动力电池安全性 陈清泉PPT
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动力电池及电池PACK教材_图文
电池若是在放电过程中，超过电池放电的终止电压值，还继续放电时就可能会造成电池内压升高， 正、负极活性物质的可逆性遭到损坏，使电池的容量产生明显减少。
一、锂离子电池术语
8.过充电（Over charge） ：
电池在充电时，在达到充满状态后，若还继续充电，可能导致电池内压升高、电池变形、漏夜等情 况发生，电池的性能也会显著降低和损坏。
一、锂离子电池术语
4.负载能力：
当电池的正负极两端连接在用电器上时，带动用电器工作时的输出功率，即为电池的负载能力。
5.内压：
•指电池的内部气压，是密封电池在充放电过程中产生的气体所致，主要受电池材料、制造工艺、电 池结构等因素影响。 •其产生原因主要是由于电池内部水分及有机溶液分解产生的气体于电池内聚集所致 。
二、锂离子电池介绍
5. 锂离子电池性能：
1）常规性能
容量、电压、内阻
2）电化学性能
充电特性、放电特性、循环寿命、倍率充电特性、倍率放电特性、低温特性、电池组放电特性
3）安全性能
挤压、针刺、短路、过充、过放、热冲击、热循环、振动、低压、湿水
6. 锂离子电池生产所用设备：
•真空搅拌机
•拉浆机（涂布机） •裁切机 •辊压机 •卷绕机 •激光焊机 •真空注液机 •化成检测柜
一、锂离子电池术语
13.电池能量（Wh）：
•定义：指电池储存的能量的多少，用Wh来表示 •公式：能量（Wh）＝额定电压（V）×工作电流（A）×工作时间（h)。 •举例：3.2V15Ah单体电芯的能量为48Wh，3.2V100Ah电池组的能量为320Wh。电池能量是衡量电 池带动设备做功的重要指标，容量不能决定做功的多少。
14.能量密度（Wh/Kg）：
•指单位体积或质量所释放的能量，通常用体积能量密度（Wh/L）或质量能量密度（Wh/kg）表示。 •如一节锂电池重325g，额定电压为3.7V，容量为10Ah，则其能量密度为113Wh/kg，下表为理论值， 在实际应用情冴中需要考虑电池结构中的壳体、零件等各方面因素。 •目前锂电池的能量密度是镍镉和镍氢电池的3和1.5倍，能量密度的高低是由材料密度不结构决定的。
一、锂离子电池术语
8.过充电（Over charge） ：
电池在充电时，在达到充满状态后，若还继续充电，可能导致电池内压升高、电池变形、漏夜等情 况发生，电池的性能也会显著降低和损坏。
一、锂离子电池术语
4.负载能力：
当电池的正负极两端连接在用电器上时，带动用电器工作时的输出功率，即为电池的负载能力。
5.内压：
•指电池的内部气压，是密封电池在充放电过程中产生的气体所致，主要受电池材料、制造工艺、电 池结构等因素影响。 •其产生原因主要是由于电池内部水分及有机溶液分解产生的气体于电池内聚集所致 。
二、锂离子电池介绍
5. 锂离子电池性能：
1）常规性能
容量、电压、内阻
2）电化学性能
充电特性、放电特性、循环寿命、倍率充电特性、倍率放电特性、低温特性、电池组放电特性
3）安全性能
挤压、针刺、短路、过充、过放、热冲击、热循环、振动、低压、湿水
6. 锂离子电池生产所用设备：
•真空搅拌机
•拉浆机（涂布机） •裁切机 •辊压机 •卷绕机 •激光焊机 •真空注液机 •化成检测柜
一、锂离子电池术语
13.电池能量（Wh）：
•定义：指电池储存的能量的多少，用Wh来表示 •公式：能量（Wh）＝额定电压（V）×工作电流（A）×工作时间（h)。 •举例：3.2V15Ah单体电芯的能量为48Wh，3.2V100Ah电池组的能量为320Wh。电池能量是衡量电 池带动设备做功的重要指标，容量不能决定做功的多少。
14.能量密度（Wh/Kg）：
•指单位体积或质量所释放的能量，通常用体积能量密度（Wh/L）或质量能量密度（Wh/kg）表示。 •如一节锂电池重325g，额定电压为3.7V，容量为10Ah，则其能量密度为113Wh/kg，下表为理论值， 在实际应用情冴中需要考虑电池结构中的壳体、零件等各方面因素。 •目前锂电池的能量密度是镍镉和镍氢电池的3和1.5倍，能量密度的高低是由材料密度不结构决定的。
电动汽车动力电池 ppt课件
45
PPT课件
图片小贴士
