30 Ah-1.2 V方形MH-Ni动力电池性能

电动汽车用动力电池系统安全性设计-0901..

电动汽车用动力锂离子电池系统 安全性设计 拟稿：张建华 2014、7、31

目录 1、序言 2、锂离子电芯安全特性 3、几种锂离子电芯安全特性分析 4、由锂离子电芯组成的电池PACK的安全性特性分析 5、锂离子电池PACK安全性设计 6、结论

一、序言 1、特斯拉电动汽车六次碰触起火事件 7月4日，在一起离奇的盗窃事件中，特斯拉意外成为了主角。一名身份未明的男子7月4日早间盗窃ModelS汽车后，引发警方的高速追逐。该男子随后在西好莱坞撞上多辆汽车，并在撞击路灯后解体成两半，引发电池着火。7月7日，特斯拉表示，该公司将调查在高速追逐中因碰撞而解体成两半，并着火的ModelS汽车残骸。 从2013年下半年开始，特斯拉已经发生了六起起火事件。其中两起是行驶中车辆自燃，两起是碰撞起火，原因是车主驶过路面上的残骸致使电池箱被刺穿后起火，有一起在充电时发生，还有一起原因不明。 1）11月6日，据海外网站报道，一辆特斯拉Model S电动车在美国田纳西州纳什维尔附近再度遭遇起火事故，车头几乎全部烧毁。 2）10月1日，一辆Model S撞上了路中的金属残片引发事故着火燃烧,车辆前部的一块电池包起火。 3）10月18日中旬，在墨西哥，一辆高速行驶特斯拉Model S撞到了一堵混凝土墙，紧接着又撞上了一棵大树，随后起火燃烧。 结论：汽车底盘在受到猛烈冲击变形后会产生着火事故； 底盘受到猛烈冲击类似于挤压和针刺的综合测试。

2、比亚迪e6着火事件 2012年5月26日凌晨3时08分，深圳滨海大道西行侨城东路段发生的一起重大交通事故，让电动汽车的安全问题成为了全世界关注的焦点。当时，一男子载三女驾驶一辆红色日产GT-R跑车，高速撞上两辆同方向行驶的出租车。其中一辆比亚迪E6电动出租车起火燃烧，一名男性出租车司机连同两名女性乘客被困火中当场死亡。 涉及各领域的13名知名专家，包括电动汽车整车及动力系统、部件安全、结构安全、汽车碰撞、电子电气安全、动力电池、汽车交通事故鉴定、火灾调查、材料燃烧特性等专业领域。专家分别来自中国汽车技术研究中心、交通运输部、科学研究院、公安部天津消防研究所、广东省消防总队、北方车辆研究所、S MG等，进行为期70天的调查。 专家组得到的结论是：电池没爆炸，着火起因是e6受到两次严重碰撞，车身后部及电池托盘严重变形、动力电池组和高压配电箱受到严重挤压，导致部分动力电池破损短路、高压配电箱内的高压线路与车体之间形成短路，产生电弧，引燃内饰材料及部分动力电池等可燃物质。e6的动力电池系统在整车上的安装布局、绝缘防护及高压系统等方面设计合理，“整车安全未见设计缺陷”。 结论： 汽车底盘在受到猛烈冲击变形后会产生着火事故； 底盘受到猛烈冲击类似于挤压和针刺的综合测试。

(完整版)磷酸铁锂动力电池特性及应用(精)

磷酸铁锂动力电池特性及应用 自锂离子电池问世以来，围绕它的研究、开发工作一直不断地进行着，上世纪90年代末又开发出锂聚合物电池，2002年后则推出磷酸铁锂动力电池。 锂离子电池内部主要由正极、负极、电解质及隔膜组成。正、负极及电解质材料不同及工艺上的差异使电池有不同的性能，并且有不同的名称。目前市场上的锂离子电池正极材料主要是氧化钴锂(LiCoO2)，另外还有少数采用氧化锰锂(LiMn2O4)及氧化镍锂(LiNiO2)作正极材料的锂离子电池，一般将后两种正极材料的锂离子电池称为“锂锰电池”及“锂镍电池”。新开发的磷酸铁锂动力电池是用磷酸铁锂(LiFePO4)材料作电池正极的锂离子电池，它是锂离子电池家族的新成员。 一般锂离子电池的电解质是液体的，后来开发出固态及凝胶型聚合物电解质，则称这种锂离子电池为锂聚合物电池，其性能优于液体电解质的锂离子电池。 磷酸铁锂电池的全名应是磷酸铁锂锂离子电池，这名字太长，简称为磷酸铁锂电池。由于它的性能特别适于作动力方面的应用，则在名称中加入“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”。 采用LiFePO4材料作正极的意义 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。 作为可充电电池的要求是：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。 LiFePO4电池的结构与工作原理 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

动力锂电池组充放电性能试及SOC评估

武汉理工大学毕业设计（论文）动力锂电池组充放电性能测试及SOC评估 学院（系）：物流工程学院 专业班级：物流自动化专业0903班 学生姓名：张兵强 指导教师：朱宏辉

学位论文原创性声明 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包括任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。 作者签名： 年月日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保障、使用学位论文的规定，同意学校保留并向有关学位论文管理部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权省级优秀学士论文评选机构将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。 本学位论文属于1、保密囗，在年解密后适用本授权书 2、不保密囗。 作者签名：年月日 导师签名：年月日

