電池循環(huán)壽命的測(cè)試設(shè)備與測(cè)試方法03.conents相關(guān)知識(shí)單體電池測(cè)試（容量、內(nèi)阻、循環(huán)壽命）任務(wù)實(shí)施單體電池容量的測(cè)試設(shè)備與測(cè)試方法01PARTONE電池容量是指在一定條件下（包括放電倍率、環(huán)境溫度、終止電壓等），供給電池或者電池放出的電量，即電池存儲(chǔ)電量的大小，是電池另一個(gè)重要的性能指標(biāo)。（一）容量參數(shù)——1.電池容量的定義電池容量容量通常以安培·小時(shí)數(shù)（A·h）或者瓦特·小時(shí)數(shù)（W·h）表示。A·h容量是國內(nèi)外標(biāo)準(zhǔn)中通用容量表示方法，延續(xù)電動(dòng)汽車電池中概念，表示一定電流下電池的放電能力，常用于電動(dòng)汽車電池。理論容量是假定全部活性物質(zhì)參加電池的成流反應(yīng)所能提供的電量。理論容量可根據(jù)電池反應(yīng)式中電極活性物質(zhì)的數(shù)量，按法拉第定律計(jì)算的活性物質(zhì)的電化學(xué)當(dāng)量求出。（1）理論容量（C0）（一）容量參數(shù)額定容量即按照國家或有關(guān)部門規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，保證電池在一定的放電條件（如溫度、放電率、終止電壓等）下放出的最低限度容量。（2）額定容量（C）（一）容量參數(shù)實(shí)際容量是指在實(shí)際應(yīng)用情況下電池實(shí)際放出的電量，它等于放電電流與放電時(shí)間的積分。實(shí)際放電容量受放電率的影響較大，所以常在字母C的右下角以阿拉伯?dāng)?shù)字標(biāo)明放電率，如C20=50A·h，表明在20h放電率下的容量為50A·h，其計(jì)算方法如右：（3）實(shí)際容量（Cx）（一）容量參數(shù)式中：I—放電電流，是放電時(shí)間t的函數(shù)；T—放電至終止電壓所用的時(shí)間。恒定電流放電時(shí)：變電流放電時(shí)：由于內(nèi)阻的存在，以及其他各種原因，活性物質(zhì)不可能完全被利用，即活性物質(zhì)的利用率總是小于1，電池的實(shí)際容量、額定容量總是低于理論容量。電池的實(shí)際容量與放電電流密切相關(guān)，大電流放電時(shí)，電極的極化增強(qiáng)，內(nèi)阻增大，放電電壓下降很快，電池的能量效率降低，因此實(shí)際放出的容量較低。（3）實(shí)際容量（Cx）（一）容量參數(shù)式中：m1—放出實(shí)際容量時(shí)消耗的活性物質(zhì)的質(zhì)量；m—活性物質(zhì)的質(zhì)量?；钚晕镔|(zhì)的利用率定義為：剩余容量是指在一定放電倍率下放電后，電池剩余的可用容量。剩余容量的估計(jì)和計(jì)算受到電池前期應(yīng)用的放電率、放電時(shí)間等因素以及電池老化程度、應(yīng)用環(huán)境等多種因素影響，所以在準(zhǔn)確估算上存在一定的困難。（4）剩余容量（一）容量參數(shù)單體電池容量的測(cè)試設(shè)備主要有：電池充放電一體機(jī)、恒溫箱、電池容量測(cè)試儀。（二）使用設(shè)備01放電階段（三）容量檢測(cè)方法——標(biāo)準(zhǔn)流程02擱置階段03充電階段04擱置階段05放電階段流程（1）用專用的電池充放電設(shè)備，在特定溫度條件下，蓄電池以設(shè)定好的電流進(jìn)行放電，至蓄電池電壓達(dá)到技術(shù)規(guī)范或產(chǎn)品說明書中規(guī)定的放電終止電壓時(shí)停止放電。（三）容量檢測(cè)方法蓄電池智能放電測(cè)試儀流程（2）靜置一段時(shí)間，然后再進(jìn)行充電。充電一般分為兩個(gè)階段，先以固定電流恒流充電，至蓄電池電壓達(dá)技術(shù)規(guī)范或產(chǎn)品說明書中規(guī)定的充電終止電壓時(shí)轉(zhuǎn)恒壓充電，此時(shí)充電電流逐漸減小，至充電電流降至某一值時(shí)停止充電。