1959-1960 Henney Kilowatt电动汽车（量 产了100台）
46
PPT课件
Sebring-Vanguard制造的CitiCar（生产了 2000台）
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PPT课件
20世纪70年代末期，德国戴姆勒－奔驰汽车公 司生产了一批LE306电动汽车，采用铅酸电池。 电压180V，容量180Ah，铅酸电池质量为 1000kg。有它激直流电动机，电动机最高转速 为6000r/min。有效载荷为1450kg，总质量 为4400kg。最高时速为50km/h，最大爬坡 度为16%，原地起步加速到50km/h的时间为 14s，续驶历程可达120km。
1.能够描述动力电池及电动车辆发展简史 2.能够分析制约动力电池和电动汽车发展的因素 3.能够分析推动动力电池与电动汽车发展需解决
的问题 4.能够描述当前应用在电动汽车上的动力电池类
型
3
PPT课件
第1章 电动汽车与动力电池发展历程 1.电动汽车与动力电池发展历史 2.电动汽车与动力电池发展现状
19世纪末到1920年是电动车发展的一个高峰。
据统计，到1890年在全世界4200辆汽车中， 有38%为电 动汽车，40%为蒸汽车，22%为 内燃机汽车。1900年，美国制造的汽车中，电 动汽车为15755辆，蒸汽机汽车为1684辆，而 汽油机汽车只有936辆。
到了 1911年，就已经有电动出租汽车在巴黎和 伦敦的街头 上运营。美国首先实现了早期电动车 的商业运营，成为发展最快、 应用最广的国家。
13
PPT课件
图片小贴士
法拉第及其发明的电动机
14
PPT课件
1827年，匈牙利物理学家安幼思·杰德利克（ ÁnyosJedlik）开始尝试用电磁线圈进行实验 。杰德利克解决一些技术问题后，称他的设备为 “电磁自转机”。虽然只用于教学目的，但第一 款杰德利克的设备已包含今日直流电动机的三个 主要组成部分：定子，转子和换向器。
第4章-动力电池系统PPT优秀课件
负极活性物质
电解质
电池的组成部分
隔膜 外壳及导电栅
汇流柱
极柱
安全阀
2
铅蓄电池的结构
图6-6 单体铅蓄电池的结构 1—单格电池 2—盖 3—负极接线柱 4—电解液加入口 5—外壳 6—电极连接板 7—负极板 8—隔板 9—正极板 10—沉淀物存储槽 11—外隔板 12—极板连接板
13—单格电池正极接线柱 14—单格电池负极接线柱 15—活性物质 3
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Manley Stanley Whittingham
1941年出生，于牛津大学BA (1964), MA (1967), 和 DrPhil(1968)学位，目前就职于宾汉姆顿大学。Dr. Whittingham是发明嵌入式锂离子电池重要人物，在与 Exxon公司合作制成首个锂电池之后，他又发现水热合成 法能够用于电极材料的制备，这种方法目前被拥有磷酸铁
（1）一般以电池单位容量或能量的成本表示。 （2）单位为：元/(A.h)或元/(kW.h)。
15
13、放电制度：电池放电时所规定各项条件。
（1）放电电流：放电时电流的大小，通常用放电率表 示，即放电时的速率，有时率和倍率两种。 时率：以放电时间（h）表示的放电速率，即以一定 的放电电流放完额定容量所需的时间（h），常用C/n表 示。 倍率：在规定时间内放出其额定容量所输出的电流值。 数值上等于额定容量的倍数。如：3C放电。 （2）放电终止电压：放电时，电压下降到不宜再继续 放电的最低工作电压。
4
5
几种蓄电池的种类及外形。
图2-11 蓄电池的类型
6
4.1.2 动力电池的基本参数
1、端电压和电动势
（1）端电压：动力电池正极和负极之间的电位差。 （2）开路电压：没有负载情况下的端电压。 （3）负载电压：接上负载后处于放电状态下的电压。 又称工作电压。 （4）终止电压：电池充放电结束时的电压，分为充电 终止电压和放电终止电压。 （5）电动势（E）：组成电池的两个电极的平衡电极 电位之差。
锂离子动力电池的安全性问题PPT课件