目录 摘要 (1) Abstract (2) 第1章绪论 (3) 1.1 电动汽车概述 (3) 1.2 动力电池的发展状况 (5) 1.3 课题的研究目的和意义 (6) 1.4主要研究内容 (7) 第2 章锂电池组的特性分析 (8) 2.1磷酸铁锂电池 (8) 2.2工作原理 (8) 2.3电池性能参数 (10) 2.3.1电池容量 (11) 2.3.2电池电压 (12) 2.3.3内阻 (12) 2.3.4充放电倍率 (12) 2.3.5循环使用寿命 (13) 2.4电池性能的主要影响因素 (13) 2.5电池特点及充放电特性 (14) 2.5.1实验设备 (14) 2.5.2电池特点 (14) 2.5.3充电特性 (15) 2.5.4放电特性 (16) 第3章锂电池组SOC估算 (18) 3.1 SOC 定义 (18) 3.2 影响 SOC 的因素 (19) 3.2 常见 SOC 的估计方法 (20) 3.3.1 卡尔曼滤波原理 (21) 3.3.2标准卡尔曼滤波 (22) 3.3.3扩展卡尔曼滤波（EKF）算法 (23) 3.4卡尔曼滤波修正算法 (25) 3.4.1 扩展卡尔曼滤波复合模型 (25) 3.4.2卡尔曼滤波修正算法 (25) 第4章结论与展望 (28) 4.1本文结论 (28) 4.2展望 (28) 致谢 (29) 参考文献 (30)

电动汽车用锂离子动力蓄电池包和系统测试规程

电动汽车用锂离子动力电池包和系统测试规程 范围 本标准规定了电动汽车用锂离子动力电池包和系统基本性能、可靠性和安全性的测试方法。 本标准适用于高功率驱动用电动汽车锂离子动力电池包和电池系统。 规范性引用文件（其中的一部分） 下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅所注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。 GB/T 2423.4-2008 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Db 交变湿热（12h＋12h循环）（IEC 60068-2-30:2005,IDT） GB/T 2423.43-2008 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法振动、冲击和类似动力学试验样品的安装(IEC 60068-2-47:2005,IDT) GB/T 2423.56-2006 电工电子产品环境试验第2部分：试验方法试验Fh：宽带随机振动（数字控制）和导则(IEC 60068-2-64:1993,IDT) GB/T 18384.1-2001 电动汽车安全要求第1部分:车载储能装置（ISO/DIS 6469-1:2000,EQV）GB/T 18384.3-2001 电动汽车安全要求第3部分:人员触电防护（ISO/DIS 6469-3:2000,EQV）GB/T 19596-2004 电动汽车术语（ISO 8713:2002,NEQ） GB/T xxxx.1- xxxx 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第1部分:一般规定(Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment Part 1: General,MOD) GB/T xxxx.3- xxxx 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第3部分：机械负荷(Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment Part 3: Mechanical loads,MOD) GB/T xxxx.4- xxxx 道路车辆电气及电子设备的环境条件和试验第4部分：气候负荷(Road vehicles - Environmental conditions and testing for electrical and electronic equipment Part 4: Climatic loads,MOD) 术语和定义 1.1 蓄电池电子部件 采集或者同时监测蓄电池单体或模块的电和热数据的电子装置，必要时可以包括用于蓄电池单体均衡的电子部件。 注：蓄电池电子部件可以包括单体控制器。单体电池间的均衡可以由蓄电池电子部件控制，或者通过蓄电池控制单元控制。 1.2 蓄电池控制单元 battery control unit （BCU） 控制、管理、检测或计算电池系统的电和热相关的参数，并提供电池系统和其他车辆控制器通讯的电子装置。 1.3 1 / 20

锂离子电池安全性

车用锂离子动力电池系统的安全性剖析 国家大力支持以电动汽车为主的新能源汽车新兴产业。然而以热失控为特征的锂离子电池系统的安全性事故时有发生，困扰着电动汽车的发展。动力电池安全性事故的常见形式及成因是什么？又该采取怎样的防范措施？小编带你一览要点。 1 动力电池安全性问题 锂离子动力电池事故主要表现为因热失控带来的起火燃烧。如表1和图1 所示。 表1 近年发生的锂离子动力电池事故 图1 近年来部分锂离子动力电池事故 锂离子动力电池系统安全性问题表现为3个层次（图2）。 1）电池系统安全性的“演变”。即电池系统长期老化——“演化”（事故1、2、3、5、7）和突发事件造成电池系统损坏——“突变”（事故4、6）。 2）“触发”——锂离子动力电池从正常工作到发生热失控与起火燃烧的转折点。 3）“扩展”——热失控带来的向周围传播的次生危害。

图2 动力电池系统安全性问题的层次 2 动力电池安全性演变 2.1 “演化”与“突变” 电池系统长期老化带来的可靠性降低，演化耗时长，可以通过检测电池系统的老化程度来评估电池系统安全性的变化；相比而言安全性突变难以预测，但是可以通过既有事故的形式来改进电池系统的设计。 2.2 安全性演化机理 电池系统任何部件的老化都可能带来安全事故的触发，如事故1、7。除此之外，电池本身的安全性演化主要表现为内短路的发展。电池内部的金属枝晶生长是造成内短路的主要原因之一。值得一提的是，老化电池的能量密度降低，热失控造成的危害可能会降低；另一方面老化电池更容易发生热失控。 图3 锂离子电池内部金属枝晶的生长与隔膜的刺穿

