电池基础知识培训

©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.A123电池基础知识培训DannyLiu2010-11-12©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.电动车电池目前市场上的电动自行车的电池大都是铅酸电池。2电动车电机按功率(常见的）:350W和500W电池：36Vor48V硫化，寿命短©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.镍氢可充电电池镍氢电池正极活性物质为氢氧化镍（称氧化镍电极），负极活性物质为金属氧化物，也称贮氢合金（电极称贮氢电极），电解液为6N氢氧化钾。3电池直径（mm)高度(mm)A16.8±0.249.0±0.5AA14±0.249.0±0.5AAA10.1±0.2mm43.6±0.5AAAA8.1±0.241.5±0.5©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.手机电池将CELL,PlasticCase,PCM,PTC等组装在一起,做成我们手机用户(最终用户)所用的电池4©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.笔记本电池笔记本电池一盘由18650电芯组合而成，可分为四串一并或四串二并（14.4V),三串二并（10.8V)。5©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.常用二次电池比较减少串联，提高稳定度能量密度高，减轻重量和体积循环寿命长自放电小成本较高快速充放电6©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.锂离子电池比较钴酸锂三元材料锰酸锂磷酸铁锂电压平台（V）3.63.53.73.2振实密度（g/cm3)2.8-3.02.0-2.32.2-2.41.0-1.4比表面积（cm2/g)0.4-0.60.2-0.40.4-0.812-20克容量（mAh/g)130-140155-165100-115130-140过渡金属贫乏贫乏丰富非常丰富原料成本很高高低廉低廉环保性含钴含镍钴无毒无毒安全性稳定性差，不安全稳定性极差，非常不安全尚可接受安全性佳循环次数300次800次500次2000次能量密度佳最佳可接受可接受长期使用成本高高可接受经济适用领域小电池小电池/小型动力电池动力电池动力电池磷酸铁锂改善了：Safe(安全性)Power(高功率）Life(寿命）7©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.A123和传统磷酸铁锂比较A123（纳米级）HighPowerBattery(Historic)EnergyDensity200Wh/L50–150Wh/LPowerDensity7200W/L3000W/LCyclelifeProj.1MHEVcycles300kHEVcycles+-------+++++---------++++++Power：A123的核心技术8©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.A123电池型号容量（mAh)内阻(mohm)2665023005-1032113GI3800232113GII43002.2187007003.241-3.466圆形电池命名规则：XXYY0XX：直径(mm)YY：高度(mm)方形电池命名规则：XXYYZZXX：长(mm)YY：宽(mm)ZZ：厚(mm)9©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.锂电池工作（充放电）原理在放电过程中，是将化学能转换成电能；而在充电过程中，又将电能重新转换成化学能。锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态10©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.A123电池的构成3211311©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.A123电池的工艺流程正极清理负极清理正极极耳焊接负极极耳焊接JR卷绕组装端子焊接烘烤注液陈化化成包装Hi-potcheck分容12©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.极片的组成正极:铝箔—集流体LiFeP04—正极活物质容量PVDF—粘接剂导电碳—导电剂负极:铜箔—集流体G8石墨-负极活物质容量PVDF—粘接剂导电碳—导电剂e-Conductivecarbon13极片是电池的心脏极片影响电池CoatedWeight涂布重量CapacityResistance阻抗ACR，HPPCResidualNMPNMP残留盐折，容量小Edgeripple波浪边20卷绕EdgerippleAmplitude2卷绕Burrinheight毛刺高度Hi-pot,HSDBurrinLenght毛刺长度Hi-pot,HSDEdgeDelamination边缘掉料Hi-pot,HSDAdhesion附著力清理Thickness厚度JR直径©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.A123电池的工艺流程清理14正极加NMP清理负极加乙酸乙酯©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.A123电池的工艺流程焊接15©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.A123电池的工艺流程卷绕16©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.A123电池的工艺流程组装17消除电感©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.A123电池的工艺流程焊接18全自动焊接机五道焊接©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.A123电池的工艺流程烘烤19电池在真空状态下烘烤5天（85C）©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.A123电池的工艺流程Hi-pot检测200V，击穿20©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.A123电池的工艺流程注液及陈化电池静静地躺上四天，让电解液浸润极片和隔离膜21©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.A123电池的工艺流程化成CapacitytestDeltaVD1D22化成就是用专用的电池充放电设备对成品电池进行充放电测试22©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.A123电池的工艺流程分容GoodcellHSDcell1颗HSD电池=10000美金23©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.A123电池的工艺流程包装24©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.电压Voltage电压VoltageVoltsVV=I*R由正极跟负极的电势决定,V=ε正-ε负充电限制电压:规定电池由恒流充电转入恒压充电时的电压值放电终止电压:规定放电终止时电池的负载电压标称电压：用以表示电池放电平均电压的近似值OCV开路电压Opencircuitvoltage：电池在没有负载下的开路电压.相对稳定,但会随环境温度及SOC不同而不同4.2V-3.7V-3V3.6V-3.3V-2V25©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.电流current&容量capacity电流CurrentAmpsACoulombs(charge)/time倍率：是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，它在数据值上等于电池额定容量的倍数，通常以字母C表示。如电池的标称额定容量为600mAh为1C（1倍率），300mAh则为0.5C,6A(600mAh)为10C.以此类推容量CapacityAmp-hoursA-hCapacity=I*t容量是指在特定的状态下,完全充满的电池可放出的安培小时数例:2200mAh表示以2200mA放电能持续1小时,如经1100mA放电则能持续2小时。电池可提供的电容量会随阗环境温度,放电电流大小及截止电压定义不同而有差异.26©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.电池充放电特性27©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.电池状态描述28©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.內阻Resistancemilli-ohmsmΩResistance=V/I交流电阻ACRACRismeasuredat1kHz.直流电阻DCR内阻V0V110A,5sDCR=(V0-V1)/1029©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.影响内阻的因素-极片设计及极片极片薄长，增加极耳数量，可降低电阻R=p*L/s30©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.影响内阻的因素-电池SOC%SOC(%)ACR(mΩ)1.00.80.60.40.20.02.102.052.001.951.901.85VariableNH0905028**00022NH0905028**00203NH0905028**00208NH0905028**00026NH0905028**00001ScatterplotofACRVsSOC在20-100%SOC间，内阻相差不大，低于20%SOC时，内阻会变大31©2010A123Systems,Inc.Allrightsreserved.Proprietaryandconfidential.影响内阻的因素-极片浸润浸润不够32©