一、单体锂电池

 

1．组成与分类

 

单体（Cell）也称电芯，是将化学能转化为电能的最小单元，单体锂电池由正极、负极、电 解液、隔膜、外壳等组成，如图1所示。新能源产业橡胶硅胶配件有哪些厂家

 

图1 锂电池组成

 

锂电池按正极所用材料分类，有钴酸锂（LiCoO₂）、锰酸锂（LiMn₂O₄）、镍酸锂（LiNiO₂）、磷酸铁锂（LiFePO₄）以及三元锂（Li（NiMnCo）O₂）。其中，三元锂电池特指将钴、锰、镍按照科学比例混合制成的材料，这些锂化合物材料具有稳定的晶状体结构，对电池性能起着决定性作用。

 

在锂电池体系中，负极普遍采用石墨材料。当电池充电时，锂离子会嵌入石墨层间，形成锂-碳层间化合物（LixC6），从而实现电能的储存。橡胶模产品

 

液态锂离子电池的结构中，正极与负极之间设置有隔膜和电解液。隔膜的独特性质允许锂离子（Li+）自由穿梭，同时有效阻隔电子（e-）的直接通过，确保了电池内部的正负极之间的绝缘安全。而对于固态锂离子电池，其隔膜与电解液的功能则由聚合物电解质膜来承担。这种聚合物电解质膜可以是干态形式，也可以是胶态形式，目前市场上广泛应用的是聚合物胶体电解质膜，它能够同样高效地传输锂离子并防止电子的直接通过。东莞储能产业橡胶硅胶配件源头厂家

 

2．形状与包装

单体电池的形状有方形、圆柱形、板状等，如图2所示。方形又分方形叠片式、方形卷绕式；圆柱形又分圆柱叠片式、圆柱卷绕式。包装类型有硬包、软包，硬包使用钢壳、铝壳，软包使用铝塑。

 

图2 锂电池外形

 

电动车大多采用方形硬包电池，特斯拉采用18650电芯，18表示直径为18mm，65表示长度为65mm，0表示圆柱形电池。笔记本电脑、手机采用板状软包电池。

 

关于锂单体电池，其标称电压通常为3.7伏特，但实际工作时的正常电压范围则介于3.2伏特至4.2伏特之间。而磷酸铁锂单体电池，则以其较低的标称电压3.2伏特著称，其正常电压波动范围在2.7伏特至3.7伏特之间。o型橡胶密封圈规格表

 

 

比亚迪公司近期推出的磷酸铁锂刀片电池，如图3所示，展现了其在电池技术上的创新突破。这款电池的电芯设计独特，长度可轻松超过2米，宽度也超过10厘米，而厚度却控制在了惊人的2厘米以内。优点：①电池能量密度比传统电池增加1/3以上；②材料成本降低1/4左右；③电池体积小，可为车辆节省空间；④电池重量轻，降低自身重量的能源消耗，续航里程增加。密封丁睛橡胶硅胶材料

 

图3 刀片电池

 

3．工作原理

 

（1）充电。钴酸锂电池充电如图4所示，正极上的锂分成Li+离子和电子e-，电子e-在电场力的作用下通过外部电路跑到负极上。Li+离子从正极“脱嵌”进入电解质，“穿过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“嵌入，到晶体状结构负极，与外部跑过来的电子e-结合在一起，此时负极处于富锂状态。新能源电池橡胶密封盖

 

图4 电池充电

 

（2）放电。如图5所示，电子e-和锂离子Li+同时行动，电子e-从负极经过外电路跑到正极，Li+离子从晶状体结构负极“脱嵌”进入电解质，“穿过”隔膜上弯弯曲曲的小洞，“游泳”嵌入正极晶体空隙，与外电路过来的电子e-结合在一起，此时正极处于富铿状态。铿离子Li＋就像“坐摇椅”，亦称摇椅式电池。储能橡胶密封件

 

图5 电池放电

 

4. 锂离子电池不能过充／过放

根据锂离子Li+工作原理，最高充电电压应为4.2V，不能过充，否则正极材料中的锂离子Li+因拿走太多，造成晶格瘫塌，使电池损坏或寿命缩短，另外电解液分解释放出气体，导致电池鼓胀。不能过放，放电时必须保留一部分锂离子Li+在负极，以保证下次充电时锂离子Li+畅通嵌入通道。锂离子Li+充电／放电应高精度控制，否则都会影响电池寿命，这是锂离子电池的工作机理所决定的。