3 电池安全事故触发 3.1 热失控机理 经过演变过程，电池事故将会进入“触发”阶段。一般在这之后，电池内部的能量将会在瞬间集中释放造成热失控，引发冒烟、起火与爆炸等现象。当然电池安全事故中，也可能不发生热失控，热失控后的电池不一定会同时发生冒烟、起火与爆炸，也可能都不发生，这取决于电池材料发生热失控的机理。 图4、图5与表2展示了某款具有三元正极/PE基质的陶瓷隔膜/石墨负极的25 A·h锂离子动力电池的热失控机理。热失控过程分为了7个阶段。 图4 某款三元锂离子动力电池热失控实验数据（实验仪器为大型加速绝热量热仪，EV-ARC） 图5 某款三元锂离子动力电池热失控不同阶段的机理 表2 某款锂离子动力电池热失控的分阶段特征与机理

介绍动力电池的类型、关键性能指标

新能源汽车发展得如火如荼的今天，相信大家都对纯电动汽车的商家如数家珍，比如国外品牌比较出名的有特斯拉电动汽车、宝马i3等、国内新能源汽车有号称电动汽车领头羊的比亚迪纯电动汽车、还有吉利纯电动汽车及奇瑞电动汽车等。但是，电动汽车最为关键的核心部件——动力电池，大家又了解多少呢？ 关于动力电池，由于内容比较多，我们这里先介绍动力电池的类型、关键性能指标以及三种典型动力电池。 1、动力电池的类型 从系统的角度来说，电池分为化学电池、物理电池和生物电池三大类。 对于我们比较熟悉的化学电池，则是按正负极材料分为锌锰电池系列、镍镉镍氢系列、铅酸系列、锂电池系列等，也就是铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等目前车辆比较常用的动力电池。 另外，物理电池是利用光、热、物理吸附等物理能量发电的电池，如太阳能电池、超级电容器、飞轮电池等。生物电池是利用生物化学反应发电的电池，如微生物电池、酶电池、生物太阳电池等。 2、动力电池的关键性能指标 电池的性能指标主要有电压、容量、内阻、能量、功率、输出效率、自放电率、使用寿命等，根据电池种类不同，其性能指标也有差异。 这么多个性能指标，我们这里暂且介绍一下电压、容量、能量以及功率。 电压

首先，我们介绍一下电池的电压，因为可以电池的电压的大小，判断我们的电池的电量状态。所以电池电压是非常关键的一个性能指标，那么电压分为端电压、开路电压、额定电压、充电终止电压和放电终止电压。这么多电压我们看一下是什么意思。 那么工作电压与开路电压的关系又是什么呢？在电池放电工作状态下，当电流流过电池内部时，需要克服电池的内阻所造成阻力，故工作电压总是低于开路电压，充电时则与之相反。锂离子电池的放电工作电压在3.6V左右。 容量 电池在一定的放电条件下所能放出的电量称为电池的容量。常用单位为安培小时，它等于放电电流与放电时间的乘积。可以分为理论容量、实际容量、标称容量和额定容量等。 例如，锂离子电池规定在常温、恒流(1C)、恒压(4.2V)控制的充电条件下，充电3h、再以0.2C放电至2.75V时，所放出的电量为其额定容量。 能量

动力电池基础知识普及

动力电池基础知识普及 动力电池是纯电动汽车的唯一能量来源，同时也是整车成本较高的一个关键动力总成部件。自电动汽车诞生以来，铅酸电池、镍氢电池以及锂电池等具有较为广泛的应用。 1）最早应用于电动汽车上的是铅酸电池，并且在较长的一段时间内都是电动汽车的主要能源方案，其主要特点是原材料易得、安全耐用、价格低廉，并且技术较为成熟。尤其是20 世纪70 年代以后，密封免维护铅酸电池的出新极大提升了性能水平和使用方便程度，在市场中占据了较大的份额。但是比能量和比功率低是铅酸电池的最大缺点，能量密度大概在35Wh/kg 左右，一般400 次左右的循环寿命也在一定程度上制约了铅酸电池的应用。目前虽然在电动汽车市场上仍有应用，但一般都是局限在对整车性能水平要求不高且注重成本的车型上，如电动自行车以及一些场地用车等。 2）镍氢电池的比能量和比功率均在一定程度上优于铅酸电池，但其价格是同容量铅酸电池的5~8 倍，特性与镍镉电池相似，但不存在镍镉电池的重金属污染问题。快速充电和深度放电的性能较好，效率较高，且无需维护，目前主要是在混合动力汽车中应用较多。不过镍氢电池自放电率较高，且对环境温度较为敏感，尤其是单体电压较低约为 1.2V 左右，对于纯电动汽车来说，往往需串联大量的电池才能满足其高压系统需求，所以在纯电动汽车上的应用相对较少。 3）锂离子电池与其他电池相比，在单体电压、容量、比功率方面具有较大的优势，且可进行大电流充放电、循环充放电性能好、较为安全，目前在纯电动汽车、混合动力汽车以及燃料电池车上均有应用。随着锂电池材料技术以及加工工艺的进一步发展，已逐渐成为国内外电动汽车用动力电池的首选方案。 三类主要电池的性能对比

