磷酸鐵鋰動力電池技術rev2

汽車磷酸鐵鋰動力電池生產技術Rev.02OUTLINE電池原理與化學電池發展鋰離子電池性能與安全磷酸鐵鋰動力電池結構動力電池存貯、裝卸電池包的安全操作電池原理與化學電池發展

化學電池基本構成：正極、負極、電解液隔離膜、導線、外包裝物電極反應：

放電：

陽極：Cu2++2e-=Cu

陰極：Zn-2e-=Zn2+電池的能量：電池能量=電勢差*電量電勢差—正負極材的電位決定電量—通過線路中的電子總量伏打電池丹尼爾電池電池原理與化學電池發展

電池分類：一次電池（原電池），如鋅錳干電池、堿性電池、銀電池二次電池（蓄電池），如鉛酸電池、鎳氫電池、鋰電池燃料電池，氫、甲烷、甲醇燃料電池太陽能電池常見二次電池的基本參數：電池原理與化學電池發展1991,Sony:

C6/Li-saltinPC-EC/Li1-xCoO2In1995,Bellcore:Polymernewprocess–P1

鋰二次電池研發分為金屬鋰二次電池、鋰離子電池與鋰聚合物電池三個階段。1999年，鋰離子聚合物電池正式投入商業化生產，松下公司為首的8家公司均有產品推出，因此，1999年被日本人稱為鋰聚合物電池的元年。

電池發展：OUTLINE電池原理與化學電池發展

鋰離子電池性能與安全磷酸鐵鋰動力電池結構動力電池存貯、裝卸電池包的安全操作鋰離子電池性能與安全工業社會的發展對便攜電子設備的依賴越來越高，作為設備能源提供的電池必須俱備更高的能量密度、更長的循環壽命及安全性。1992年商品化的鋰離子電池提供可能性主要用途電子儀表航空動力消費用品電動車輛動力鋰電池性能與安全

傳統而又新興的電動車行業對于中國汽車工業，新能源汽車是實現跨越式發展的難得機遇鋰離子電池性能與安全

鋰離子電池的優勢鋰離子電池（Li-onBattery）是目前最佳能量存儲方案，同時兼備高功率密度和高能量密度，是當前電動汽車選用鋰離子電池的根本原因鋰離子電池性能與安全鋰離子電池結構陰極：鋰離子鹽，提供鋰離子，LiCoO2,LiFePO4等陽極：石墨，鋰離子存貯倉庫隔離膜：PE或PP,隔離陰陽極，防止短路，離子導通，電子

隔絕電解液：碳酸酯+LiPF6，鋰離子通道極柱：Ni(Cu)、Al，電子通道，接外電路包裝膜：不銹鋼殼，保持穩定的電化學環境

外包裝絕緣膜鋰離子電池性能與安全

鋰離子電池內部結構充電

：正極--

Li1MO2---->Li1-xMO2+xLi++xe-

負極--

C+xLi++xe-----CLix放電：

正極--Li1-xMO2+xLi++xe----LiMO2

負極--CLix-----C+xLi++e-鋰離子電池性能與安全鋰離子電池內部結構鋰離子電池性能與安全鋰離子電池陰極材料：LxMyOzi.eLiCoO2LiNi(1-x)CoxMn(1-x)/2O2LiMnO4LiFePO4LiCoO2LiFePO4鋰離子電池性能與安全鋰離子電池陰極材料性能比較基于安全與成本因素，磷酸鐵鋰是目前技術水平條件下，最好選擇。鋰離子電池性能與安全石墨陽極材料天然石墨負極材料電鏡照片FSNC-1石墨化后的電鏡照片鋰離子電池性能與安全石墨陽極材料容量

滿充電時：LiC66C+Li++e-6個C原子能放出1個電子6摩爾C原子(72克）能放出1摩爾電子1摩爾電子的電量=1.60217733*10-19*6.022*1023=96485庫倫=26.80安時理論石墨克容量=26.80/72=372毫安時實際石墨克容量=280～370毫安時材料容量電芯比能量和體積比能量鋰離子電池性能與安全理想正負極材料的特征具有層狀或隧道的晶體結構，利于鋰離子電池的嵌入和脫出充放電過程中，盡可能容易的嵌入和脫出，具有高的化學容量鋰離子嵌脫時，有比較平穩的充放電電壓鋰離子有較大的擴散系數，減少離子移動時的能耗，保證良好的充放電性能嵌入化合物應當便宜，污染小，質量輕鋰離子電池性能與安全

