锂电池保护板和BMS知识培训教材
锂电池培训资料
锂电池培训资料一、电池基础二、锂离子电池基础三、锂电池的安全四、保护板BMS具体功能介绍五、锂离子电池的储藏和运输一、电池基础1、电池的发展简史：公元前100～公元100年电池原形1780～1791发明伽尼尔电池1800年伏特发明电池1833年发现法拉第法则1836年发明丹尼尔电池1859年发明铅酸电池1868年发明干电池1899年发明Ni—Cd蓄电池1901年发明Ni/Fe电池1951年发明密封Ni—Cd电池1990年发明锂离子电池1995年发明聚合物电解质锂离子电池2、电池的要素和组成：◆电极负极:通常将电池电极中电压较低的一极称为负极正极：通常将电池电极中电压较高的一极称为正极◆隔膜：在电池中，防止正负极间电子导通，而又能让离子通过（离子传导)的隔离材料,一般为多孔薄膜材料◆电解质溶液(电液）：在电池内正负极间提供离子传输作用◆其他构件:如外壳，极柱,密封件等3、电池的分类一次电池（干电池）二次电池(充电电池或蓄电池）·铅酸电池·镍－镉电池·镍－氢电池·锂离子电池·液态锂离子电池·聚合物态锂离子电池另外还有燃料电池、太阳能电池等等4、常见可充电电池性能比较：组成电池能量密度电池体系负极电解液正极环保性能电压（V） Wh/kg Wh/L 充电循环自放电率锂离子电池碳LiPF6 LiMn2O4或绿色环保 3。
6 130—150 350-400 ≥10008％LiCoO2铅酸电池 Pb H2SO4 PbO2 铅污染严重2。
0 30—50 50—80 300—500 20%镍镉电池 Cd KOH NiOOH 镉污染严重 1.2 50—60 130-150 400—600 25％镍氢电池储氢 KOH NiOOH 环保 1.2 60—70 190-200 ≥500 10%材料二、锂离子电池基础1、锂离子电池的“前世今生" :锂离子电池是20世纪90年代开发成功的新型高能电池.锂离子电池的“前世”:早期负极为金属锂的“锂电池”，但金属锂的化学活性太大，充电时产生的枝晶会使电池短路，目前尚未真正解决其安全问题.锂离子电池的“今生”：锂离子电池名称开始于日本企业，针对含金属锂负极的锂二次电池而言，1991年由索尼公司率先实现商业化。
锂电池基础知识培训课件(PPT 36张)
注液
激光焊
卷绕
检测包装
配料工艺流程
正极 负极 负极干粉处理 正极干粉处理 负极筛粉 正极混干粉 负极搅拌
正极真空搅拌
负极筛浆料
正极筛浆料
正极拉浆
负极真空搅拌 负极拉浆
拉浆工艺流程
正、负极浆料 送带
上浆
烘烤
收带
正、负极裁片
裁片工艺流程
正极 负极 负极裁大片 正极裁大片 负极划线刮粉 正极划线刮粉 负极吸尘 正极片辊切 负极筛片辊切 正极称重分档 负极称重分档 正极制片 负极制片
制片工艺流程
正极真空烤烘 正极吸尘 正极片辊压 正极焊极耳 正极贴胶纸 正极吸尘 负极真空烤烘
负极片辊压
负极焊极耳 负极帖胶纸
负极冲压极耳
负极吸尘 卷绕
卷绕
卷绕工艺流程
正负极片 配片 隔膜 隔膜裁剪 套绝缘片并固定 入壳 负正极极耳点焊 卷绕 离芯入壳 测短路 压盖帽 底部超声焊 铝镍复合带
压芯 压底部胶纸
测短路 激光焊
激光焊工艺流程
上夹具
激光焊接
全检内阻
全检气密性
称重分级 注液
注液工艺流程
真空烘烤
注液 贴胶纸 称重 擦洗 套胶圈 化成
化成工艺流程
高温烘烤 压钢珠 清洗 高温储存 自检电压 铝镍复合片点焊 分成
测电压、贴不干胶，半成品入库
化成
检测包装工艺流 程