动力电池基础知识

动力电池PACK总成的系统组成： 1）动力电池模块； 2）结构系统； 3）电气系统； 4）热管理系统； 5）BMS； 动力电池PACK四大工艺： 1）装配工艺：通过螺栓、螺帽、扎带、卡箍、线束抛钉等连接件将五大系统连接到一起，构成一个总成。 2）气密性检测工艺： 1）热管理系统级的气密性检测； 2）PACK级的气密性检测；国际电工委员会（IEC）起草的防护等级系统中规定，动力电池PACK必须要达到IP67等级。 3）软件刷写工艺：软件刷写工艺就是将BMS控制策略以代码的形式刷入到BMS中的CMU 和BMU中，以在电池测试和使用过程中将采集的电池状态信息数据，由电子控制单元进行数据处理和分析，然后根据分析结果对系统内的相关功能模块发出控制指令，最终向外界传递信息。 4）电性能检测工艺：电性能检测分三个环节： 1）静态测试：绝缘检测、充电状态检测、快慢充测试等； 2）动态测试；通过恒定的大电流实现动力电池容量、能量、电池组一致性等参数的评价。3）SOC调整：将电池PACK的SOC调整到出厂的SOC。 SOC: State Of Charge，通俗的将就是电池的剩余电量。 PACK装配工艺中最最最重要的技术： 1、连接方式其实有三种 1）用螺栓、螺帽将线束与继电器等核心零件连接； 2）用抛钉将线束和金属支架连接； 3）用卡扣将低压线束与模组连接 其中靠螺栓、螺帽拧紧连接是动力电池PACK装配过程中用到的最多的连接方式。而拧紧技术也是装配中最最最重要的技术。 拧紧技术是很大的一个课题，本文先讲下拧紧技术的基础知识。 拧紧原理：螺栓插入被连接件，利用螺母或内螺纹拧紧使螺栓拉伸变形，这种弹性变形产生了轴向的拉力，将被夹零件挤压在了一起，称为预紧力，又称夹紧力。 高压线是动力电池PACK的“大动脉血管”，用来传输电流。高压线与模组连接的螺栓若因为拧紧过程异常导致松动或者螺栓断裂，会导致电流无法输出，动力中断，汽车急停。 夹紧力是我们制造过程中想要得到的参数，但是在制造现场直接去测量力是很难操作的。而扭矩（Torque）是很容易测量出的。真正转化为加紧力的扭矩其实只有10%，90%的扭矩用于克服摩擦力。即传说中的：50-40-10原则。

锂电池的安全性设计(标准版)

( 安全管理 ) 单位：_________________________ 姓名：_________________________ 日期：_________________________ 精品文档 / Word文档 / 文字可改 锂电池的安全性设计(标准版) Safety management is an important part of production management. Safety and production are in the implementation process

锂电池的安全性设计(标准版) 为了避免因使用不当造成电池过放电或者过充电，在单体锂离子电池内设有三重保护机构。一是采用开关元件，当电池内的温度上升时，它的阻值随之上升，当温度过高时，会自动停止供电；二是选择适当的隔板材料，当温度上升到一定数值时，隔板上的微米级微孔会自动溶解掉，从而使锂离子不能通过，电池内部反应停止；三是设置安全阀（就是电池顶部的放气孔），电池内部压力上升到一定数值时，安全阀自动打开，保证电池的使用安全性。 有时，电池本身虽然有安全控制措施，但是因为某些原因造成控制失灵，缺少安全阀或者气体来不及通过安全阀释放，电池内压便会急剧上升而引起爆炸。 一般情况下，锂离子电池储存的总能量和其安全性是成反比的，随着电池容量的增加，电池体积也在增加，其散热性能变差，出事故的可能性将大幅增加。对于手机用锂离子电池，基本要求是发生

安全事故的概率要小于百万分之一，这也是社会公众所能接受的最低标准。而对于大容量锂离子电池，特别是汽车等用大容量锂离子电池，采用强制散热尤为重要。 选择更安全的电极材料，选择锰酸锂材料，在分子结构方面保证了在满电状态，正极的锂离子已经完全嵌入到负极炭孔中，从根本上避免了枝晶的产生。同时锰酸锂稳固的结构，使其氧化性能远远低于钴酸锂，分解温度超过钴酸锂100℃，即使由于外力发生内部短路（针刺），外部短路，过充电时，也完全能够避免了由于析出金属锂引发燃烧、爆炸的危险。 另外，采用锰酸锂材料还可以大幅度降低成本。 提高现有安全控制技术的性能，首先要提高锂离子电池芯的安全性能，这对大容量电池尤为重要。选择热关闭性能好的隔膜，隔膜的作用是在隔离电池正负极的同时，允许锂离子的通过。当温度升高时，在隔膜熔化前进行关闭，从而使内阻上升至2000欧姆，让内部反应停止下来。 当内部压力或温度达到预置的标准时，防爆阀将打开，开始进

锂电池各个体系性能参数

钴酸锂 1.钴酸锂的概述 1992年SONY公司商品化锂电池问世，由于其具有工作电压高、能流密度高、循环压寿命长、自放电低、无污染、安全性能好等独特的优势，现已广泛用作移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等的电源。并已在航天、航海、人造卫星、小型医疗仪及军用通讯设备中逐步发展成为主流应用的能源电池。Sony公司推出的第一块锂电池中，正极材料是钴酸锂，负极材料为碳。其中，决定电池的可充电最大容量及开路电压的主要是正极材料。因此我国现有的生产正极材料公司，产品几乎全部是钴酸锂。与钴酸锂同属4伏正极材料的候选体系有镍酸锂和锰酸锂两大系列，这两个系列材料在性能上各有长短，锰酸锂在原料价格上优势明显。但在容量和循环寿命上存在不足。钴酸锂的实际使用比容量为130mAh／g，循环次数可达到300至500次以上：而锰酸锂的实际比容量在100mAh ／g左右，循环次数为100至200次。另外，磷酸铁锂电池有安全性高。稳定性好、环保和价格便宜优势，但是导电性较差，而且振实密度较低。因此其在小型电池应用上没有优势。国内钴酸锂市场需求变化呈现典型的中国市场特征，历史较短，但发展较快，多数企业在很短时间进入，但生产企业规模不大，产品主要集中在中低档。 2002年，国内钴酸锂材料市场需求量为2400吨，大多数产品依靠进口，但随着国内主要生产企业的投产，产能和需求量得到了极大的提升，2006年需求量达到6500吨，2008年需求量接近9000吨。 2001年全球主要生产高性能钴酸锂、氧化钴材料的生产企业是比利时Umicore 公司，美国OMG和FMC公司,日本的SEIMEI和日本化学公司等国外企业。另外台湾地区的台湾锂科科技公司也是重要的生产企业。而国内的生产企业为北京当升科技、湖南瑞翔、中信国安盟固利、北大先行和西安荣华等。这些生产企业有些是从科研机构孵化而来，有些是具有上有资源优势的企业。 2.钴酸锂的材料构成 LiCoO2在目前商业化的锂离子电池中基本上选用层状结构的锂离子二次电池正极材料（钴酸锂）的液相合成工艺，它采用聚乙烯醇（ＰＶＡ）或聚乙二醇（ＰＥＧ）水溶液为溶剂，锂盐、钴盐分别溶解在ＰＶＡ或ＰＥＧ水溶液中，混合后的溶液经过加热，浓缩形成凝胶，生成的凝胶体再进行加热分解，然后在高温下煅烧，将烧成的粉体碾磨、过筛即得到钴酸锂粉。与现有技术相比，本发明具有合成温度低，得到的产品纯度高、化学组成均匀等优点。 3.钴酸锂的制备 1活性钴酸锂的制备方法，其特征是包括以下步骤：以原生钴矿石为原料，制取高纯钴盐溶

