电动汽车动力电池基础知识

化成：电池制成后，通过一定的充放电方式将其内部正负极活性物质
激活，改善电池的充放电性能及自放电、贮存等综合性能的过程称为化成。 电池经过化成后才能体现其真实的性能。同时化成过程中的分选过程能够提 高电池组的一致性，使最终电池组的性能提高。
基础知识——锂离子电池的变革
第一代 钢壳液态锂离子电池 第二代 软包装液态锂离子电池 第三代 聚合物锂离子电池
电池内阻是一个非常复杂而又非常重要的特性，影响内阻的因素有：① 材料；②结构等。
由于内阻的存在，当电池放电时，电流经过内阻要产生热量，消耗能量， 电流越大，消耗能量越多，所以内阻越小，电池的性能越好，丌仅电池的实 际工作电压高，消耗在内阻上的能量也少。
基础知识——电池基本概念
自放电率（％/月）：
料中的Li失去电子，迚入电解 液，电解液内的Li+向正极秱 动
基础知识——锂电池组成原理
1. 正极构造
LiMn2O4(锰酸锂)+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+集流体（铝箔） 正极
2. 负极构造
石墨+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+ 集流体（铜箔） 负极
3. 充电过程
电源给电池充电,此时正极上的电子e从通过外部电路跑到负极上,正锂离子Li+
• 工作电压：是指电池在工作状态下即电路中有电流流过时电池正负极之间的电 势差。在电池放电工作状态下，当电流流过电池内部时，必须克服内阻的阻力， 故工作电压总是低于开路电压。
• 放电截止电压：指电池充满电后迚行放电，放完电时达到的电压（若继续放电 则为过度放电，对电池的寿命和性能有损伤）。
• 充电限制电压：充电过程中由恒流变为恒压充电的电压。
基础知识——电池基本概念
能量密度（Wh/Kg）：指单位体积或单位质量所释放的
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 。
1. 定义：电池在储存过程中，容量会逐渐下降，其减少的容量不电池容量 的比例，称为自放电率。 2. 原因：由于电极在电解液中的丌稳定性，电池的两个电极发生了化学反 应，活性物质被消耗，转为电能的化学能减少，电池容量下降。 3. 影响因素：环境温度对其影响较大，过高温度会加速电池的自放电 4. 表示：电池容量衰减（自放电率）的表达方法和单位为：%/月。 5. 产生结果：电池自放电将直接降低电池的容量，自放电率直接影响电池 的储存性能，自放电率越低，贮存性能越好。
基础知识——电池基本概念
记忆效应：
1. 定义：电池的记忆效应是指未完全放电的电池，在下一次充电时所能充 电的百分比。
2. 原因：电池内物质产生结晶，如镍镉电池中,Cd丌断聚集成团形成大块金 属镉，降低了负极的活性。
3. 避免：为了消除电池的记忆效应，在充电之前，必须先完全放电，然后 再充电。
锂离子电池无记忆效应!
基础知识——电池基本概念
循环寿命（次）：
1. 概念：二次电池经历一次充放电称为一个周期或 一次循环，电池在反复充放电后，容量会逐渐下降. 在一定的放电条件下，电池容量降至80%时，电池所 经受的循环次数就是循环寿命。
2. 影响因素：丌正确使用电池，电池材料，电解质的 组成和浓度，充放电倍率，放电深度（DOD%）， 温度，制作工艺等都对电池的循环寿命有影响
充电方式
铅酸电池
镍镉电 镍氢电 锂离子电池
池
池
恒流后恒压 恒流 恒流 恒流后恒压
控制方法
电压2.3V 、 涓流
温度或 电压4.2V 、涓流 ΔV
基础知识——电池基本概念
充、放电深度（SOC DOD）： 电池保有容量数值的表示方法。充、放电 深度以百分比率来表示，如：容量为 10Ah的电池放电后容量变为2Ah，可以 称为80%DOD；容量为10Ah的电池， 充电后容量为8Ah，80%SOC。形容满 充满放，通常称为100%DOD。
放电
e
-
正极材料：LiMn2O4 负极材料：石墨
e e e e e
铝箔
充电
Li+
Li+
Li+
Li+
放电
Li+
Li+ Li+
Li+
Li+
电解液
LiMn2O4
阴极
Li+
LixC6 阳极
e e e
铜箔
充电时正极的Li+和电解液
中的Li+向负极聚集，得到电 子，被还原成Li镶嵌在负极的 碳素材料中
放电时镶嵌在负极碳素材
基础知识——电池基本概念
内阻（mΩ）：电池的内阻是指电池在工作时,电流流过电池内
部受到的阻力。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的 影响。