J.K. Feng, X.P. Ai, Y.L. Cao, H.X. Yang, J.Power Sources 161 (2006) 545–549; L.F. Xiao, X.P. Ai *, Y.L. Cao, H.X. Yang, Electrochem. Comm.7 (2005) 589–592 S.L. Li, X.P. Ai ∗, H.X. Yang, Y.L. Cao, J. Power Sources 189 (2009) 771–774 S. L. Li, X. P. Ai*, H. X. Yang. J. Power Sources, 184 (2008) 553-556 S. L. Li, X. P. Ai*, H. X. Yang, J. Power Sources, 196 (2011) 7021–7024.
锰基固熔体
15
5、为提高电池应用过程中的安全性，整车应为电池提供 尽可能适宜的温度范围和使用环境
将温度控制在20-45℃之间，除能有效提高电池的使用寿命与可靠性之外， 还能有效避免电池低温充电析锂造成的短路以及高温热失控，提高电池的使 用安全性。
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6、电池安全性问题“可治可防”，但单纯的工艺控制不 能解决，必须发展电池自激发安全性新技术，使电池具有 自保护功能
动力电池
LiMn2O4;LiFePO4
120Wh/Kg
由于受制于正极材料的热稳定性，现有动力电池只能选择热安全性较好但 比能量低的正极材料，制约了动力电池的发展。
要求未来新材料既具有高比能量又具有良好的热稳定性不太现实。如：
xLi2MnO3·(1-x)LiMO2 (M= Mn, Ni, Co)
容量：280mAh/g可大幅度提高电池比能 量，但同样存在热分解问题。因此，安全性 技术需要优先发展。
动力电池及管理ppt课件
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
动力电池包组成
电池模组、维修开关、BMS主控模块、BMS从控模块、信号采集 线束、接触器、预充电阻、温度传感器、电流传感器
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
动力电池成组（PACK）
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
算一算，测一测
参数 车型
e5
EV200
总电压 (V)
633.6
332
电池包重量 (kg)
490
165
额定总容量 （AH） 75
动力电池成组（PACK）
电芯 → 模组→ 电池组→电池包
电芯
模组
电池包
电池组
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
动力电池成组（PACK）EV200
烧伤病人的治疗通常是取烧伤病人的 健康皮 肤进行 自体移 植，但 对于大 面积烧 伤病人 来讲， 健康皮 肤很有 限，请 同学们 想一想 如何来 治疗该 病人
2.过压和欠压保护（影响电池寿命）
如磷酸铁锂设定充电（3.65V）、放电（2.7V）截止保护电压，分级报警，甚至切断电流回路。 压差报警(30mV)
3.过温保护（电池寿命、燃烧、爆炸）
电动车的现状和趋势_陈清泉
电动车的现状和趋势陈清泉(香港大学)摘要:社会对环境和节能的重视有力地促进了电动车辆的发展。
本文首先综述了电动车的现状,然后重点阐述了开发电动车辆的工程哲学和关键技术,接着展望了各种电动车的商业化前景及其面临的挑战。
最后做出结论:未来数十年,电池电动车,混合电动车和燃料电池电动车的市场份额将以稳定的速度增长,而燃油汽车的市场份额将逐渐减少。