 

二、动力电池

 

1．定义

 

动力电池的定义是指在汽车上配置使用的、能够储存并可再充电的、为驱动汽车行驶提供能量的装置。包括锂离子电池、镍氢电池、超级电容等，不包括铅酸电池，目前我国纯电动汽车主要采用锂离子电池。动力电池的作用是储存和释放电能，动力电池安装在密封并且屏蔽的动力电池箱内，如图6所示，利用高压电缆与高压盒相连。新能源橡胶密封圈型号

 

图6 动力电池

 

2．动力电池术语

 

单体：也称电芯，是构成动力电池模块的最小单元。单体额定电压也称标称电压，不同电池类型规定不同的电压。

模块：一组并联单体的组合，如有3个模块称3P，只有一个模块称1P，是单体在物理结构和电路上连接起来的最小分组，可作为一个单元更换。模块额定电压与单体额定电压相等。

模组：由多个模块或单体串联成的组合体，模组额定电压＝模块额定电压x串联模块个数。

电池包=由多个模组串联而成，所有模组共有100个模块称100s。电池包额定电压＝模块额定电压x串联模块个数，或者等于所有模组额定电压相加。

额定容量：在环境温度为25℃±3℃条件下，充满电的电池以额定电流（或者额定功率）放电至终止电压时所应提供的电量，单位为安时（Ah）。

额定能量：在环境温度为25℃±3℃条件下，充满电的电池以额定电流（或者额定功率）放电至终止电压时所应提供的能量，单位为瓦时（Wh），1度电等于1kWh。

质量比能量（质量能量密度）：单位质量输出的能量，单位为Wh/kg。

体积比能量（体积能量密度）：单位体积输出的能量，单位为Wh/L。

充电终止电压（上限保护电压）：单体／模组／电池包充电时要求的最高充电电压值，单位为伏特（V）。

放电终止电压（下限保护电压）：单体／模组／电池包放电时要求的最低放电电压值，单位为伏特（V）。

开路电压：外电路处于断路状态时的电池电压。

循环寿命：能经受的充电放电次数（－－个循环）。

荷电状态（SOC）：电池剩余容量与完全充电状态的容量比值，用百分数表示，取值范围0-100%。

电池健康度（SOH）：当前电池相对于新电池存储电能的能力，用百分比表示。

充放电倍率（nC）：电池充放电时采用额定容量电流的多少倍来确定充放电电流。n是有单位的系数，单位是“1/h”。

 

3．动力电池报警等级

 

1级报警：这是最高的报警级别，表明动力电池的功能已经严重受损，无法继续安全地进行充电或放电操作。

应对措施：

立即请求停止：BMS（电池管理系统）会立即向其他相关控制器发出请求，要求它们在1秒内停止对动力电池的充电或放电操作。橡胶垫圈规格型号

强制停止：如果其他控制器在1秒内未做出响应，BMS将在接下来的2秒内强行切断充电/放电回路，确保电池不再接受或输出电能。
断开高压继电器：作为最终的安全措施，BMS会立即断开高压继电器，切断电池系统与外部电路的连接，防止进一步的损害或安全事故。

2级报警：虽然动力电池的功能尚未完全丧失，但已处于危险边缘，需要立即采取措施防止情况恶化。

应对措施：

请求停止：BMS会向其他控制器发出停止充电/放电的请求。
响应时限：其他控制器需要在60秒内对BMS的请求做出响应，并执行停止操作。
升级故障：如果60秒内未收到响应，BMS会将此故障升级为更高级别的故障（如1级报警），并采取相应的应急措施。

3级报警：动力电池的性能有所下降，但尚未达到严重影响使用或安全的程度。

应对措施：

降低电流：电池管理系统会根据电池的实际状况，自动降低最大允许充电/放电电流，以减少对电池的进一步损害，并延长其使用寿命。
监控与调整：BMS会持续监控电池的状态，并根据需要调整充电/放电策略，确保电池在安全、稳定的范围内运行。

 

来源：汽车电子学堂