锂动力电池*概述
锂动力电池是20世纪开发成功的新型高能电池。这种电池的负极是金属锂，正极用MnO2，SOCL2，(CFx)n等。70年代进入实用化。因其具有能量高、电池电压高、工作温度范围宽、贮存寿命长等优点，已广泛应用于**和民用小型电器中，如移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等、部分代替了传统电池。大容量锂电池已在电动汽车中试用，将成为21世纪电动汽车的主要动力电源之一，并将在人造卫星、航空航天和储能方面得到应用。
锂动力电池*术语和定义
1. 标称电压 用来表示电池电压的一个适当的近似数值
2. 额定容量 在规定的条件下电池处于完全充电态所能提供的由制造商标明的容量值
3. 实际容量 在规定的条件下充满电的单体电池以规定的电流放电时实际放出的容量
4. 过放电 电池电压低于放电截止电压时的状态通常可视为电池进入过放电状态一般是指电池电压达到0V以后甚至电压为负值的状态
5. *高充电电压 由制造商推荐的在充电过程中不应超过的充电电压
6. 过充电 电池电压高于*高充电电压时的状态通常可视为电池进入过充电状态
7. 过电流 电池的工作、充电电流高于制作商允许的*大工作、充电电流的状态通常可视为电池进入过电流状态
8. 能量型蓄电池 以高能量密度为特点主要用于高能量输出的蓄电池俗称容量型电池
9. 功率型蓄电池 以高功率密度为特点主要用于瞬间高功率输出、输入的蓄电池俗称倍率型电池
10. 常温荷电保持与容量恢复能力 蓄电池在20℃±5℃下贮存28天后以0.3C进行放电放电容量与额定容量之比称为常温荷电保持能力然后在20℃±5℃下以0.3C充电再放电到终止电压其放电容量与额定容量之比称为容量恢复能力
11. 充电终止电流 在指定的恒压充电时蓄电池终止充电的电流
12. 荷电状态 蓄电池内存储的电量一般以百分比显示例如30% SOC即表示蓄电池目前存储了标称容量值30%的电量SOC是State Of Charge的缩写电池组荷电状态
13. 爆炸 蓄电池外壳破裂内部有固体物质从蓄电池内冲出并发出声音
14. 起火 蓄电池壳体内冒出明火
15. 泄漏 蓄电池的内部成分电解液、气体或其他物质从电池中漏出泄漏部分的总重量超过电池初始重量的1%时即泄漏
16. 电池管理系统BMS 一种能够监控蓄电池电压、电流、温度并能与充电器、负载、热管理系统等其他系统进行通讯通过一系列的控制动作以使得蓄电池能达到**使用性能的电子电器系统BMS是Battery Manager System的缩写
17.CAN通讯Control Area Network控制器局域网 18.DOD:Deep Of Discharge放电深度 19.充电模式CC/CVCC模式是恒流充电模式CV模式是恒压充电模式
锂动力电池*正极材料要求
1.具有较高的氧化还原电位，使电池输出电压高;
2.可利用活性物质高，容量高;
3.充放电过程中，结构稳定;
4.充放电过程中，氧化还原电位变化小;
5.化学稳定性好，与电解质反应小;
6.较高的电子和离子导电率，大电流充放电性能好;
7.价格便宜，对环境无污染。
锂动力电池*负极材料要求
1.具有较低的氧化还原电位，使电池输出电压高;
2.嵌锂量大，容量高;
3.充放电过程中，结构稳定;
4.充放电过程中，氧化还原电位变化小;
5.化学稳定性好，与电解质反应小;
6.良好的表面结构，形成良好的SEI膜;
7.较高的电子和离子导电率，大电流充放电性能好;
8.价格便宜，对环境无污染。
金属锂负极：由于锂在溶解沉积的过程中生成枝晶，导致电极的表面积不断增大，新增加的表面由于生成SEI膜导致与集体的接触**，因此锂的溶解沉积效率较低
锂动力电池*结构
锂动力电池通常有两种外型：圆柱型和长方型。电池内部采用螺旋绕制结构，用一种非常精细而渗透性很强的聚乙烯薄膜隔离材料在正、负极间间隔而成。正极包括由锂和二氧化钴组成的锂收集极及由铝薄膜组成的电流收集极。负极由片状碳材料组成的锂收集极和铜薄膜组成的电流收集极组成。电池内充有有机电解质溶液。另外还装有**阀和PTC元件，以便电池在不正常状态及输出短路时保护电池不受损坏。
单节锂电池的电压为3.6V，容量也不可能无限大，因此，常常将单节锂电池进行串、并联处理，以满足不同场合的要求。
锂动力电池*原理
充电原理：