关键词:电动车辆;蓄电池车辆;混合车辆;燃料电池中图分类号:U469.11文献标识码:A文章编号:1671-5276(2003)01-0001-04The present Situation of Electric Motor Vehicle and Its ProspectCHEN Qing-quan(Hongkong University)Abstract:People have paid more and more attentions to environment pollution and energ y resource saving.Just these attentions are promoting effectively the development of electric motor vehicles.The paper gives a brief review for present situation of electric motor vehicles and a statement for its engineering philosophy as w ell as the key links to success.Its prospect of business production and the challenges to encounter are discussed for each kind of electric vehicles.Finally it comes to conclusion that in future tens of year,the battery vehicles,hy-brid energy vehicles and fuel vehicles w ould increase its participation steadily,w hile the internal combustion cars w ould give w ay to the formers.Key words:electric vehicle;battery vehicle;hybrid electric vehicle;fuel battery0引言人们对环境和能源问题的日益关注,促进了电动车的发展,商业化的追求正变为现实。
动力电池课件
• Zn+Cu2+=Cu+Zn2+
（1—1）
• 在（1—1）式的化学反应中， Cu2+和Zn2+在25℃的标准自由能△G 是-212kj/mol。根据热力学的知识，化学反应总是沿着自发的方向 进行，所以如果把锌加入Cu2+溶液中，铜就沉淀出来了。该化学反 应包含的化学能是不可利用的，能量以热能的形式被消耗掉。
第一部分:动力电池
• 8．放电速率（放电率） • 放电速率一般用电池在放电时的时间或放电电流与额定电流的比例来
表示。 • （1）时率（时间率） • 电池以某种电流强度放电，放完额定容量所经过的放电时间。汽车用
电池一般用20h率容量表示。 • （2）倍率（电流率） • 电池以某种电流强度放电的数值为额定容量数值的倍数。 • 9．使用寿命 • 使用寿命是指电池在规定条件下的
• （6）终止电压
• 终止电压是指电池在一定标准所规定的放电条件下放电时，电池的电压将逐 渐降低，当电池再不宜继续放电时，电池的最低工作电压称为终止电压。当 电池的电压下降到终止电压后，再继续使用电池放电，化学“活性物质”会 遭到破坏，减少电池寿命。
• 2．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（Ah），它等于放电电流与放电时间的乘积。电池的容量可以分为理论 容量、实际容量、标称容量和额定容量等。
电时把电能释放出来。在这个可逆的电化学转换过程中，有一定的能 量损耗。通常用电池的容量效率和能量效率来表示。 • （1）容量效率 • 容量效率是指电池放电时输出的容量与充电时输入的容量之比。 • （2）能量效率 • 能量效率也称电能效率，是指电池放电时输出的能量与充电时输入的 能量之比。 • 7．自放电率 • 自放电率是指电池在存放期间容量的下降率，即电池无负荷时自身放 电使容量损失的速度。自放电率用单位时间容量降低的百分数表示。
动力电池基础知识..课件
放电方式对电池性能的影响
不同的放电方式（如恒流放电、恒压放电等）会影响电池的放电效 率和寿命。
03
动力电池的构成与材料
动力电池的构成
电芯
动力电池的核心部分，负 责存储和释放电能。
电池管理系统
用于监控电池状态、控制 充放电过程，确保电池安 全运行。
冷却系统
用于保持电池在适宜的温 度范围内工作，确保电池 性能和寿命。
无人机需要轻量化的能源供应系统 ，动力电池具有高能量密度和轻量 化的特点，因此也是无人机的能源 供应方案之一。
02
动力电池的工作原理
电池的基本工作原理
电池是一种能量转换装置
01
