11.锂离子动力蓄电池（课件）-高二《新能源汽车检测与维修》同步教学（人民交通版）

新能源汽车检测与维修 锂离子动力蓄电池 一、锂离子电池的类型 按照锂离子电池的外形形状可分为：方形锂离子电池和圆柱形离子电池。 锂离子电池的发展呈现出多方向并举的局面。发展方向的不同主要在于所采用的正极材料的不同。 目前已批量应用于锂电池的正极材料主要有钴酸锂、镍酸锂、锰酸锂以及磷酸铁锂。 二、锂离子电池的结构 a) b) 锂离子电池结构示意图 a)方形锂离子电池 b)圆柱形锂离子电池 1-外壳 2-负极端子 3-正极端子 4-隔膜 5-负极板 6-正极板 7-绝缘体8-负极柱9-绝缘体 10-密封圈 11-顶盖 12-正极 13-安全排气阀 14-隔膜 15-负极 16-负极板 17-正极 二、锂离子电池的结构 锂离子电池由正极、负极、隔膜、电解液和安全阀等组成。 1.正极 正极物质在锰酸锂离子电池中以锰酸锂为主要原料，在磷酸铁锂离子电池中以磷酸铁锂为主要原料，在镍钴锂离子电池中以镍钴锂为主要原料，在镍钴锰锂离子电池中以镍钴锰锂为主要原料。在正极活性物质中再加入导电剂、树脂黏合剂，并涂覆在铝基体上，呈细薄层分布。 二、锂离子电池的结构 2.负极 负极活性物质是由碳材料与黏合剂的混合物再加上有机溶剂调制成糊状，并涂覆在铜基上，呈薄层状分布。 二、锂离子电池的结构 3. 隔板 隔板的功能是关闭或阻断通道的作用，一般使用聚乙烯或聚丙烯材料的微多孔膜。关闭或阻断功能是电池出现异常温度上升，阻塞或阻断作为离子通道的细孔，使蓄电池停止充放电反应。隔板可以有效防止因外部短路等引起的过大电流使电池产生异常发热现象。这种现象即使产生一次，电池就不能正常使用。 二、锂离子电池的结构 4.电解液 电解液是影响锂离子倍率放电性能和安全性的又一重要因素。高功率锂离子蓄电池采用的是以LiPF6为电解质盐、以碳酸乙烯酯（EC）和直链碳酸酯组成的混合溶剂为电解液。动力锂离子蓄电池材料的主要研制单ANL尝试使用LiBOB盐与LiPF6 的复合盐。 二、锂离子电池的结构 5.安全阀 为了保证锂离子电池的使用安全性，一般通过对外部电路的控制或者在蓄电池内部设有异常电流切断的安全装置。即使这样，在使用过程中也有可能有其他原因引起蓄电池内压异常上升，这时，安全阀释放气体，以防止蓄电池破裂。安全阀实际上是一次性非修复式的破裂膜，用以保护蓄电池使其停止工作，是蓄电池的最后保护手段。 三、锂离子电池的工作原理 锂离子电池使用锂碳化合物(LixC)作负极，锂化过渡金属氧化物（Li1-xMyOz)作正极，液体有机溶液或固体聚合物作电解液。在充放电过程中，锂离子在电池正极和负极间往返流动。电化学反应方程式为： 三、锂离子电池的工作原理 放电时，负极上释放锂离子，通过电解液流向正电极并被吸收。充电时，反应过程相反。 锂离子电池工作原理 四、锂离子电池的充放电特性 在电压方面 锂离子电池对充电终止电压的精度要求很高，一般误差不能超过额定值的1％。终止电压过高，会影响锂离子电池的寿命，甚至造成过充电现象，对电池造成永久性的损坏；终止电压过低，又会使充电不完全，电池的可使用时间变短。 四、锂离子电池的充放电特性 充电电流方面 锂电池的充电率(充电电流)应根据电池生产厂的建议选用。虽然某些电池充电率可达2C，但常用的充电率为(O.5-1)C。在采用大电流对锂离子电池充电时，因充电过程中电池内部的电化学反应会产生热，因此有一定的能量损失，同时必须检测电池的温度以防过热损坏电池或产生爆炸。此外对锂电池充电，若全部用恒定电流，虽然可以在一定程度上缩短充电时间，但很难保证电池充满，如果对充电结束控制不当还会造成过充现象。 四、锂离子电池的充放电特性 锂电池的充电温度一般应该限制在0-60℃范围内。电池温度过高会损坏电池并可能引起爆炸；温度过低虽不会造成安全方面的问题，但很难将电池充满。由于充电过程中，电池内部将有一部分热能产生，因此在大电流充电时，需要对电池进行温度检测，并且在超过设定充电温度时停止充电以保证安全。 四、锂离子电池的充放电特性 放电方面 锂离子电池的最大放电电流一般被限制在(2-3)C左右。更大的放电电流会使电池发热严重，对电池的组成物质造成损坏，影响电池的使用寿命。同时，由于大电流放电时，电池的部分能量转变成热能，因此电池的放电容量将会降低。在造成过放电(低于3.OV)时，还