充电时，Li+从正极脱嵌经过电解液穿过隔膜微孔达到负极 表面，并嵌入负极石墨微孔内， 负极处于富锂态，正极处于贫 锂态，从而形成电势差。同时 电子的补偿电荷从外电路供给 到碳负极，保证负极的电荷平衡。
放电原理：
放电时，Li+从负极脱嵌经过电解液穿过隔膜微孔达到正极表面，并回到正极 层面间或三维隧道结构中，正极处于富 锂态，负极处于贫锂态。同时电子的补 偿电荷从外电路供给到正极，保证正极 的电荷平衡。 正常充放电情况下，锂离子在层状结构的正负极间嵌入和脱出一般只引起层面 间距变化，不破坏晶体结构。 额定电压为3.6—3.8V，放电电压会随 放电的深度而逐渐下降。
锂动力电池*特点
(1) 单体电池工作电压高达3.7V，是镍镉电池, 镍氢电池的3倍，铅酸电池的近2倍，这也是锂动力电池比能量高的一个重要原因。因此组成相同电压的动力电池组时，锂动力电池使用的串联数目会大大少于铅酸电池和镍氢电池。如果动力电池中单体电池数量越多，电池组中单体电池的一致性要求就越高，寿命就越不好做，在实际使用过程中电池组有问题分析后，一般是其中一、两个单体电池出问题然后导致整组电池出现问题，因此不难理解为什么48V的铅酸电池比36V的铅酸电池反馈要高，从这个角度上讲锂电更适合动力电池的使用。例如36V 的锂电只需要10个单体，而36V铅酸电池需要18个单体电池，即3只12V的电池组，而每只12V的铅酸电池有六个单格即六个单体电池组成。
(2)重量轻，比能量大，高达150Wh/Kg,是镍氢电池的2倍，铅酸电池的4倍, 因此重量是相同能量的铅酸电池的三分之一到四分之一，从这个角度讲锂电消耗的资源就少，而且由于锰酸锂电池中所用元素的储量比较多，因此相对铅酸、镍氢电池可能会进一步涨价，锂动力电池成本反而是进一步降低的。电动自行车用锂电池重量为2.2-4公斤，铅酸电池的重量为12-20公斤，锂电重量约为铅酸电池的四分之一到三分之一，比铅酸电池轻约10公斤(36V，10Ah电池)，电池重量减轻了70%,整车总重量至少减轻了20%。加上一般锂电车都是简易款的电动自行车，由于电池和整车轻，相同电压、相同容量的电池行驶里程更长，普通的电动车重量在40公斤以上,而锂动力电池电动自行车重量在7到26 公斤之间。女士和老年人都可以轻易搬动,人力骑行也十分轻便，运动休闲兼得。 (3)体积小，高达到400Wh/L，体积是铅酸电池的二分之一到三分之一。提供了更合理的结构和更美观的外形的设计条件、设计空间和可能性。现阶段由于铅酸电池体积、重量的限制，设计师们的设计思想受到极大约束，导致现阶段的电动自行车在结构和外观上“千车一面”、雷同相似、单调划一。而锂电池的使用，给设计师们提供了展示设计思想和设计风格的更大空间及条件。当然同时也导致电动自行车用锂动力电池尺寸多种多样，不利于锂动力电池行业的发展。锂动力电池行业也需要尽快制定电动自行车用锂电池国家标准，加速在电动自行车领域锂电对铅酸电池的替代。当然目前锂电池是在不断发展过程中的不同材料、不同工艺电池的体积有很大的差别，如何统一也是一个难点。
(4)循环寿命长，循环次数可达1000次。以容量保持60%计，电池组100%充放电循环次数可以达到600次以上，使用年限可达3-5年,寿命约为铅酸电池的两到三倍。随着技术的革新，设备的提高，电池的寿命会越来越长，性价比会越来越高。(5) 自放电率低，每月不到5%。
(6)允许工作温度范围宽，低温性能好，锂动力电池可在-20℃～+55℃之间工作，尤其适合低温使用，而水溶液电池(比如铅酸电池、镍氢电池)在低温时，由于电解液流动性变差会导致性能大大降低。
(7)无记忆效应，所以每次充电前不必像镍镉电池、镍氢电池一样需要放电，可以随时随地的进行充电。电池充放电深度，对电池的寿命影响不大，可以全充全放，我们循环测试就是全充全放的。
(8)特别适合用于动力电池，除了锂电池电压高之外，由于锂动力电池组的保护板能够对每一个单体电池进行高精度监测，低功耗智能管理，具有完善的过充电、过放电、温度、过流、短路保护、锁定自恢复功能以及可靠的均衡充电功能，大大的延长了电池的使用寿命。而其他类型电池(比如铅酸电池)在使用过程中由于电池一致性、充电器等问题，易产生电池过充、过放等问题(由于成本等各方面的原因，铅酸电池组内不能对每一个单体电池进行监测和保护)。