鋰離子電池設計安全性電池內部幾乎為真空，在密閉環境下充放電隔膜具有高溫保護功能，當溫度達到130度，離子無法通過，切斷電路充電或放電電流過大時，電芯內部的保護板會切斷電流安裝在PTC溫度控制端子或保險絲，可限制電流過大時產生的高溫鋰離子電池性能與安全鋰離子電池設計安全性鋰離子電池是已成功的商業化且安全的電池每年超過20億安時的產量過充、過放、低溫循環會導致損壞鋰離子電池性能與安全過放電

電壓放到2.0V，陽極銅集電體溶于電解液，在陰極析出，生成銅枝晶，刺破隔離膜，造成短路加熱

加熱超過150溫，導致熱失控（化學能》電化學能，陰極結構

塌陷低溫充電

溫度低于0度，對電池充電，在陽極表面有鋰析出，過程為不可逆反應，損害電池。E=E0-RT/nFlg[氧化態/還原態]鋰離子電池性能與安全磷酸鐵鋰電池性能LFP電芯標準充電曲線：安全上限電壓3.8VLFP電芯標準放電曲線：安全下限電壓2.5VLFP電芯在不同溫度下的放電容量LEP電池系統對溫度敏感66Ah電芯為例：充放電電芯表面溫升LFP電池系統也要做好熱處理OUTLINE電池原理與化學電池發展鋰離子電池性能與安全

磷酸鐵鋰動力電池結構動力電池存貯、裝卸電池包的安全操作主要部件外箱：支架作用，箱體、上蓋、絕緣膜、極柱模組：工作單元，電芯、BUSBARBMS:控制系統，BMU、電壓采集線、溫度采集線繼電器:開關熔斷器：安全保護熱管理：全天候運行保證，加熱片、風扇其他：正負極引線、支架磷酸鐵鋰動力電池結構磷酸鐵鋰動力電池結構電芯與模組采集線電壓采集溫度采集電池包1外觀：2箱手形對稱標稱：19.6Kwh,60A聯接：100串，324V箱體：鈑金或重鑄上蓋：鋁板防護：IPX7？絕緣：>500MΩ磷酸鐵鋰動力電池結構

電池包2外觀：單箱標稱：25Kwh,80AH聯接：100S，320V磷酸鐵鋰動力電池結構箱體：低壓鑄造上蓋：玻璃鋼防護：IP68絕緣：>500MΩ電池包3外觀：3箱標稱：55Kwh,120AH聯接：150S，460V磷酸鐵鋰動力電池結構箱體：鈑金上蓋：鈑金防護：IPXX絕緣：>500MΩ箱體材質性能比較磷酸鐵鋰動力電池結構箱體優點缺點鈑金箱體重量輕、強度高、導電（能夠用于電磁屏蔽）、成本低、不受規模限制，沖壓模具制造簡單、成本低，產品尺寸變異大，重量相對較重，對PACK比能量影響較大，容易產生縫隙或透點，不易達到IP67要求，表面處理要求相對較高重力鑄造箱體重量相對較輕，適用批量生產，成本低，重力模具制造簡單，產品尺寸變異相對較小孔隙較多，表面處理復雜，加工周期長低壓鑄造箱體重量較輕，尺寸變異小，生產效率高，產品相對致密，缺陷少模具設計周期長，產成品成本較高，加工周期長碳纖維軸向強度和模量高，密度低、比性能高，無蠕變，非氧化環境下耐超高溫，耐疲勞性好，耐腐蝕性好，X射線透過性好。良好的導電導熱性能、電磁屏蔽性好等，剪斷強度弱，加工時需要進行復雜的應力計算，陽光下時會逐漸變白，破損難修復，對成形模具要求較高OUTLINE電池原理與化學電池發展鋰離子電池性能與安全磷酸鐵鋰動力電池結構動力電池存貯、裝卸電池包的安全操作貯存動力電池存貯與裝卸貯存溫度：0℃～25℃；濕度：≤75％R.H（無水汽凝結）；存儲室內清潔、干燥、陰涼、通風，避免與腐蝕性物體或氣體接觸標識清晰，遠離火源及熱源，要做好絕緣處理電池箱體保護蓋板安裝緊固，無缺損、破壞等缺陷；正、負極接線柱用絕緣膠帶或者其他絕緣材料絕緣，無金屬裸露；短期儲存（3個月內）SOC≥30％，電芯電壓≥2.5V；長期貯存SOC≥50％，電芯電壓≥3.0V，需定期進行充放電測試，推薦一個月進行一次充放電，充放電電流0.2C，同時檢查BMS功能搬運動力電池存貯與裝卸輕拿輕放，正面朝上，不可倒放或斜放用專門運載工具，嚴禁徒手搬移，拖動，破壞電池外觀（比如造成劃痕，凹點）搬運前檢查絕緣性：總正總負對系統金屬外壁絕緣電阻≥500Mohm搬運前檢查繼電器是否斷開：前后箱接插件應當保護裝卸動力電池存貯與裝卸用叉車將電池系統的托盤升高至液壓升降臺架同一平面，將電箱推至液壓升降臺面上；將車輛用舉升架升至適當高度；推液壓升降小車至車下，調整電箱方向，對準安裝位置，升起液壓升降臺，微調升降臺位置，使定位孔對準安裝孔，繼續升高液壓升降臺至各孔位對齊后，進行安裝；將前后箱接插件對接即可完成安裝，與整車的高、低壓線連接在車體內部進行。操作工具動力電池存貯與裝卸OUTLINE電池原理與化學電池發展鋰離子電池性能與安全鋰離子動力電池結構

