动力电池基础知识普及
动力电池的基础知识
动⼒电池的基础知识动⼒电池的基础知识新能源汽车三⼤(电池、电机、电控)核⼼技术，对主机⼚⼯程师⽽⾔，动⼒电池知识是必须要知道的。
但是⽬前许多⼯程师对动⼒电池知识了解甚少，主要原因是，动⼒电池是电化学领域的，⽽汽车学院的没有这个课程。
下⾯做⼀些简要介绍，供⼤家参考。
⼀、电池是什么？其功能是什么？先说⽔池吧。
⽔杯、⽔桶、⽔缸、⽔池、这⾥的杯、桶、池、塘，有⼀个共同的特点，其基本功能是装⽔的，不同是容积⼤⼩不⼀样。
⽔是液体，有⼀个基本属性，⽔是能⾼处流向低地处的。
基本常识是，⼈们可能没有思考，⽔池原来是空的，⽔池的⽔是⼈倒进去的，在⽔⽔池的低处钻⼀个孔，⼀池⼦⽔最后会放⼲的。
这个过程⾥有什么科学道理？a)空⽔池，空的容积才能盛⽔；b)⽔⾃⼰进不了⽔池⾥，是⼈倒进去的；c)有⽔压的存在，⽔才会从⾼处往地处流动的。
同理，电池是盛“电”的容积，电池⾥⾯原来也是“空”的，是没有电的，电是⼈充进去的，电池能放电，是因为电池⾥⾯有电压差。
⽔池是物理学原理，是装的液体，⽔是分⼦结构的；电池是电化学学原理，是装的带“电”的，是⽐分⼦更⼩的离⼦。
⼆、⼲电池的基本常识⼤家常见在体收⾳机、收录机、照相机、电⼦钟、玩具等电池，归类为⼲电池。
在⼲电池⾥⾯的电解质是⼀种不能流动的糊状物，才叫做⼲电池(见图1)，这是相对于具有可流动电解质的电池说的。
图1 ⼲电池外形及内部结构其外壳是⽤锌做成的圆筒型容器，锌筒中央⽴着⼀根碳棒,碳棒顶端固定着⼀个铜帽。
碳棒和锌筒叫做⼲电池的电极。
聚集正电荷的碳棒叫正极,(符号+，表⽰电池的正极)，聚集负电荷的锌筒叫负极(符号-，表⽰电池的负极)。
放电的基本原理：碳极周围填满了⼆氧化镁，锌电极组成了⼲电池的外壳，碳电极则放在中⼼。
电⼦是有电⼦化了的锌⾦属(氧化作⽤)所给出，流进外部的电路到达炭电极。
靠近碳电极的⼆氧化镁得到电⼦(还原作⽤)⽣成氢氧离⼦，并形成了新的化合物叫做氧化镁。
氧化反应把电池负极的电⼦推出去，⽽还原反应则在正极吸收它们。
动力电池系统设计 动力电池基础知识
03 动力电池的基本知识
3.5 电池的并联
所有电池的正极连接在一起成为电池组的正极 ；所有电池负极连接在一起，成为电池组的负 极。
I=I1+I2+I3+…In
03 动力电池的基本知识
3.5 电池的串并优缺点
并联
对电池的一致性要求高：电压相同，内阻不同，电流就不一致； 电 压不同， 内阻相同，电流不一致。如果都不一样，提供的电流相差 更大。
03 动力电池的基本知识
3.5 电池的串并优缺点
串联
电池组串联使用对保护板的要求更加的苛刻，不同的电池组使用 的保护板的一致性更加严格
对于串联使用， 每个保护板上MOS 的选择也有一定的要求，根 据使用串联后的最大串数来确定mos管选择的最大耐压值。不管 充电还是放电过程中， 其中一组发生保护不至于击穿mos管。
03 动力电池衡器是实现单体电压的均衡控制，电池管理系统的核心部件,离 开均衡器,管理系统，即使得到了电池组测量数据, 也无管理
电池均衡
被动均衡：被动均衡一般通过电阻放电的方式，对电压较高的电池进行放电，以热量形式释放电量，为 其他电池争取更多充电时间。一般只允许以100mA左右的小电流放电。
对于串联的每一个保护板都必须能承受相同的电流，与单独的总 串数的保护板相比， 使用的mos管基本上一样， 但是数量多了 数倍， 故大大增加了成本。
电池组的串联必须选用同口。如果使用分口的，电池组是可以充 放电的，但是存在很多的隐患，尤其是不关断。充电时，分口的 保护板的放电口必须断开， 否则很有可能无法关断。
主动均衡：主动均衡是以电量转移的方式进行均衡，效率高，损失小。不同厂家的方法不同，均衡电流 也从1～10 A不等。目前市场上出现的很多主动均衡技术不成熟，导致电池过放，加速电池衰减的情况 时有发生。
电池基础知识介绍
目录
电池分类、动力电池及发展史 电池组成及工作原理 电池术语及电性能 重点 电池结构、组合方式及生产工艺 各种电池简介 电池相关标准及测试 电池公司大汇总
