山东齐王蓄电池自成立以来.始终致力于为全球客户提供高品质、高性能的新能源铅酸电池及锂电池解决方案.我们的研发团队紧跟国际前沿技术、不断创新和突破。在铅酸电池领域拥有专利技术256项,并在锂电池材料、电芯设计、电池管理系统等方面取得了一系列重要成果。

锂电池基础知识简介

锂离子电池已经渗透到现代生活的方方面面,它可以为生活中很多东西(如手机、手表、平板电脑、便携式设备等)提供电源。现简单概要介绍锂电池的基础知识。

1、基础术语

1)C-rate 倍率

指电池充放电时电流与电池标称容量的比率。即描述了电池可以在多快的条件下进行充放电。充放电的倍率不一定相同。

举例:

1C:1小时内把电池全部放完电(充满电)。

0.2C:5小时内把电池全部放完电(充满电)。

5C: 0.2小时内把电池全部放完电(充满电)。

2)Capacity 容量

电池所储存电量。单位是mAh 或 Ah。

结合倍率一起,例如G40E的电池是4800mAh,充电倍率为0.2C.

则表示该电池从空到充满需要5个小时(忽略超低电量时的预充电阶段)。

充电电流为:4800mA*0.2C = 0.96A.

3)BMS 电池管理系统

该系统控制管理电池的充/放电、检测电池的温度和电压、与主机系统相联系、平衡电池电压、管理电池组的安全性能。

4)Cycle 循环

电池完成一个充电-放电的过程称为一个循环。如果电池每次仅用80%的总能量,则锂离子电池的循环寿命可高达数千次。

2、电池的类型

目前商业化的锂离子电芯主要有圆柱形、方形和软包三种类型。

18650圆柱形电芯为目前产量最高的锂离子电芯,我们的G系列监护仪的电池电芯就是这种。

3、电芯串并联

电芯是电池的核心部件,电芯的数量依电池应用不同而在数量上有所差异,但所有的电池都需要以不同方式连接电芯,以达到所需求的电压和功率。

Note:并联的条件非常苛刻,因此,先并联后串联,可以降低对电池一致性的要求。

问:电池三串四并和四并三串有什么区别?

答:电压和容量都不同,串联增加电压,并联增加电流(容量)

1)并联

假设电芯的电压是3.7V,容量是2.4Ah。并联后系统的端电压还是3.7V,但容量增加到7.2Ah。

2)串联

假设电芯的电压是3.7V,容量是2.4Ah。串联后系统的端电压是11.1V,容量不变

我们的G系列监护仪的电池电芯是三串两并共6只18650电芯,电池因而为11.1V,4.8Ah。

特斯拉Model-S轿车使用松下18650电芯,85kWh的电池组约需要7000只电芯。

4、BMS 电池管理系统

电池管理系统是电池组的中心控制单元。

主要防止电池出现过充、过放、温度过高或过低、内部短路等失效模式。还具备检测的功能。

1)均衡管理

电芯在生产过程中会有稍许差异,这种差异看起来很小,但在电池系统开始工作时也许会产生很大的麻烦。

下图中3号电芯会比其他两个电芯早到放电终点,这时候电池就会停止放电,因为继续放电会损坏3号电芯。这就意味着1号和2号里面的电量不能彻底放出,电池组总会有剩余不可用电量遗留下来。随着循环的增加,各个电芯的充放电电量差异会增加。最弱的电芯工作负荷比其他的大,最终导致这个电池过早失效。

  • 被动均衡管理,即将高电量的电芯中多余的能量消耗掉。常用电阻将多余能量转换为热量。
  • 主动均衡管理,即将高电量电芯中多余的能量转给低电量电芯。

2)热管理

锂离子电芯的最佳存储温度为23摄氏度左右。

  • 主动热管理,包括使用气体、液体或制冷剂流经电池内所有电芯来保持温度均衡。
  • 被动热管理,利用电池外包装进行导热和散热。

3)软件控制系统

BMS设计者会在可控的实验室环境中来研究运行的电芯,以了解在不同的条件下电芯是如何工作的,然后将其转换成代码。经过一系列重复步骤,软件设计者有可能最终设计出一个合适的算法来精确地预测电芯在大多数条件下的性能。

大部分制作商将软件作为核心技术。控制软件使用一系列的数学公式、计算方法来理解所有电池在不同时间的各种状态。这个算法通常基于非常复杂的模型,并基于某种体系及结构的电芯。

5、锂电池的使用建议

  • 时刻保持锂电池有电状态。过度放电对电池寿命影响大;
  • 打算长时间不用,要定时给锂电池充电;
  • 发现温度过高时,需要停止使用或增加散热让锂电池降温;
  • 锂电池的寿命是有限的,无论用与不用,两三年后都会衰减很快。买电池需要看生产日期。
山东齐王蓄电池有限公司成立于2008年是目前全国唯一一家集新能源锂电池、铅酸电池、完全自主化研发生产和销售的高新技术企业. 公司厂区位于风景秀美的山东•临沂,公司占地150亩,其中铅酸生产占地110亩,锂电生产占地40亩。拥有多条进口生产线和先进的研发实验室及20余名研发人员。具有年生产500万kVAh各类蓄电池的能力,产品远销:欧盟、南美、东南亚等40多个国家和地区。

磷酸铁锂电池的原理特点

磷酸铁锂性能特别适于作动力方面的应用,所以在名称中加入“动力”两字,即磷酸铁锂动力电池。也有人把它称为“锂铁(LiFe)动力电池”。 1、意义目前用作锂离子电池的正极材料主要有:LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2及LiFePO4。这些组成电池正极材料的金属元素中,钴(Co)最贵,并且存储量不多

磷酸铁锂性能特别适于作动力方面的应用,所以在名称中加入“动力”两字,即磷酸铁锂动力电池。也有人把它称为“锂铁(LiFe)动力电池”。

  1、意义目前用作锂离子电池的正极材料主要有:LiCoO2、LiMn2O4、LiNiO2及LiFePO4。这些组成电池正极材料的金属元素中,钴(Co)最贵,并且存储量不多,镍(Ni)、锰(Mn)较便宜,而铁(Fe)最便宜。正极材料的价格也与这些金属的价格行情一致。因此,采用LiFePO4正极材料做成的锂离子电池应是最便宜的。它的另一个特点是对环境无污染。

  作为充电电池的要求是:容量高、输出电压高、良好的充放电循环性能、输出电压稳定、能大电流充放电、电化学稳定性能、使用中安全(不会因过充电、过放电及短路等操作不当而引起燃烧或爆炸)、工作温度范围宽、无毒或少毒、对环境无污染。采用LiFePO4作正极的磷酸铁锂电池在这些性能要求上都不错,特别在大放电率放电(5~10C放电)、放电电压平稳上、安全上(不燃烧、不爆炸)、寿命上(循环次数)、对环境无污染上,它是最好的,是目前最好的大电流输出动力电池。

  2、结构与工作原理LiFePO4电池的内部结构如图1所示。左边是橄榄石结构的LiFePO4作为电池的正极,由铝箔与电池正极连接,中间是聚合物的隔膜,它把正极与负极隔开,但锂离子Li+可以通过而电子e-不能通过,右边是由碳(石墨)组成的电池负极,由铜箔与电池的负极连接。电池的上下端之间是电池的电解质,电池由金属外壳密闭封装。

  LiFePO4电池在充电时,正极中的锂离子Li+通过聚合物隔膜向负极迁移;在放电过程中,负极中的锂离子Li+通过隔膜向正极迁移。锂离子电池就是因锂离子在充放电时来回迁移而命名的。