充电 全检电压
放电
全检内阻
反充电
全检尺寸 装盒、包装 客户
要消除这种效应有两种方法，一是采用小电流深度放电 （如用0.1C放至0V）一是采用大电流充放电（如1C）几次 镍氢电池和锂离子电池均无记忆效应
锂电池保护板知识培训PPT资料(正式版)
一、电池各种封装结构简介 1、框架系列：
PTC 电芯 保护板 电池框 铭牌 负极绝缘支架
电芯
保护板
负极绝缘支架
方案优势： 该方案适用面广、外形灵活多
样，过程工艺相对简单；
方案不足： 不能最大限度的利用电池仓空
间；
电池框 铭牌
2、打胶系列：
支架 PTC 保护板 上盖
电芯
底壳
应特别注意。 B、因进口电芯防爆阀一般在电芯前端，注塑过程需对电芯安全阀作特别保护。
A、因该方案公差易产生一定累积； 充电的效果是很差，因此不建议放在过低的温度下充电。
采用座式充电器对电池进行充电推荐采用～电 A、因该方案公差易产生一定累积；
二、锂电池保护电路工作原理
流进行CC充电(保证了电池安全和控制电池的充 二、锂电池保护电路工作原理
适用范围： 适用与使用容量体积比相对较
高的大容量聚合物电芯；
热压 包铭牌
3、锂电池的主要性能
Battery pack指标：
❖ 1、电池的容量：
使用者最容易感受到的一个指标，如待机时 间、 通话时间。 ❖ 2、电池的内阻：
内阻主要是由电芯、MOSFET 、PTC或FUSE 、 镍带及导线组成。它反应的是动态电流在相关 内阻中的形成的导通压降。
❖ 3、电池的荷电保持能力：
指电池自身放电的大小，自放电由两部份组成：A.电 芯的自放电。B.保护板（主要是保护IC）的自放电。 ❖ 4、电池的循环寿命：
反映的是电芯的充放电循环次数，好的电芯的循环次 数应该要大于400次。 ❖ 5、电池的安全性：
是Battery pack的安全性能。Battery pack的安全性要 从电芯、工艺设计和保护控制设计等几方面考虑。 ❖ 6、电池的功能性：
锂电池培训教材课件
目录
• 锂电池基础知识 • 锂电池的充电与保养 • 锂电池的安全使用 • 锂电池的应用领域 • 锂电池的发展趋势与未来展望
01
锂电池基础知识
锂电池的构造
电池外壳
用于容纳电解液和隔离 电池内部与外部环境， 通常由金属或塑料制成
。
阳极和阴极
阳极和阴极是电池的两 个电极，分别用于存储
正电荷和负电荷。
隔膜
一种绝缘材料，用于隔 离阳极和阴极，防止短
路。
电解液
一种导电溶液，用于传 输电荷并在阳极和阴极 之间建立电化学反应。
锂电池的工作原理
充电过程
能量密度
当电池充电时，正电荷被存储在阳极 ，负电荷被存储在阴极，同时电解液 中的离子在电场作用下向两极移动。
指电池每单位重量或体积所能存储的 能量，是衡量电池性能的重要指标。
锂硫电池技术
锂硫电池使用硫作为正极材料，具有高能量密度和低成本的优势， 是未来锂电池发展的重要方向。
锂空气电池技术
锂空气电池是一种新型的锂电池，使用空气中的氧气作为正极材料 ，具有极高的能量密度和环保性。
锂电池的市场需求与竞争格局
电动汽车市场
01
随着电动汽车市场的不断扩大，对锂电池的需求也在持续增长
电池老化
长期使用的锂电池可能存在老化现象 ，导致电池性能下降、容量减少，甚 至引发故障。
锂电池的故障诊断与处理
电池容量不足
电池内部短路
检查电池是否老化或损坏，如有问题及时 更换。
检查电池是否受到外部破损或内部故障， 如有需要更换电池。
电池充电故障
电池放电故障
检查充电设备是否正常，充电环境是否符 合要求，如有需要更换充电设备或改善充 电环境。