动力电池性能参数

动力电池性能参数 一、电性能 (1) 电动势 电池的电动势，又称电池标准电压或理论电压，为电池断路时正负两极间的电位差。电池的电动势可以从电池体系热力学函数自由能的变化计算而得。 (2) 额定电压 额定电压(或公称电压)，系指该电化学体系的电池工作时公认的标准电压。例如，锌锰干电池为 1.5V ，镍镉电池为1.2V ，铅酸蓄电池为2V ，锂离子电池为 (3) 开路电压 电池的开路电压是无负荷情况下的电池电压。开路电压不等于电池的电动势。必须指出，电池的电动势是从热力学函数计算而得到的，而电池的开路电压则是实际测量出来的。 (4) 工作电压 系指电池在某负载下实际的放电电压，通常是指一个电压范围。例如，铅酸蓄电池的工作电压在2V ?1.8V ;镍氢电池的工作电压在 1.5V?1.1V ;锂离子电池的工作电压在 3.6V?2.75V。 (5) 终止电压 系指放电终止时的电压值，视负载和使用要求不同而异。以铅酸蓄电池为例：电动势为2.1V，额定电压为2V，开路电压接近2.15V，工作电压为2V?1.8V，放电终止电压为1.8V?1.5V( 放电终止电压根据放电率的不同，其终止电压也不同)。 (6) 充电电压

系指外电路直流电压对电池充电的电压。般的充电电压要大于电池的开路电压，通常 在一定的范围内。例如，镍镉电池的充电压在1.45V?1.5V ;锂离子电池的充电压在4.1V?4.2V ;铅酸蓄电池的充电压在2.25V?2.5V。 (7) 内阻 蓄电池的内阻包括：正负极板的电阻，电解液的电阻，隔板的电阻和连接体的电阻等。 a. 正负极板电阻 目前普遍使用的铅酸蓄电池正、负极板为涂膏式，由铅锑合金或铅钙合金板栅架和活性物质两部分构成。因此，极板电阻也由板栅电阻和活性物质电阻组成。板栅在活性物质内层，充放电时，不会发生化学变化，所以它的电阻是板栅的固有电阻。活性物质的电阻是随着电池充放电状态的不同而变化的。 当电池放电时，极板的活性物质转变为硫酸铅(PbSO4) ，硫酸铅含量越大，其电阻越大。而电池充电时将硫酸铅还原为铅(Pb) ，硫酸铅含量越小，其电阻越小。 b. 电解液电阻 电解液的电阻视其浓度不同而异。在规定的浓度范围内一旦选定某一浓度后，电解液电 阻将随充放电程度而变。电池充电时，在极板活性物质还原的同时电解液浓度增加，其电阻下降;电池放电时，在极板活性物质硫酸化的同时电解液浓度下降，其电阻增加。 c. 隔板电阻 隔板的电阻视其孔率而异，新电池的隔板电阻是趋于一个固定值，但随电池运行时间的延长，其电阻有所增加。因为，电池在运行过程中有些铅渣和其他沉积物在隔板上，使得隔板孔率有所下降而增加了电阻。

电动汽车用磷酸铁锂动力电池的制作及性能测试_英文_概要

ISSN 1674-8484CN 11-5904/U 汽车安全与节能学报, 2011年, 第2卷第1期J Automotive Safety and Energy, 2011, Vol. 2 No. 1Manufacture and Performance Tests of Lithium Iron Phosphate Batteries Used as Electric Vehicle Power ZHANG Guoqing, ZHANG Lei, RAO Zhonghao, LI Yong (Faculty of Materials and Energy, Guangdong University of Technology, Guangzhou 510006, China Abstract: Owing to the outstanding electrochemical performance, the LiFePO 4 power batteries could be used on electric vehicles and hybrid electric vehicles. A kind of LiFePO 4 power batteries, Cylindrical 26650, was manufactured from commercialized LiFePO 4, graphite and electrolyte. To get batteries with good high-current performance, the optimal content of conductive agent was studied and determined at 8% of mass fraction. The electrochemical properties of the batteries were investigated. The batteries had high discharging voltage platform and capacity even at high discharge current. When discharged at 30 C current, they could give out 91.1% of rated capacity. Moreover, they could be fast charged to 80% of rated capacity in ten minutes. The capacity retention rate after 2 000 cycles at 1 C current was 79.9%. Discharge tests at - 20 ℃ and 45 ℃ also showed impressive performance. The battery voltage, resistance and capaci ty varied little after vibration test. Through the safety tests of nail, no in ? ammation or explosion occurred. Key words: hybrid and electric vehicles; power batteries; lithium iron phosphate; lithium ion batteries; 电动汽车用磷酸铁锂动力电池的制作及性能测试 张国庆、张磊、饶忠浩、李雍