一.电池分类、动力电池及发展史
分类： 按工作性质及存储方式分：原电池，蓄电池，储备（激活）电池，燃料电池； 按电解质性质分：酸性电池，碱性电池，中性电池，有机电解质溶液电池，
电池反应
三.电池常用术语及电性能
1. 电动势：电池两极在断路时处于可逆平衡状态下，两极平衡电极电位之差，是 经过计算的理论值。
2. 开路电压：电池在断路时电池两极的电极电位之差。开路电压是一个实际测量 的值。如锂离子电池的开路电压为4.1V，铅酸蓄电池为2.1V
电动势＞开路电压 电池的电动势或开路电压值取决于所组成电池的电极材料与电解质的活度和放
注：图中A区(阴影部分)为电池对外输出的能量；B区为电池自身 损耗的能量。
b.电池的放电温度：温度降低，输出容量减少；
c.电池的放电终止电压：是由用电器以及电池反应本身的限定来设定的， 例如：充电时，终止电压为4.2V，放电时为3 .0V或2 .75V。
d.电池的贮存时间：电池经过长时间贮存后，电池的放电容量会相应减 少。
内阻与SOC的关系。
内阻测量方法。
8. 的电电池量容。量表：征指电一池定储放存Байду номын сангаас能制量度的下能（力在，一单定位的是I放A，hT或放，CV。终容）量，受电很池多所引给素出 的影响，如：放电电流、放电温度等。容量大小是由正负极中活性 物质的数量多少来决定的。
理论容量：活性物质全部参加反应所给出的容量。 实际容量：在一定的放电制度下实际放出的容量。 额定容量：又称公称容量，指电池在设计的放电条件下，电池保证给
动力电池基础知识
System Hardware
Electronics Hardware • Over-Voltage protection • Over-Temperature • Cell balancing circuitry Electrical Hardware • Fusing for over-current • Contactors Mechanical Hardware • Optimum thermal
超级电容器和电解电容器的主要结构
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一、动力电池基础知识
（2）超级电容器特性优点
超级电容器作为一种新型储能器件，兼具电池和传统电容器的优点，具体 如下：
• 可储存巨大的能量，容量达几法拉级甚至数千法拉；其存储的能量E=1/2CU2（
C：器件的电容量；U：器件的端电压）。 • 环境友好，无需采用污染性物质为原料； • 免维护，长时间放置不失效，即使几年不用仍可保留原有的性能指标。 • 超级电容器充放电速度快（根据容量的不同为几秒~几分钟），可以在瞬间释
• 使用寿命长 正常使用条件下，可循环使用1500个充放电周期，容量在80%以上。 • 比能量大 高能量密度，使电池重量轻、体积小，更易用于小型用电设备。 • 使用安全可靠 没有游离的金属锂，电池使用更安全。 • 工作电压高 工作电压高达3.7V，大约是镍镉或镍氢电池的3倍，可减小电池的使用
数量。 • 电化学特性稳定 • 自放电小 • 无记忆效应 • 无污染
• 隔膜 材质：单层PE（聚乙烯）或者三层复合PP（聚丙烯） +PE+PP 厚度：单层一般为0.016～0.020mm 三层一般为0.020～0.025mm
动力电池及能源管理技术
动力电池及能源管理技术1. 动力电池的基础知识在我们日常生活中，动力电池就像是一位默默无闻的英雄。
它们为各种电动车、智能手机以及家用电器提供了源源不断的能量，让我们的生活变得更加便利。
这些电池通常由锂、镍、钴等材料构成，外形也各有不同。
有的像大块巧克力，有的则小巧玲珑。
说到锂电池，大家都知道它们的能量密度高、重量轻，简直是现代科技的宠儿。
电池的工作原理其实不复杂，简单来说就是通过化学反应释放电能。
哎，别看它们小小的，里面的学问可不少。