锂电池保护板和BMS知识培训
我司保护板的发展过程
最早我们外购保护板
早期外购的方式在交期、选型、售后维护等方面有很多问题， 后来我司自己开发了一些列保护板。我司早期自己开发的保护 板在原理方案，物料来料，单板加工检测等方面也存在问题， 因此一直以来产品都不是很稳定。
公司原先策略是把我司自己开发的库存保护板用完后不再自己 开发生产，全部转为外购。现在很多比较专业的保护板厂家知 道我们自己有做保护板，都不愿和我司合作。因此后续可能还 需要自己开发。
分口保护板—总共三个接口：充电口，放电口，公共端 共口保护板—总共两个接口：正、负接口
简单保护板
电阻 电容 PCB
保护IC
MOS管
简单保护板
充电MOS管1颗 散热板支撑柱
放电MOS管4颗
一款分口保护板：5A充20A放
简单保护板
充电MOS管 放电MOS管
一款共口保护板：30A充放
采样电阻
分口和共口区别
锂电池保护板及 BMS知识
目录
❖ 前言 ❖ 简单保护板（硬件保护板） ❖ 软件保护板（通讯保护板，启动电
源保护板，Discover 保护板等） ❖ 电池管理系统（BMS） ❖ 应用案例及相关问题
前言—为什么锂电池需要保护
不同材料电池的电压特性
• 磷酸铁锂系列（厂标充电截止电压≤3.85Ｖ，放电截止 电压≥2.5Ｖ）
保护板基本工作原理
IC
+
LOAD
放电 -
电池带电量以及 很少，电压还到 了欠压保护点， IC控制MOS管
停止放电
2.0V保护板使用需要注意事项不能随意串联：保护板的开关器件使用的是MOS管，MOS管的价格
与其耐压成正比关系，因此设计保护板时选用MOS管的耐压等级一般只 会比对应电池组电压高一些，不会留太大余量。 例如：对于4串保护板，电池组最高电压不会超过16V，因此MOS管一般 选20V或者25V。 如果用两块4串保护板的电池组串联起来用于组成8串的电池组，当保护 板的ＭＯＳ管断开时，整个电池组的电压会施加在ＭＯＳ管上，导致Ｍ ＯＳ管过压击穿损坏。
《锂电池培训》课件
采用物理手段将原料经过球磨、高温烧结、还原和合成等步 骤制备成负极材料。
锂电池隔膜的制备技术
聚烯烃类隔膜
采用聚乙烯、聚丙烯等烯烃类 聚合物制备，具有较高的化学
稳定性。
聚酰胺类隔膜
采用聚酰胺类聚合物制备，具 有较高的机械强度和耐热性能
。
其他类型隔膜
采用其他类型的聚合物制备， 如聚酰亚胺、聚醚醚酮等，具 有较高的耐高温性能和化学稳
THANKS
谢谢您的观看
景。
03
锂电池生产工艺与技术
锂电池正极材料的制备技术
化学法
采用化学反应将原料通过溶解、混合、反应和结晶等步骤制备成正极材料。
物理法
采用物理手段将原料经过球磨、高温烧结、还原和合成等步骤制备成正极材料。
锂电池负极材料的制备技术
化学法
采用化学反应将原料通过溶解、混合、反应和结晶等步骤制 备成负极材料。
定性。
04
锂电池安全与环保问题
锂电池的安全使用和注意事项
了解锂电池的正确使用方法， 避免过充、过放和短路等不安
全操作。
熟悉锂电池的安全运输和存储 要求，避免高温、潮湿和挤压
等不良环境条件。
注意锂电池的废弃处理方式， 避免对环境和人体健康造成危
害。
锂电池的环保要求和解决方案
了解国家环保法规对锂电池生产和使用的环保要求。
全球锂电池市场现状和发展趋势
总结词：快速发展
详细描述：近年来，全球锂电池市场呈现出 快速发展的趋势，市场规模不断扩大，尤其 是在电动汽车、便携式电子设备等领域的广 泛应用，更是推动了锂电池市场的快速增长