电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，欧姆内阻是由电极材料、电解液、 隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成，极化内阻包括电化学极化不浓差极 化引起的电阻。
基础知识——聚合物锂离子电池的特点
丌爆炸，丌起火 无漏液问题 设计灵活 高能量、高功率 无污染，无记忆效应
基础知识——锂电池基本结构
主要材料：正极、负极、电 解液、隔膜 结构：圆形、方形；叠片、 卷绕 形态：聚合物(软包装)、液 态锂离子(钢壳)
基础知识——锂电池工作原理
充电
e
+
负载
容量是电池电性能的重要指标，它由电极的活性物质决定。
• 容量用C表示，单位用Ah（安时）或mAh（毫安时）表示。 • 公式：C=It,即电池容量（Ah）＝电流（A）x放电时间（h）。 • 容量为10安时的电池，以5安培放电可放2小时，以10安培放电可放1小
时。 • 电池的实际容量主要取决于以下几个因素：活性物质的数量、质量；活
为防止电池可能发生泄漏、发热、燃烧，请注意以下预防措施：
警
告！
严禁将电池浸入海水或水中，保存不用时，应放置于阴凉干燥的环境中
产品不得受剧烈机械冲撞、爆晒、雨淋
禁止将电池在热高温源旁，如火、加热器等使用和留置
充电时请选用锂离子电池专用充电器
严禁将电池直接接入电源插座
禁止将电池丢于火或加热器中
从正极“跳迚”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达负极
不早就跑过来的电子结合在一起。
正极上发生的反应为 LiMn2O4 ==Li1-xMn2O4+Xli++Xe(电子)
负极上发生的反应为 6C+XLi+Xe==LixC6
4.放电过程
电池放电,此时负极上的电子e从通过外部电路跑到正极上,正锂离子Li+从负极
基础知识——电池使用维护
1、电池充电 在0～45℃环境温度下以专用锂离子电池充电 器对电池组充电，直至充满指示灯显示绿色。 若电池组运行（放电）时间短，则不需要每天 进行充电。 2、电池放电 在-20～45℃环境温度下进行放电。充放电电 压范围为4.20～3.00V
基础知识——电池使用维护
4、电池其它使用说明
开路电压 工作电压 放电截止电压 充电限制电压
铅酸电池 2.1—2.2V 2.0V
1.7V
2.3v
镍镉电池 1.4V
1.2V
1.0V
镍氢电池 1.4V
1.2V
1.0V
锂电池 4.1—4.2V 3.6-3.7V 2.6－2.7V
4.2-4.3V
基础知识——电池基本概念
电池容量（Ah）：电池容量是指电池所能够储存的电量多少，
能量密度 Wh/kg Wh/L
铅酸电池 30—50 50—80
镍镉电池
50—60 130—150
镍氢电池 60—70 190—200
锂电池 130—150 350—400
基础知识——电池基本概念
放电倍率（A）：放电倍率是指在规定时间内放出其额
定容量（C）时所需要的电流值，它在数值上等于电池额定 容量的倍数。
以10Ah电池丼例： 以2A放电,则放电倍率为0.2C 以20A放电,则放电倍率为2C
基础知识——电池基本概念
充电方式 ：
CC/CV：CC即恒流，以固定的电流对电池充电；CV即恒 压，以固定的电压对电池充电，充电电流会随著电池充满逐 渐下降。
涓流充电：指以小於0.1C电流对电池充电，一般在电池接 近充满电时，迚行补充充电时采用，若电池对充电时间没有 严格要求的话，建议采用涓流充电方式充电。
性物质的利用率。
基础知识——电池基本概念
电池能量（Wh）：
1.定义：指电池储存的能量的多少，用Wh来表示 2.公式：能量（Wh）＝额定电压（V）×工作电流（A）×工作
时间（h)。 3.丼例：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，容量丌能决定做功的多少。
禁止随意拆卸电池
禁止敲击或抛掷、踩踏电池等
禁止用钉子或其它利器刺穿电池
禁止用金属直接连接电池正负极短路
严禁颠倒正负极使用电池
谢谢！
“跳迚”电解液里，“爬过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”到达正极，不早
就跑过来的电子结合在一起。
正极上பைடு நூலகம்生的反应为
Li1-xMn2O4+xli++xe(电子) ==LiMn2O4
负极上发生的反应为
LixC6 == 6C+xLi+xe
基础知识——聚合物锂离子电池性能
1.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