动力电池包仿真评价标准000

动力电池包仿真评价标准 一、目的 合理统一评价我司动力电池包设计阶段的结构刚强度要求，特建立此仿真评价标准。 二、范围 适用于我司动力电池箱体、结构承载件、模组结构件等。 三、方法和评价 动力电池包结构件主要包含电池包箱体结构和电池模组结构，每个电池模组作为基本成组单元，固定于箱体结构中。 考虑电池包结构件的机械性能，对电池包内的结构件需进行惯性力计算、疲劳寿命评估、冲击分析、振动评估和碰撞、挤压等分析计算。（其中X 、Y 、Z 分别为整车的纵向、侧向和垂直方向，g=9.8m/s^2；若涉及约束，电池包约束位置为同装配整车时的安装位置，电池模组的约束位置为同装配电池箱体时的安装位置。） 1. 电池包惯性力计算和疲劳寿命评估需按表1工况要求执行，模组惯性力计算和疲劳寿命评估需按表2工况要求执行，模态分析按约束模态执行。 表1 电池包惯性力仿真工况和疲劳要求 评估要求：去除应力奇异和应力集中点外，电池包和电池模组惯性力计算结构件的最大等效应力m ax σ应低于对应材料的许用应力[]σ，许用应力为材料屈服应力s σ除以安全系数S ，安全系数S 取值为1.5-2.0，非特殊要求下，值取1.5。 []S /max σσ= 箱体最大位移不使模组受额外挤压，模组最大位移不会使连接极片受力和额外挤压电芯；结构疲劳寿命计算循环次数要求不低于十万次。 模态分析电池包首阶固有频率不低于25Hz ，模组首阶固有频率不低于

30Hz。 2.电池包和电池模组冲击分析需按表3工况要求执行。（GB/T31467- 3.2015） 表3 电池箱体和模组冲击分析工况 σ应不高于对评估要求：电池包和电池模组冲击计算结构件的最大等效应力 m ax σ，或对应冲击次数结束后，结构件的最大塑性变形不高于应材料的屈服应力 s 结构件材料最大塑性变形的80%。 3.电池包振动分析需和电池模组振动分析需按下列工况要求执行。（GB/T31467-3.2015） 1）拟惯性力载荷分析工况，按表2执行。 2）约束模态分析。 3）PSD谱分析，按表4、表5、表6、表7执行。

动力电池基础知识普及

锂电池基础的方方面面介绍 目录 1. 锂电池的构成 2. 锂电池的优缺点 3. 锂电池的分类 4. 常用术语解释 5. 锂电池命名规则 6. 锂电池工艺 7. 锂电池成组和串并联 8. 各种动力电池对比 9. 锂电池模型 10. 锂电池电气特性与关键参数 11. 锂电池保护和管理系统 12. 锂电池应用领域 13. 锂电池相关标准

（一）锂电池的构成 锂电池主要由两大块构成，电芯和保护板PCM（动力电池一般称为电池管理系统BMS），电芯相当于锂电池的心脏，管理系统相当于锂电池的大脑。 电芯主要由正极材料、负极材料、电解液、隔膜和外壳构成，而保护板主要由保护芯片（或管理芯片）、MOS管、电阻、电容和PCB板等构成。 锂电池的产业链结构如下图： 电芯的构成如下面两图所示:

锂电池的PACK的构成如下图所示:

●（二）锂电池优缺点 锂电池的优点很多，电压平台高，能量密度大（重量轻、体积小），使用寿命长，环保。锂电池的缺点就是，价格相对高，温度范围相对窄，有一定的安全隐患（需加保护系统）。 ●（三）锂电池分类 锂电池可以分成两个大类：一次性不可充电电池和二次充电电池（又称为蓄电池）。 不可充电电池如锂二氧化锰电池、锂-亚硫酰胺电池。 二次充电电池又可以分为下面根据不同的情况分类。 1．按外型分：方形锂电池（如普通手机电池）和圆柱形锂电池（如电动工具的18650）；2．按外包材料分：铝壳锂电池，钢壳锂电池，软包电池； 3．按正极材料分：钴酸锂（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）、三元锂（LiNixCoyMnzO2）、磷酸铁锂（LiFePO4）； 4．按电解液状态分：锂离子电池（LIB）和聚合物电池（PLB）； 5．按用途分：普通电池和动力电池。 6．按性能特性分：高容量电池、高倍率电池、高温电池、低温电池等。