。全球主要的锂电池生产商包括日本 Panasonic、韩国LG化学、美国特斯拉等。
《锂电池培训资料》PPT课件
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放电
此时放电控制MOS打开
第四十六页，共76页。
电 压
2.3-2.5V
主流(zhǔliú)硬件保护电路原理图
主题以目前主流硬件保护IC厂家精 工（SEIKO）作为参考(cānkǎo)范例
第四十七页，共76页。
主流(zhǔliú)单节保护原理图
S-8261系列(xìliè)电路
第四十八页，共76页。
消费类电子(diànzǐ)
第十五页，共76页。
消费类电子(diànzǐ)
第十六页，共76页。
高端消费类电子(diànzǐ)
第十七页，共76页。
工业(gōngyè)工具类电子
第十八页，共76页。
新型(xīnxíng)电子产品
第十九页，共76页。
仪器仪表产品(chǎnpǐn)
第二十页，共76页。
目前广受关注的一种新兴锂离子电池材料，其突出特点是安全性非常好，不 会爆炸，循环性能非常优秀可达到2000周，这些特点使其非常适合电动汽车、 电动工具等领域。其标称电压只有3.2-3.3V，因此其保护线路部分也与常用锂离 子电池有所区别，但他的缺点也比较明显，能量密度远低于钴酸锂和三元材料。
第八页，共76页。
智能保护芯片的保护参数可以通过上位机电脑对线路板进行设定编程， 以达到最终想要的保护参数，优点是通用性强，应用范围广，缺点是 价格昂贵，软件操作稍复杂。
第三十六页，共76页。
硬件保护充电 控制 (chōng diàn)
过
过
放 控
充
电
制
控
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制
IC
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量
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锂电池安全培训教材
锂电池安全培训教材一、前言锂电池作为一种高能量密度的电池，被广泛应用于电子设备、电动车辆和储能系统等领域。
然而，由于其化学特性和热失控的潜在风险，锂电池也面临安全隐患。
为了提高锂电池的使用安全性，本教材旨在为使用锂电池的操作人员提供必要的安全培训。
二、锂电池简介1. 锂电池概述锂电池是一种重要的二次电池，由锂金属或锂化合物为阳极材料，通过锂离子的嵌入和脱出来实现电荷和放电的过程。
2. 锂电池分类根据不同的结构和化学特性，锂电池可以分为锂离子电池、锂聚合物电池和锂硫电池等多种类型。
三、锂电池的安全隐患1. 短路锂电池在外部短路情况下，会导致大量电流通过电池，引发热失控和爆炸的风险。
2. 过充和过放过充和过放都会导致锂电池内部的化学反应失控，可能引发电池发热、膨胀或燃烧等危险情况。
3. 高温环境锂电池在高温环境下，特别是超过指定温度范围时，容易引发自热、引燃甚至热失控的危险。
四、锂电池安全操作指南1. 储存和运输- 锂电池应储存在阴凉、干燥、通风良好的地方，避免与易燃易爆物品接触。
- 在运输锂电池时，应注意防止碰撞和振动，并遵循相关的运输规范。
2. 充电与放电- 使用合适的充电器，并遵循充电器的使用说明。
- 不要将充电的锂电池长时间放置在充电器上，以防过充。
- 避免过放电，及时停止使用电池或更换电池。
3. 温度管理- 在高温环境下，尽量减少锂电池的使用，避免过热导致的危险。