电池能够将化学能、光能、热能等转换为电能，为各种电子设
备提供动力和隔膜组成，这些部分共同作
动力电池的材料
正极材料
电解液
如钴酸锂、三元材料等，决定了电池 的能量密度和性能。
作为正负极之间的传输介质，对电池 的离子导电性和安全性至关重要。
负极材料
如石墨、钛酸锂等，影响电池的充放 电性能和寿命。
动力电池的性能指标
01
02
03
04
能量密度
单位重量或体积内所存储的电 能，直接影响车辆的续航里程
无线充电技术为电动汽车充电提供了新的解决方案，可实现快速、方便 、自动化的充电，未来有望成为电动汽车充电的主流方式。
03
智能电池管理系统
智能电池管理系统能够实现电池的实时监测、控制和优化，提高电池的
安全性、寿命和性能，是未来动力电池发展的重要方向。
动力电池对环境的影响与可持续发展
减少碳排放
动力电池的使用能够减少燃油车的碳排放，从而降低空气污染和 全球温室效应。
。
不同的放电方式（如恒流放电、恒压放电等）会影响电池的放电效 率和寿命。
03
动力电池的构成与材料
动力电池的构成
电芯
动力电池的核心部分，负 责存储和释放电能。
电池管理系统
用于监控电池状态、控制 充放电过程，确保电池安 全运行。
冷却系统
用于保持电池在适宜的温 度范围内工作，确保电池 性能和寿命。
无人机需要轻量化的能源供应系统 ，动力电池具有高能量密度和轻量 化的特点，因此也是无人机的能源 供应方案之一。
02
动力电池的工作原理
电池的基本工作原理
电池是一种能量转换装置
01
电池能够将化学能、光能、热能等转换为电能，为各种电子设
备提供动力和隔膜组成，这些部分共同作
动力电池的材料
正极材料
电解液
如钴酸锂、三元材料等，决定了电池 的能量密度和性能。
作为正负极之间的传输介质，对电池 的离子导电性和安全性至关重要。
负极材料
如石墨、钛酸锂等，影响电池的充放 电性能和寿命。
动力电池的性能指标
01
02
03
04
能量密度
单位重量或体积内所存储的电 能，直接影响车辆的续航里程
无线充电技术为电动汽车充电提供了新的解决方案，可实现快速、方便 、自动化的充电，未来有望成为电动汽车充电的主流方式。
03
智能电池管理系统
智能电池管理系统能够实现电池的实时监测、控制和优化，提高电池的
安全性、寿命和性能，是未来动力电池发展的重要方向。
动力电池对环境的影响与可持续发展
减少碳排放
动力电池的使用能够减少燃油车的碳排放，从而降低空气污染和 全球温室效应。
。
电动汽车结构与原理 动力电池系统PPT课件
电动势（E）：组成电池的两个电极 的平衡 电极电 位之差 。
图4-2 电池充放电电压变化曲线
第4页/共100页
(2)容量
容量是指电池在一定的放电条件下所能放出的电量，用符号C表示，单位常用 或表示。 理论容量：假定电池中的活性物质全 部参加 电池的 成流反 应所能 提供的 电量。 理论容 量可根 据电池 反应式 中电极 活性物 质的用 量，按 法拉第 定律计 算的活 性物质 的电化 学当量 精确求 出。 法拉第定律指出：电流通过电解质溶 液时， 在电极 上发生 化学反 应的物 质的量 与通过 的电量 成正比 。数学 式表达 为
第26页/共100页
(4)自放电小
锂离子电池月自放电率仅为总电容量的5~9%，大大缓解了传统的二次电池放置时由 自放电所引起的电能损失问题。
第27页/共100页
无记忆效应
(5)无记忆效应
第28页/共100页
(6)环保性高 相对于传统的铅酸电池、镍镉电池甚至镍氢电池废弃可能造 成的环境污染问题，锂离子电池中不包含汞、铅、镉等有害 元素，是真正意义上的绿色电池。
第20页/共100页
动力电池分类
图4-2 电动汽车用动力电池分类
第21页/共100页
4.2 锂离子动力电池
4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5
概述 锂离子动力电池的工作原理 锂离子动力电池的失效机理 锂离子动力电池的性能 锂离子动力电池的应用
第22页/共100页
4.2.1 概述
第18页/共100页
(2)按工作性质和储存方式分类