磷酸铁锂电池的安全性能研究.docx

磷酸铁锂电池的安全性能研究 电动车应用最基本的要求是保证安全。电池的安全性归根到底体现的是温度问题。任何安全性问题最终的结果就是温度升高直至失控，直至出现安全事故。电池的安全性检测通常包括过充电、过放电、穿刺、挤压、跌落、加热、短路等，在这些情况下，会引起电池温度上升或部分区域温度过高，达到某一底限温度值，大量的热产生由于不能及时被消散引发一系列放热副反应，从而出现热失控。热失控一旦被引发就完全不能停止，直到所有反应物被完全地消耗，在大多数情况下导致电池的破裂，随之伴有火焰和浓烟，有时甚至是电池的爆炸。在锂电池当中，公认的以LiFePO4为正极材料的锂电池具有最好的安全性能。主要是由于LiFePO4在高温条件下的氧保持能力好，即使在超过500℃的高温也不会失氧，比钴酸锂、锰酸锂及三元材料等药高得多。但在滥用条件下，即使LiFePO4为正极的锂电池，也会出现安全性问题。本文主要研究和分析不同的安全性检测条件对磷酸铁锂电池的安全性能检测结果的影响。 安全性问题最终的反映是热量累积或能量短时释放引起的温度迅速升高出现失控。在电池滥用过程中，产生热的原因有以下几个方面：（1）负极SEI膜的分解；（2）负极与电解质的反应；（3）电解液的热分解；（4）电解液在正极的氧化反应；（5）正极的热分解；（6）负极的热分解；（7）隔膜的溶解以及引起的内部短路。电池抵抗各种滥用的能力主要取决于产热和散热的相对速度。当电池的散热速度低于产热速度时，它可能会遭受热失控。 1. 测试对象与设备 2. 试验 3. 结果与分析 3.1过充电 锂离子电池在充电时发生式(1)所示的反应，Li 不完全脱出，生成物为 LiFePO4和 FePO4。LiFePO4—— LiFePO4+ FePO4+ Li +xe 电池过充时，Li+大量脱出，生成的 FePO4增多，引起较大的极化电阻和极化电势，使电池的电压快速升高；过多的锂脱出，极片上的粘结剂被破坏，使正极膏片从集流体上脱离，出现大面积掉膏，脱出的 Li 聚集在负极片上，形成点状白点；电池正极附近的高氧化氛围引起电解液氧化分解使过充电池剩余的电解液较少，电解液分解产生更多的热量和气体，使电池鼓胀加剧，爆炸的可能性加大；LiFePO4在过充时发生了不可逆分解，有氧气和含 Fe 的

动力电池充放电效率测试方法及特性

电动汽车能量流研究需要考虑电池充放电效率的影响，然而目前针对不同充放电模式下的充放电效率研究并不充分，实验方法、测试系统与分析结果仍不具备普遍适用性。因此，本文提出了一种电动汽车充放电效率表征方法和试验方法，并搭建了测试台架系统；在此基础上，针对某款电动汽车动力电池，定量研究了不同充电模式、放电工况下充放电效率的变化规律，从而为整车能量流研究提供了一种有效的动力电池充放电效率测试方法，接下来就为大家详细的讲解一下希望对大家有所帮助。 1 动力电池及其充放电效率 动力电池是电动汽车的能量来源，锂离子电池以其高能量密度和功率密度、长循环寿命、低自放电率等优势，成为电动汽车的首选动力电池；其中，磷酸铁锂电池（LiFePO4）和三元锂离子电池（NCA、NMC）等具有更高的安全性能，因此广泛应用于电动汽车领域。图1 所示为锂离子电池的基本结构与工作原理示意图，其充放电过程是通过Li+在正负极柱之间嵌入和脱出实现的。 2 实验平台和测试方法 实验平台结构包含试验箱、电池模拟器、12V 开关电源、冷却循环水机、上位机等试验仪器及设备。其中，动力电池系统在实验过程中放置于试验箱内，由高压线连接至电池模拟器，通过控制电池模拟器的功率及电流方向，实现动力电

池不同模式下的充放电；同时电池充放电数据通过CAN 总线进行通讯，并上传至上位机系统。实验过程中，电池模拟器及电池管理系统BMS 实时检测动力电池组总电压、单体电压、电池组温度等参数并设置保护措施，从而保证实验过程电池处于安全工作状态。 3 实验及结果分析 实验用动力电池系统采用三元电芯作为单体电池，整体模块标称能量为46kwh。充放电过程中，设置系统总电压、单体电压、温度等参数的安全范围；一旦检测到参数超出上下限安全阈值，将电池模拟器输出电流设置为0，并切断电池模拟器与动力电池系统的连接。 实验过程中，分别采用2.6kw 慢充、6.6kw 定功率充电、快充、1/3C 标准充电（15.3kw）以及1C 充电（46kw）对电池包进行充电，并通过变功率、45kw、6.5kw 、14.9kw 以及28.4kw 等效模拟车辆NEDC 工况、1C 放电、60km/h 等速、90km/h 等速、120km/h 等5 种驾驶工况。 杭州固恒能源科技有限公司从事于新能源汽车后市场领域，专注于动力电池的应用以及循环利用等方面的研发、生产、销售，并提供全套检测维护解决方案的高新技术企业。产品涉及动力电池检测与维护、数据监测与存储、电池模组级单体电池的高效分选以及成组、储能管理系统等设备领域，客户遍及国内各动力电池厂家，新能源汽车厂家、梯次利用回收企业以及储能应用等企业。

锂离子电池安全隐患原因和原理[1]