動力電池存貯、裝卸

電池包的安全操作操作人員資質懂得鋰電方面的專業知識有電工證，熟悉電路知識經相關專業培訓，俱有識別可能的危險能力安全標識電池包的安全操作小心輕放絕緣防雨、防潮禁止堆放禁止隨意丟棄操作安全守則禁止將電池組正負極連接或將電池組與能夠引起短路的物品接觸和混放禁止用尖銳器物碰撞動力電池系統或穿著有金屬外露的服裝、佩戴金屬飾品接觸動力電池操作時必須戴絕緣手套、穿絕緣鞋，不得徒手接觸電池的極柱禁止將動力電池與其他類型電池混合裝配在同一輛車上混用電池組應遠離熱源、火源，避免陽光長時間直射禁止將電池組放置于火中、液體（如水、溶劑）或高濕環境中未經授權嚴禁拆解、損毀、安裝動力電池系統組件禁止擅自解剖電池或電池組，以免發生危險電池包的安全操作充電安全電池包的安全操作電芯溫度標準充電快速充電猛烈充電<0℃不允許充電不允許充電不允許充電0-5℃充電電流0.1C不允許充電不允許充電5-10℃充電電流0.2C不允許充電不允許充電10-20℃充電電流0.2C充電電流0.5C不允許充電20-55℃充電電流0.2C充電電流0.5C允許電壓低于3.65V時1.0C充電>55℃不允許充電電池包的安全操作

動力電池或者電池模塊、電箱的運輸安全卡

人機（車）料法環1司機應經過安全消防培訓，會用水、水霧滅火。車上應配噴霧滅火器、雨衣雨鞋絕緣手套等防觸電防護用品電池不得用泡棉、海綿等易燃材料包裝，外包裝為木箱的應開觀察口（噴霧滅火口）電池出現異常時應靠邊停車或開到偏僻處處理車箱的溫度不得高于60℃，不要在暴曬情況下不通風的長時間停留。2司機能夠判斷貨物標示電壓，明白安全電壓50V以下，還是超過安全電壓車箱內應包保硅酸鋁耐火棉（耐火、保溫、隔熱），少用海綿、泡沫塑料等易燃材料空運電池，加5厘米厚的硅酸鋁材料包裝，擔當耐火、阻燃、保溫作用廠外出現異常及時向警方報警不得讓貨物淋水,淋雨，濺水。

3司機明白對超過安全電壓的用水滅火，要穿戴PPE(雨衣雨靴手套)防范觸電車體貨箱應有觀察口，貼透明薄膜（噴霧滅火口），必要時刻將噴霧器的噴管伸入滅火，或者從此口灌水滅火電池包裝過程中須采取防短路的措施，有干燥劑、纏繞薄膜防潮措施異常電池如已串聯電壓超過50V，須穿著PPE（雨衣雨靴手套）防范觸電，再用水滅火。要緩慢進入溫差大的地點，避免劇烈的溫度差產生冷凝水（相對濕度超過45%，溫度差超過5℃會產生冷凝水）4司機明白安全電壓以下，不必穿戴PPE來滅火。車廂必須是箱式，有效防水；夏季車廂有通風口散熱，如果車廂頂部有隔熱層更好電池包裝必須固定，防止運輸過程中過度撞擊導致電池損壞小火噴霧，大火倒水。伸噴嘴到觀察口來噴霧滅火，或者向觀察口里面灌水滅火防潮防雨淋、防冷凝水產生導致電池極柱電解，保持干燥劑、纏繞薄膜防潮措施完好。電池包的安全操作電池異常：典型異常---電池脹