① 一次电池，又称原电池，即不能再充电使用的电池，如 锌锰干电池、锂原电池等。 ② 二次电池，即可充电电池，如铅酸电池、镍镉电池、镍 氢电池、锂离子电池等。 ③ 燃料电池，活性材料在电池工作时才连续不断地从外部 加入电池，如氢氧燃料电池、金属燃料电池等。 ④ 储备电池，储备电池储存时电极板不直接接触电解液， 直到电池使用时，才加入电解液，如镁－氯化银电池，又 称海水激活电池。
图4-2 电池充放电电压变化曲线
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(2)容量
容量是指电池在一定的放电条件下所能放出的电量，用符号C表示，单位常用 或表示。 理论容量：假定电池中的活性物质全 部参加 电池的 成流反 应所能 提供的 电量。 理论容 量可根 据电池 反应式 中电极 活性物 质的用 量，按 法拉第 定律计 算的活 性物质 的电化 学当量 精确求 出。 法拉第定律指出：电流通过电解质溶 液时， 在电极 上发生 化学反 应的物 质的量 与通过 的电量 成正比 。数学 式表达 为
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(4)自放电小
锂离子电池月自放电率仅为总电容量的5~9%，大大缓解了传统的二次电池放置时由 自放电所引起的电能损失问题。
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无记忆效应
(5)无记忆效应
第28页/共100页
(6)环保性高 相对于传统的铅酸电池、镍镉电池甚至镍氢电池废弃可能造 成的环境污染问题，锂离子电池中不包含汞、铅、镉等有害 元素，是真正意义上的绿色电池。
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动力电池分类
图4-2 电动汽车用动力电池分类
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4.2 锂离子动力电池
4.2.1 4.2.2 4.2.3 4.2.4 4.2.5
概述 锂离子动力电池的工作原理 锂离子动力电池的失效机理 锂离子动力电池的性能 锂离子动力电池的应用
第22页/共100页
4.2.1 概述
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(2)按工作性质和储存方式分类
① 一次电池，又称原电池，即不能再充电使用的电池，如 锌锰干电池、锂原电池等。 ② 二次电池，即可充电电池，如铅酸电池、镍镉电池、镍 氢电池、锂离子电池等。 ③ 燃料电池，活性材料在电池工作时才连续不断地从外部 加入电池，如氢氧燃料电池、金属燃料电池等。 ④ 储备电池，储备电池储存时电极板不直接接触电解液， 直到电池使用时，才加入电解液，如镁－氯化银电池，又 称海水激活电池。
纯电动汽车动力电池-PPT精品共60页文档
拉
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
纯电动汽车动力电Biblioteka -PPT精品46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
60、生活的道路一旦选定，就要勇敢地 走到底 ，决不 回头。 ——左
纯电动汽车动力电Biblioteka -PPT精品46、法律有权打破平静。——马·格林 47、在一千磅法律里，没有一盎司仁 爱。— —英国
48、法律一多，公正就少。——托·富 勒 49、犯罪总是以惩罚相补偿；只有处 罚才能 使犯罪 得到偿 还。— —达雷 尔
50、弱者比强者更能得到法律的保护 。—— 威·厄尔
56、书不仅是生活，而且是现在、过 去和未 来文化 生活的 源泉。 ——库 法耶夫 57、生命不可能有两次，但许多人连一 次也不 善于度 过。— —吕凯 特 58、问渠哪得清如许，为有源头活水来 。—— 朱熹 59、我的努力求学没有得到别的好处， 只不过 是愈来 愈发觉 自己的 无知。 ——笛 卡儿
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池
铅酸电池
铅碳电电池池都用化学材料 镍氢电池
就全生命期而论 处理不当都会危险并污染环境
最关键的是要控制好不让进入危险境地，污染环境
管理+创新 ---------杨裕生院士 15
Thank you!