- 根据使用环境和要求，选择合适的锂电池类型和温度范围。
4. 避免短路- 避免金属物品接触锂电池的正负极，以免引发短路。
- 在携带或储存锂电池时，使用专用的防护套或盒子保护电池。
五、应急措施1. 发生漏液或膨胀时，切勿触摸电池，应采取适当的个人防护措施，如穿戴防护手套和眼镜。
2. 发生火灾时，使用灭火器等扑救措施，尽量避免使用水进行扑救。
3. 发现锂电池发生异常，如异味或冒烟，应立即将其放置在防火容器中，并及时联系专业机构进行处理。
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-
充电
电量增加，单体电
压逐渐上升，但仍 未到保护电压
保护板基本工作原理
过
过
放Leabharlann 充控 制IC
控 制
+
-
充电
3.9V
电池充满，单
电 体电压达到上
量
限保护点，IC 控制MOS管关
断，停止充电
保护板基本工作原理
过
放
控
制
IC
放电
+
-
LOAD
电池带电，可 以持续放电
保护板基本工作原理
IC
放电
+
LOAD
电池带电量减
前言—锂电池保护产品分类
为满足不同的需求，产生了多种类型的锂电池保护产
品
保护板
硬件保护板（简单保护板）
软件保护板（通讯保护板，启动电源保护 板，Discover保护板，客户定制保护板等）
管理系统
目录
前言 硬件式保护板（简单保护板） 软件式保护板（通讯保护板，启动
电源保护板，Discover 保护板等） 电池管理系统（BMS） 应用案例及相关问题
硬件式保护板（简单保护板）
硬件式保护板：
应用专用锂电池保护芯片，当电池电压达到上限值或下限值时， 控制开关器件MOS管切断充电回路或放电回路，实现保护电池 组的目的。 特点： 1，只实现过充、过放保护。部分能实现过流保护、反接保护。 其它附加功能通通不能满足 2，保护阀值不可更改（一般保护点为3.9V和2.0V） 3，均衡阀值不可更改（一般均衡电流在150mA以下） 分类： 硬件式保护板从电流走向可分为：
持续工作电流与峰值电流定义：一般峰值电流定义为持续时间小
于１０Ｓ的瞬间电流。
保护板均衡功能
为什么要加均衡：电芯由于生产工艺所限，不可能做到每一个 电芯的电压内阻等做到完全一致。在串联使用的过程中，内阻 大的电芯先放完电，又先充饱电，长期这样使用，各个串联电 芯的容量和电压的差异也越来越明显。
分口保护板—总共三个接口：充电口，放电口，公共端 共口保护板—总共两个接口：正、负接口
简单保护板
电阻 电容 PCB
保护IC
MOS管
简单保护板
充电MOS管1颗 散热板支撑柱
放电MOS管4颗
一款分口保护板：5A充20A放
简单保护板
充电MOS管 放电MOS管
一款共口保护板：30A充放
采样电阻
分口和共口区别
• 三元系列（充电截止电压≤4.2Ｖ，放电截止电压≥2.7Ｖ） • 锰酸锂系列（充电截止电压≤4.2Ｖ，放电截止电压≥2.7
Ｖ）
术语：过充，即充电电压超出上限电压； 过放，即放电截止电压低 于下限电压．
•
前言—为什么锂电池需要保护
锂离子电池过充、过放会有什么后果？
• 过充：电池内会产生大量气体，使内部压力迅速上升， 导致电池
我司保护板的发展过程
最早我们外购保护板
早期外购的方式在交期、选型、售后维护等方面有很多问题， 后来我司自己开发了一些列保护板。我司早期自己开发的保护 板在原理方案，物料来料，单板加工检测等方面也存在问题， 因此一直以来产品都不是很稳定。