安全隐患 锂离子电池的安全性问题，不仅与池材料本身性质有关，而且与电池制备技术和使用有关。手机电池频频发生爆炸事件，一方面是由于保护电路失效，但更重要的是在于材料方面并没有根本的解决问题。钴酸锂正极活性材料在小电芯方面是很成熟的体系，但是充满电后，仍旧有大量的锂离子留在正极，当过充时，残留在正极的锂离子将会涌向负极，在负极上形成枝晶是采用钴酸锂材料的电池过充时必然的结果，甚至在正常充放电过程中，也有可能会有多余的锂离子游离到负极形成枝晶，钴酸锂材料的理论比能量是超过每克270 毫安时的，但为保证其循环性能，实际使用容量只有理论容量的一半。在使用过程中，由于某种原因（如管理系统损坏）而导致电池充电电压过高，正极中剩余的一部分锂就会脱出，经电解液到负极表面以金属锂的形式沉积形成枝晶。枝晶刺穿隔膜，形成内部短路。电解液的主要成分为碳酸酯，闪点很低，沸点也较低，在一定条件下会燃烧甚至爆炸。如电池出现过热，会导致电解液中的碳酸酯被氧化和还原，产生大量气体和更多的热，如缺少安全阀或者气体来不及通过安全阀释放，电池内压便会急剧上升而引起爆炸。 聚合物电解质锂离子电池并没有从根本上解决安全性问题，同样使用钴酸锂和有机电解液，而且电解液为胶状，不易泄漏，将会发生更猛烈的燃烧，燃烧是聚合物电池安全性最大的问题。在使用方面也存在一些问题，电池发生外部短路或内部短路将产生几百安培的过大电流。外部短路时电池瞬间大电流放电，在内阻上消耗大量能量，产生巨大热量。内部短路形成大电流，温度上升导致隔膜熔化，短路面积扩大，进而形成恶性循环。锂离子电池为达到单只电芯 3～4.2V 的高工作电压，必须采取分解电压大于2V 的有机电解液，而采用有机电解液在大电流、高温的条件下会被电解，电解产生气体，导致内部压力升高，严重会冲破壳体。过充可能会析出金属锂，在壳体破裂的情况下，与空气直接接触，导致燃烧，同时引燃电解液，发生强烈火焰，气体急速膨胀，发生爆炸。另外，对于手机锂离子电池，由于使用不当，如挤压、冲击和进水等导致电池膨胀、变形和开裂等，这些都会导致电池短路，在放电或充电过程放热引起爆炸。 安全性设计

锂离子电池的性能优势和缺陷总结

锂离子电池的性能优势和缺陷总结 时间：2014-12-5 10:46:17来源：本站原创浏览次数：80 锂离子电池在各个领域被广泛使用要归功于自身众多的优良性能。 锂离子电池优点如下： （1）锂电池电压平台高。单体电池的平均电压为3.7V 或3.2V，约等于3 只镍镉电池或镍氢电池的串联电压，便于组成电池组。 （2）具有高储存能量密度。相对其他电池而言锂电池能量密度很高，目前已达到 460-600Wh/kg，约为铅酸电池的6-7 倍。这就意味着在相同电荷容量下，锂电池重量更轻。据计算相同体积下重量约为铅酸产品的1/5-1/6。 （3）使用寿命相对较长。锂电池的使用寿命可达到6 年以上。以磷酸亚铁锂为正极的锂电池为例，在1C 充放电倍率下，循环周期的最高纪录可达1000 次。 （4）具备高功率承受力。电动汽车用的磷酸亚铁锂离子电池最高充放电倍率可以达到 15C-30C，这非常适合动力汽车高强度的启动和加速。 （5）自放电率很低。自放电率是锂离子电池最突出的优越性之一，室温下满电存储1 个月的自放电率约10％左右，而同等条件下镍镉为25～30％、镍氢为30～35％。 （6）无记忆效应。这意味着锂离子电池可以随时充放电,而不必像镍氢、镍锡电池一样,必须要等到电量耗尽。 （7）高低温适应性强。锂电池可在-20℃--60℃的环境下使用，经过工艺上的处理，可以在-45℃环境下使用。 （8）绿色环保。不论生产、使用和报废都不含有也不产生铅、汞、镉等有毒重金属物质。（9）锂离子电池的主要原材料锂、锰、铁、钒等在我国都是富产资源；生产基本不消耗水，对水之源稀缺的国家十分有利。

但锂电池也具有自身不可克服的缺陷，总结如下： （1）低温下电池性能明显恶化，放电平台下降、输出功率减小、可用电量衰减等。（2）错误使用存在安全隐患。由于锂离子电池组成物质非常活跃，若使用错误将会出现电解液分解、燃烧甚至爆炸的重大事故。 （3）不同放电倍率对电池的可用容量影响较大。 （4）过充电和过放电均会对电池造成不可恢复的损害。针对以上的缺点，一般大容量的锂电池组均采用了保护装置来监视电池的使用过程。 表1 给出了锂离子电池和其他电池性能的对照关系。 表1 各种电池性能对比 二次电池分类锂离子电池镍氢电池镍镉电池铅酸电池 正极体系锂过渡金属氧化物氢氧化亚镍氢氧化亚镍二氧化铅 负极体系石墨等层状物储氢合金氧化镉海绵铅 隔膜体系PP/PEPP或PE PP 尼龙玻璃纤维棉 电解液体系有机锂盐电解液KOH水溶液KOH水溶液稀硫酸 标称电压 3.0~3.7 1.2 1.2 2.0 体积能量密度350~400wh/l 320~350wh/l 160~180wh/l 65~wh/l 重量能量密度180~200wh/kg 60~65wh/kg 40~45wh/kg 25~30wh/kg 电池原理离子迁移氧化还原氧化还原氧化还原 充放电方法恒流恒压充电恒流充电恒流充电恒流充电 充电终点控制恒流/限压恒流限时恒流限时恒流稳压 安全性有一定隐患安全安全安全 环保环保环保镉污染铅污染 最佳工作温度0℃~45℃-20℃~45℃-20℃~60℃-40℃~70℃ 价格（元/wh） 2.2~2.8/wh 3.5~4.0/wh 2.2~2.8/wh 0.7~1.0/wh 充电器成本高（恒流恒压）一般（控制恒流源）一般（控制恒流源）低（稳压源）