（三）容量檢測(cè)方法充電的兩個(gè)階段流程（3）充電后靜置一段時(shí)間，在設(shè)定好的環(huán)境下以固定的電流進(jìn)行放電，直到放電終止電壓為止，用電流值對(duì)放電時(shí)間進(jìn)行積分計(jì)算出容量（以A·h計(jì)）。（三）容量檢測(cè)方法固定電流放電電池容量測(cè)試儀測(cè)試單體電池容量如圖：（三）容量檢測(cè)方法電池容量測(cè)試儀與測(cè)試方法鋰離子的分類02PARTTWO1.電池內(nèi)阻的定義電池內(nèi)阻指電流通過電池內(nèi)部時(shí)受到阻力，使電池的工作電壓降低，該阻力稱為電池內(nèi)阻。由于電池內(nèi)阻的作用，電池放電時(shí)端電壓低于電動(dòng)勢(shì)和開路電壓。充電時(shí)充電的端電壓高于電動(dòng)勢(shì)和開路電壓。電池內(nèi)阻較小，在許多情況下常常忽略不計(jì)，但電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池常常處于大電流、深放電工作狀態(tài)，內(nèi)阻引起的壓降較大，此時(shí)內(nèi)阻對(duì)整個(gè)電路的影響不能忽略。（一）內(nèi)阻參數(shù)（1）歐姆內(nèi)阻主要由電極材料、電解液、隔膜的內(nèi)阻及各部分零件的接觸電阻組成。與電池的尺寸、結(jié)構(gòu)、電極的成形方式以及裝配的松緊度有關(guān)。（2）極化內(nèi)阻指化學(xué)電源的正極與負(fù)極在電化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行時(shí)由于極化所引起的內(nèi)阻，它是電化學(xué)極化和濃差極化所引起的電阻之和。極化內(nèi)阻與活性物質(zhì)的本性、電極的結(jié)構(gòu)、電池的制造工藝有關(guān)，尤其是與電池的工作條件密切相關(guān)，電池的放電電流和溫度對(duì)其影響很大。VS（一）內(nèi)阻參數(shù)——2.電池內(nèi)阻的分類單體電池內(nèi)阻的測(cè)試設(shè)備主要有：直流放電測(cè)試儀、交流電阻測(cè)試儀等。（二）使用設(shè)備（三）電池內(nèi)阻檢測(cè)方法——1.直流放電內(nèi)阻測(cè)量法根據(jù)物理公式R=U/I，測(cè)試設(shè)備讓電池在短時(shí)間內(nèi)（一般為2～3秒）強(qiáng)制通過一個(gè)很大的恒定直流電流（目前一般使用40A～80A的大電流），測(cè)量此時(shí)電池兩端的電壓，并按公式計(jì)算出當(dāng)前的電池內(nèi)阻。優(yōu)點(diǎn)：精確度較高，控制得當(dāng)?shù)脑?，測(cè)量精度誤差可以控制在0.1％以內(nèi)優(yōu)點(diǎn)直流放電測(cè)試儀的電阻散熱裝置（三）電池內(nèi)阻檢測(cè)方法——1.直流放電內(nèi)阻測(cè)量法（1）只能測(cè)量大容量電池或者蓄電池，小容量電池?zé)o法在2～3秒鐘內(nèi)負(fù)荷40A～80A的大電流；（2）當(dāng)電池通過大電流時(shí)，電池內(nèi)部的電極會(huì)發(fā)生極化現(xiàn)象，產(chǎn)生極化內(nèi)阻。故測(cè)量時(shí)間必須很短，否則測(cè)出的內(nèi)阻值誤差很大；（3）大電流通過電池對(duì)電池內(nèi)部的電極有一定損傷。缺點(diǎn)直流放電測(cè)試儀的電阻散熱裝置（三）電池內(nèi)阻檢測(cè)方法——2.交流壓降內(nèi)阻測(cè)量法（1）精確度較高，測(cè)量精度誤差一般在1％～2％之間。（2）對(duì)電池本身不會(huì)有太大的損害。（3）可以測(cè)量幾乎所有的電池，包括小容量電池。筆記本電池電芯的內(nèi)阻測(cè)量一般都用這種辦法。