每当你把手机放在充电器上，或者看到电动车飞快地驶过，你就知道，这小东西正在默默发挥它的作用。
想想吧，哪怕是你在路上遇到的那辆电动车，没了电池，能跑得了几步？可见，动力电池的重要性不言而喻。
1.1 动力电池的种类动力电池主要有锂电池、镍氢电池和铅酸电池等。
其中，锂电池是当之无愧的明星。
它不仅在能量密度上胜出，还在充电速度和使用寿命上表现优异。
你知道吗？锂电池的充电速度有时候能让你惊掉下巴！而镍氢电池则更常见于一些混合动力车，尽管它们的能量密度不如锂电池，但在成本上却更具优势。
铅酸电池虽然有些“老派”，但在某些领域依然占有一席之地，比如汽车的启动电池。
这种电池价格便宜，但重量大、寿命短，总之是适合特定需求的“老将”。
每种电池都有自己的优缺点，这就像我们生活中的每个人，各有各的特点，合适的才是最好的。
1.2 动力电池的未来未来的动力电池科技可谓是风云变幻，尤其是固态电池的兴起，让人眼前一亮。
这种电池不仅能提供更高的能量密度，还能大幅提高安全性。
想象一下，如果你的电动车续航能轻松超过500公里，那日常出行岂不是更方便？而且，固态电池还可以减少充电时间，这简直是给忙碌的都市人送上了一剂“强心针”。
另外，随着可再生能源的普及，动力电池的储能应用也越来越广泛。
从家庭储能到电网调节，电池的角色正在不断扩大。
今后，我们的能源管理将更加高效，生活也会更加绿色。
2. 能源管理技术的重要性在电池技术日新月异的同时，能源管理技术同样扮演着不可或缺的角色。
镍氢动力电池基础知识讲座资料
Power density：功率密度; In Volumetric，体积功率密度 In Gravimetric，重量功率密度 C-rate：倍率充放电； HT/LT-charge/discharge performance： 高低温充电/放电能力； Cycling：循环； Self-discharge：自放电； Over-charge：过充电； Short Circuit：短路。 Pulse-charge/discharge：脉冲充电/放电
3.2，镍氢电池构成及特点： 3.2.1， 镍氢电池主要由五部分构成： (1)，氢氧化镍以及辅助材料构成正极； (2)，储氢合金以及辅助材料构成负极； (3)，电池隔膜；(4)，电解液；(5)，电池外壳。
电池太极示意图
3.2.2，电池基本组成部分及作用： 正极片构成：活性材料为氢氧化镍，导电添加剂为Co类 材料，粘接剂，泡沫镍等； 负极片构成：AB5型储氢合金为活性材料，导电添加剂为 Ni类材料，粘接剂，泡沫镍或镀镍钢带等； 电池隔膜：阻止正负极之间直接电子导电，吸收电解液使 得正负极之间形成离子导电通道； 电解液：主要是强碱性水溶液，腐蚀性强，在正负极之间 提供荷电粒子，在电极表面荷电粒子得失电子而 发生电化学反应，产生电流。 电池外壳：常用金属壳和塑料壳两种。需要耐碱腐蚀，易 于加工等
自放电：镍氢电池具有比铅酸、锂离子电池更大的自 放电。
4.1，镍氢电池充放电原理
Discharge process： 正极：NiOOH + H2O+e Ni(OH)2 + OH负极：MH + OH--e M + H2O 电池反应：MH + NiOOH M+Ni(OH)2
Charge process: 正极：Ni(OH)2 + OH--e NiOOH + H2O 负极：M + H2O+e MH + OH电池反应：M + Ni(OH)2 MH + NiOOH
动力电池电芯、模组、PACK基础知识介绍
三、电池PACK
电池PACK爆炸图
谢谢观看
左-圆柱电芯 中-方壳电芯 右-软包电芯
三、电池模组
通过组装单体电芯，通过汇流排将电芯组成不同的串并联，可用电阻焊、超声焊接、超声 铝丝焊及激光焊接。
左-圆柱模组 中-方壳模组 右-软包模组
三、电池PACK
主要包括电池模块、机构系统、电气系统、热管理系统和BMS几个部分。