公司原先策略是把我司自己开发的库存保护板用完后不再自己 开发生产，全部转为外购。现在很多比较专业的保护板厂家知 道我们自己有做保护板，都不愿和我司合作。因此后续可能还 需要自己开发。
安全问题解决以后，根据不同的使用环境和使用场合， 客户提出了很多附加功能需求： • 通讯功能—客户需要了解电池组的运行状态信息，RS232 / RS485 / CAN等 • SOC(State Of Charge)计算 / SOH预估 • 告警功能—电池有问题时需要及时告知客户 • 记录功能—最好能记录电池组的历史运行过程数据，包括告警历史数据等 • 故障诊断功能—保护板或管理系统自己出了问题要能诊断 • 显示功能—客户通过显示屏可以直接读取信息、设置参数 • 均衡功能******
锂电池保护板及 BMS知识
目录
前言 简单保护板（硬件保护板） 软件保护板（通讯保护板，启动电
源保护板，Discover 保护板等） 电池管理系统（BMS） 应用案例及相关问题
前言—为什么锂电池需要保护
不同材料电池的电压特性
• 磷酸铁锂系列（厂标充电截止电压≤3.85Ｖ，放电截止 电压≥2.5Ｖ）
小，但电压还
未到欠压保护 点，继续放电
保护板基本工作原理
IC
+
LOAD
放电 -
电池带电量以及 很少，电压还到 了欠压保护点， IC控制MOS管
停止放电
2.0V
保护板使用需要注意事项
不能随意串联：保护板的开关器件使用的是MOS管，MOS管的价格
与其耐压成正比关系，因此设计保护板时选用MOS管的耐压等级一般只 会比对应电池组电压高一些，不会留太大余量。 例如：对于4串保护板，电池组最高电压不会超过16V，因此MOS管一般 选20V或者25V。 如果用两块4串保护板的电池组串联起来用于组成8串的电池组，当保护 板的ＭＯＳ管断开时，整个电池组的电压会施加在ＭＯＳ管上，导致Ｍ ＯＳ管过压击穿损坏。
分口和共口选择原则
基本原则
1，个别了解保护板原理和成本构成的客户会指定用分口或共 口，这种情况下客户说了算。
2，如果充电电流小，放电电流大。比如充电5A，放电20A。 建议选用分口。（充电配置1个MOS管，放电配置4个MOS管）
3，如果充电电流和放电电流差不多，或者充电电流比放电电 流大。建议选用共口板。（充电MOS管和放电MOS管一样多）
目前新一代的保护板系列型号在陆续开发中。在功能和可靠性 方面都有较大提升。
最新选型表
保护板基本工作原理
放电MOS管
n节电芯 电芯
过放控制
过
充
控
制
IC
充电MOS管
充放电端电
+
保护板基本工作原理
过
过
放
充
控 制
IC
控 制
+
-
充电
初始电量较低， 单体电压较低
保护板基本工作原理
过
过
放
充
控 制
IC
控 制
+
爆炸
• 过放：缩短电池寿命，直接损坏致电池报废．
前言—为什么锂电池需要保护
锂电池很好，但它需要保护。为确保使用安全， 有很多要求：
• 基本保护要求：过充保护，过放保护 • 加强保护要求：过流保护，高温保护，低温保护，短路
保护，反接保护 • 扩展要求：一致性好，压差小，温差小
前言—为什么锂电池需要保护
分
共
口
口
保
保
护
护
板
板
为什么要区分共口和分口？
1，对于客户来说，一般不关心是分口还是共口。他们只需要给他们提供电 池正负极。只不过有些客户充电口和放电口共用一个接口，有些客户要求充 电口和放电口可以分开接线。
2，保护板过流能力是由MOS管的过流能力和数量决定的；MOS管占了保护 板大部分成本。一般来说，充电电流较小，放电电流较大。对于这种应用需 求，我们设计成分口保护板，以降低成本