優(yōu)點(diǎn)交流電阻測(cè)試儀（三）電池內(nèi)阻檢測(cè)方法——2.交流壓降內(nèi)阻測(cè)量法（1）交流壓降測(cè)量法的測(cè)量精度很可能會(huì)受到紋波電流的影響，同時(shí)還有諧波電流干擾的可能。這對(duì)測(cè)量儀器電路中的抗干擾能力是一個(gè)考驗(yàn)。（2）交流壓降測(cè)量法的測(cè)量精度不如直流放電內(nèi)阻測(cè)量法。缺點(diǎn)交流電阻測(cè)試儀體電池循環(huán)壽命的測(cè)試設(shè)備與測(cè)試方法03PARTTHREE電池在使用過程中的容量會(huì)逐漸損失，導(dǎo)致鋰離子電池容量損失原因很多，有材料方面的原因，也有生產(chǎn)工藝方面的因素。一般認(rèn)為，當(dāng)蓄電池用舊到只能充滿原有電容量80％的時(shí)候，就不再適合繼續(xù)做動(dòng)力電池使用，可以進(jìn)行梯次利用、回收、拆解和再生。1.循環(huán)壽命的概念（一）循環(huán)壽命電容量只有原來的80%了，恐怕不能再為人民服務(wù)了......1.循環(huán)壽命的概念按一定測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)電池容量降到某一規(guī)定值以前，電池經(jīng)歷的充放電循環(huán)總次數(shù)，稱為蓄電池的循環(huán)壽命或使用周期。目前常用的蓄電池中，鋅銀電池的循環(huán)壽命最短，一般只有30～100次；鉛酸電池的循環(huán)壽命為300～500次；鋰離子電池的使用周期較長，循環(huán)壽命可達(dá)1000次以上。（一）循環(huán)壽命電池成組應(yīng)用中，動(dòng)力電池單體不一致性、單體所處溫區(qū)不同、車輛的振動(dòng)環(huán)境等都會(huì)對(duì)電池壽命產(chǎn)生影響。電池壽命影響動(dòng)力電池壽命的因素主要包括充放電速率、充放電深度、環(huán)境溫度、存儲(chǔ)條件、電池維護(hù)過程、電流波紋以及過充電量和過充頻度等。（一）循環(huán)壽命——2.使用壽命的影響因素單體電池循環(huán)壽命的測(cè)試設(shè)備主要有：恒溫箱、分容柜、萬用表等。（二）使用設(shè)備將蓄電池充滿電，然后在特定溫度和電流下放電，直到放電容量達(dá)到某一預(yù)先設(shè)定的數(shù)值，如此連續(xù)重復(fù)若干次。再將電池充滿電，將電池放電到放電截止電壓，檢查其容量。如果蓄電池容量小于額定容量的80％則終止試驗(yàn)，充放電循環(huán)在規(guī)定條件下重復(fù)的次數(shù)為循環(huán)壽命數(shù)。（三）循環(huán)壽命檢測(cè)方法充電放電（三）循環(huán)壽命檢測(cè)方法鋰離子電池循環(huán)判定標(biāo)準(zhǔn)循環(huán)次數(shù)電池類型容量衰減率平臺(tái)衰減率電池類型容量衰減率平臺(tái)衰減率20次方形鋼殼和鋁殼電池≤2.5%≤5%圓柱形電池≤4%≤8%50次≤4%≤8%≤6%≤12%100次≤6%≤10%≤8%≤15%200次≤10%≤12%≤12%≤20%300次≤15%≤18%≤18%≤25%500次≤20%≤25%≤25%≤35%單體電池測(cè)試（容量、內(nèi)阻、循環(huán)壽命）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，注意選擇正確的倉位以及單體電池正負(fù)極朝向，如有需要可使用萬用表測(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.單體電池充電存在電壓上限和電壓下限，不同類型電池一般不盡相同，充電和放電時(shí)注意根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行調(diào)整。4.