电池模块：如果把电池PACK比作一个人体，那么模块就是“心脏”，负责储存和释放能量， 为汽车提供动力。 机构系统：主要由电池PACK上盖、托盘、各种金属支架、端板和螺栓组成，可以看作是电 池PACK的“骨骼”，起到支撑、抗机械冲击、机械振动和环境保护（防水防尘）的作用。 电气系统：主要由高压跨接片或高压线束、低压线束和继电器组成。高压线束可以看作是 电池PACK的“大动脉血管”，将动力电池系统心脏的动力不断输送到各个需要的部件中，低 压线束则可以看作电池PACK的“神经网络”，实时传输检测信号和控制信号。 热管理系统：热管理系统主要有4类：风冷、水冷、液冷、相变材料。以水冷系统为例，热 管理系统主要由冷却板，冷却水管、隔热垫和导热垫组成。热管理系统相当于是给电池 PACK装了一个空调。 BMS：Battery management system 电池管理系统，可以看作是电池的“大脑”。BMS的主要 功能包括：电池物理参数实时监测；电池状态估计；在线诊断与预警；充、放电与预充控制 ；均衡管理和热管理等。
动力电池电芯、模组、 PACK基础知识介绍
一、动力电池简介
什么叫PACK电池包？
首先要了解锂电池单体、锂电池模组和锂电 池包的大致区分：
电池单体(cell)：组成电池组和电池包的最基 本的元素，一般能提供的电压是3v-4v之间；
动力电池原理
动力电池原理
动力电池原理是指利用化学反应将化学能转化为电能的一种装置。
动力电池一般由正负极、电解质和隔膜等组成。
化学反应发生在电池的正负极之间，而电解质和隔膜则起到分离和传导离子的作用。
动力电池的正极通常是由氧化物材料构成，如锂铁磷酸盐(LiFePO4)、锂钴氧化物(LiCoO2)等。
正极材料具有较高的电压和储能能力。
而动力电池的负极一般是由碳材料构成，如石墨。
负极材料能够吸收和嵌入锂离子，实现锂离子的储存和释放。
在充电过程中，正极材料会释放出锂离子，锂离子会通过电解质和隔膜传导到负极，同时电池内部会产生电流。
当电池放电时，负极会释放锂离子，锂离子会经过电解质和隔膜传导到正极，同时电池内部仍然会产生电流。
动力电池的电解质通常是由溶液或是凝胶状的电解质组成，可以传导离子并防止正负极直接接触。
隔膜则起到分离正负极，避免短路的作用。
同时，隔膜还能允许离子的传导，让电池正常工作。
动力电池的原理简而言之就是通过控制正极和负极之间的化学反应，实现化学能转化为电能，并将电能存储或释放。
这种原理使得动力电池在电动车、混合动力车等领域得到广泛应用，并成为未来替代传统燃油车的一种重要技术。
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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
锂离子动力电池的基础知识
锂离子电池本质上也是一种“摇椅式电池”，其体系较为复杂，主要由正极、负极、隔膜、电解液以及电池外壳等构成。
根据锂离子电池正极材料的不同，主要包括磷酸铁锂、锰酸锂、钴酸锂以及三元材料（镍钴锰）等几类，各种类型锂离子电池的性能比较见下表示。
各类锂电池的市场情况介绍：目前，锂离子动力电池的应用体现了多种材料体系共同发展的一种局面，日韩两国侧重以改性锰酸锂和镍钴锰酸锂三元材料为正极材料，如丰田和松下合资成立的Panasonic EV 能源公司、日立、索尼、NEC、三星以及LG 等。
美国主要开发以磷酸铁锂为正极材料的动力型锂离子电池，如A123、Valence 公司等，但美国的主要汽车厂家在其PHEV 与EV 中也有选择锰基正极材料体系的动力型锂离子电池。
而德国等欧洲国家则主要采取和其它国家电池公司合作的方式发展电动汽车，如戴姆勒奔驰和法国Saft 联盟、德国大众与日本三洋协议合作等。
目前德国的大众汽车和法国的雷诺汽车在本国政府的支持下也正在研发和生产动力型锂离子电池。
中国国内的锂电池市场情况：从原材料资源及成本方面，磷酸铁锂具有较大的优势，同时，磷酸铁锂电池具有较好的热稳定性及安全性因而成为我国电池产业化的一个重要选择和方向，包括北大先行、天津力神、比克国际、万向、比亚迪等均具备了较强的生产和研发能力。