陈清泉
中国工程院院士、英国皇家工程院院士 世界电动车协会创始主席
中国电动汽车百人会夏季论坛 郑州 2016年8月21日
易经基本原理： 变化、周期、平衡、对立统一
Yi-jing basic principles: Change, Periodic, Balance, Unity of Opposites
动力电池安全性
• 电池包应该承担更多的安全性保障
– 机械结构安全性
耐久使用情况下保证电池单体连接可靠牢固； 极限情况（如碰撞）对电池单体的变形有效的防护。
– 电气安全性
保证高压绝缘良好； 耐久使用与极限情况（着火）情况下，保证阻燃。
– 热管理安全性
液冷方式的冷却管路与接头要求密封可靠
动力电池安全性
• 电池包与整车的一体化设计，是必由之路
锂离子动力电池安全分析及对策
电池爆炸燃烧原因 电池发热 隔膜熔断 燃烧爆炸
电池短路
温度升高
对策：减少电池发热量、提高隔膜耐热温度、 降低电解液的可燃性
电池发热---热源
电池工作产生的焦耳热量 电池材料不稳定产生的热量 电解液与电池内部组成之间反应产生的热量 电池制作缺陷产生的热量
EV Batteries Safety
动力电池安全性demician, Chinese Academy of Engineering Fellow, Royal Academy of Engineering, U.K.,
Founding President, World Electric Vehicles Association
直接、一成不变的思维 Straight Forward Approach
整体、辩证的思维 Holistic, Dialectic Approach
系统辩证思维、价值共生 创新 + 管理
电池系统的安全性管控
The Key Control Of Battery System Safety
量子仿真 极片工艺 化学体系设计 裸电芯组装 电芯集成
米
• 密封（IPXX等级） • 耐振动 • 耐冲击 • 碰撞防护 • 防爆
• 材料阻燃等级 • 电芯的安全要求 • 危险物品的标识
动力电池安全性
• 不能把安全压力都推给电池单体
能量 密度
安全性
能量密度的提升必然带来安全性的下降。
模拟电池单体内短路的针刺试验，对 现有高能量密度的三元体系来说，非 常大的挑战。
电池工作产生的焦耳热量
热源：电池内部电子、离子迁移产生的热量。 对策：减小电池内部电阻。
电池材料不稳定产生的热量
热源：正及材料、负极材料，不稳定分解放热。 对策：通过惨杂、表面改性，提高、负极材料的热稳定
性，减少发热量。
电解液与电池内部组成之间反应产生的热量
热源：电解液自身分解发热。 与正及材料，负极材料反应放热 与正负极材料分解产物反应放热 与粘接剂发生化学反应放热。
测试项目 振动试验 机械冲击
跌落 翻转 模拟碰撞 挤压 温度冲击 湿热循环 海水浸泡 外部火烧 盐雾 高海拔 过温保护 短路保护 过充电保护 过放电保护
例如电池包的位置不同，不 同测试项目的条件需要加以 区分。
电池包放置于后备箱后排座 椅处，则挤压测试的条件就 应该放宽。
电池包放置于底盘下，则需 要增加水密性IP等级的测试， 要求达到IP67.
各种储能电池、动力电池技术迅速发展 电池新原理、新技术、新材料层出不穷
锂离子电池 高能锂离子电池 锂聚合物电池 固态锂离子电池
钠离子电池 水系锂离子电池 水系锌离子电 水系钠离子电池 池
锂硫电池
硫-锂离子电池 钠硫电池
钠-氯化镍电池
超级电容器 混合电容器
锂电容器
超级电池
全钒液流电池 锌卤液流电池 锌镍单液流电
– BMS安全监控
安全保障的核心，防止过充、监控过热。 BMS自身的安全冗余设计（ISO26262）
动力电池安全性
• 支持国家刚颁布实施的电池 • 但个别测试项目，也
包级别的安全可靠性标注
需要依据电池包车载
GB/T 31467.3-2015
情况予以区别对待。
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
电池系统集成
终端产品
10 -10 10 -8
10 -6
• 过电流/外部短路保护 • 绝缘阻抗和抗电强度 • 直接接触和间接接触
（等电位） • 高压标识
• 过电压/欠电压保护 • 过温保护 • 过电流保护 • 碰撞过程中断开高压 • ASIL等级
10 -4 10 -2
电池系统 产品安全
10 0
10 2
对策：改善电解液的性能，降低反应放 热量
电池制作缺陷产生的热量
热源：电池极片制作不均匀 、导致局部
电阻过大产生，局部温度过高。 电池设计不合理，电池内部发热 大于散热。 对策：合理设计电池结构，制作无缺陷极 片。
锂离子动力电池安全对策
1、减少电池发热量
2、采用高耐热性全陶瓷隔膜
3、降低电解液可燃性