電池內(nèi)阻測(cè)試儀精度較高，在測(cè)量過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)備及工具名稱數(shù)量1電池內(nèi)阻測(cè)試儀1臺(tái)2電池內(nèi)阻測(cè)試儀檢測(cè)線若干條3方形電池1個(gè)4動(dòng)力電池分容柜1臺(tái)5萬用表1臺(tái)6個(gè)人防護(hù)套裝1套第一步第一步Step1二、實(shí)施步驟——1.單體電池容量的測(cè)試步驟1：放置單體電池時(shí)查看標(biāo)示，方形電池正極朝外，啟動(dòng)倉位開關(guān)。步驟2：啟動(dòng)分容控制開關(guān)可看到通道一電壓數(shù)值，證明接觸是否良好，電池安裝是否正確。步驟3：依據(jù)單體電池的規(guī)格，對(duì)電池參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。步驟4：電池進(jìn)行充電，第一階段涓流充電，設(shè)置充電電流數(shù)值和截止數(shù)值對(duì)電池進(jìn)行充電。第二步第二步Step2二、實(shí)施步驟——1.單體電池容量的測(cè)試步驟5：進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的恒流充電和恒壓充電，標(biāo)準(zhǔn)充電電流數(shù)值和截止值電壓數(shù)值，此時(shí)為快速充電階段；恒流充電完成后，設(shè)置標(biāo)椎充電的恒定電壓和截止電流數(shù)值對(duì)電池進(jìn)行恒壓充電。步驟6：當(dāng)電池充電完成后，對(duì)電池進(jìn)行擱置，電池正常擱置時(shí)間為30分鐘之后，設(shè)置標(biāo)準(zhǔn)放電電流和放電截止電壓對(duì)電池進(jìn)行放電。第三步第三步Step3二、實(shí)施步驟——1.單體電池容量的測(cè)試步驟7：以上設(shè)置充放電完成后，對(duì)通道保護(hù)參數(shù)進(jìn)行設(shè)置，需設(shè)置三個(gè)保護(hù)參數(shù)，設(shè)置通道保護(hù)參數(shù)電流上限數(shù)值、電壓下限數(shù)值和電壓上限數(shù)值，設(shè)置完成后，核實(shí)其名義號(hào)為1，選擇啟動(dòng)。當(dāng)循環(huán)一結(jié)束后，讀取電池可用容量。第一步第一步Step1二、實(shí)施步驟——2.單體電池內(nèi)阻的測(cè)試步驟1：打開電池內(nèi)阻測(cè)試儀，檢查電池內(nèi)阻測(cè)試儀各項(xiàng)參數(shù)，將電池內(nèi)阻比較功能關(guān)閉，將電池電壓比較功能關(guān)閉，返回測(cè)量顯示界面。步驟2：使用電池內(nèi)阻測(cè)試儀，連接電池內(nèi)阻測(cè)試儀檢測(cè)線，檢測(cè)線金屬頭不分正負(fù)極。進(jìn)行電池內(nèi)阻測(cè)試儀校檢。第二步第二步Step2二、實(shí)施步驟——2.單體電池內(nèi)阻的測(cè)試步驟3：使用此表筆檢測(cè)時(shí)，注意將表筆中心部分進(jìn)行按壓短接，短接過程中，兩筆接觸內(nèi)阻過大，需進(jìn)行校準(zhǔn)，點(diǎn)擊短路清理，點(diǎn)擊確定，測(cè)量顯示表筆接觸內(nèi)阻正常。步驟4：測(cè)電池內(nèi)阻及電壓，測(cè)的電池內(nèi)阻和電壓在正常范圍內(nèi)，電池測(cè)量正常。步驟5：首先打開電阻比較功能，選擇絕對(duì)值，設(shè)置電阻標(biāo)稱、電阻上限和電阻下限的各個(gè)數(shù)值，然后測(cè)量電池內(nèi)阻。第一步第一步Step1二、實(shí)施步驟——3.單體電池循環(huán)壽命的測(cè)試步驟1：在（20±5）℃的環(huán)境溫度下，將單體電池安裝在分容柜里，以1C的電流放電至2.5V或企業(yè)規(guī)定的放電終止條件，擱置不低于1小時(shí)或企業(yè)規(guī)定