(9)无污染，锂动力电池中不存在有毒物质，因此被称为“绿色电池”，国家重点扶持。而铅酸电池和镉镍电池由于存在有害物质铅和镉，国家必然会加强监管和治理(铅酸电池出口退税的取消，铅资源税的增加，铅酸电动自行车出口的受限)，相应企业的成本也会增加。虽然锂电池没有污染，但从资源节约的角度考虑。锂动力电池的回收，回收中的**性，回收的成本也都需要考虑。(10)存在**隐患;由于锂动力电池能量高，材料稳定性差，锂电容易出现**问题，目前世界上知名的手机和笔记本电脑电池(正极材料为钴酸锂和三元材料)生产企业，日本三洋、索尼等公司要求电池的爆喷率控制在40个ppb(十亿分之一)以下，国内公司能达到ppm(百万分之***的就已经不错了，而动力电池的容量是手机电池容量的上百倍以上，因此对锂电的**性要求极高。虽然钴酸锂电池和三元材料的电池具有重量更轻，体积更小等优点，但它们是不适合作动力电池应用于电动车的。
(11)价格高;相同电压和相同容量的锂动力电池价格是铅酸的3-4倍。
随着锂动力电池市场的扩大，成本的降低，性能的提高，以及铅酸电池价格的提高，锂动力电池的性价比是有可能超过铅酸电池的。
锂动力电池*构件性能
(1)电池的开路电压
(2)电池的内阻
(3)电池的工作电压
(4)充电电压 充电电压是指二次电池在充电时，外电源加在电池两端的电压。充电的基本方法有恒电流充电和恒电压充电。一般采用恒电流充电，其特点时在充电过程中充电电流恒定不变。随着充电的进行，活性物质被恢复，电极反应面积不断缩小，电机的极化逐渐增高。
(5)电池容量 电池容量是指从电池获得电量的量，常用C表示，单位常用Ah或mAh表示。容量是电池电性能的重要指标。电池的容量通常分为理论容量、实际容量和额定容量。电池容量由电极的容量决定，若电极的容量不等，电池的容量取决于容量小的那个电极，但决不是正负极容量之和。
(6)电池的贮存性能和寿命 化学电源的主要特点之一是在使用时能够放出电能，不用时能贮存电能。所谓贮存性能对于二次电池来说为充电保持能力。对于二次电池，使用寿命时衡量电池性能好坏的一个重要参数。二次电池经过一次充电和放电，称为一个周期(或已此循环)。在一定的充放电制度下，电池容量达到某一规定值之前电池能经受的充放电次数称为二次电池的使用周期。锂动力电池具有优良的贮存性能和长的循环寿命。
(7)保护电路 由两个场效应管和专用保护集成块S--8232组成，过充电控制管 FET2和过放电控制管FET1串联于电路，由保护IC监视电池电压并进行控制，当电池电压上升至4.2V时，过充电保护管FET1截止，停止充电。为防止误动作，一般在外电路加有延时电容。当电池处于放电状态下，电池电压降至2.55V时，过放电控制管FET1截止，停止向负载供电。过电流保护是在当负载上有较大电流流过时，控制FET1使其截止，停止向负载放电，目的是为了保护电池和场效应管。过电流检测是利用场效应管的导通电阻作为检测电阻，监视它的电压降，当电压降超过设定值时就停止放电。在电路中一般还加有延时电路，以区分浪涌电流和短路电流。该电路功能完善，性能可靠，但专业性强，且专用集成块不易购买，业余爱好者不易仿制。因为锂动力电池过充或过放可能会导致爆炸并造**员伤害，所以使用这类电���时，**是主要关心的问题。因此，商用锂电池组通常包括象DS2720这样的保护电路(图7)。DS2720提供了可充电锂动力电池
所需的所有保护功能，如：在充电时保护电池、防止电路过流、通过限制电池的放电电压延长电池寿命。
锂动力电池*应用
随着二十世纪微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂动力电池随之进入了大规模的实用阶段。*早得以应用于心脏起搏器中。由于锂动力电池的自放电率极低，放电电压平缓。使得起搏器植入人体长期使用成为可能。
锂动力电池一般有高于3.0伏的标称电压，更适合作集成电路电源。二氧化锰电池，就广泛用于计算机，计算器，照相机、手表中。
现在，锂动力电池大量应用在手机上，可以说是*大的应用群体。
举例：
1、作电池组维修代换品有许多电池组：如笔记本电脑上用的那种，经维修发现，此电池组损坏时仅是个别电池有问题。可以选用合适的单节锂电池进行更换。
2、制作高亮微型电筒笔者曾用单节3.6V1.6AH锂电池配合一个白色超高亮度发光管做成一只微型电筒，使用方便，小巧美观。而且由于电池容量大，平均每晚使用半小时，至今已用两个多月仍无需充电。
3、代替3V电源。由于单节锂电池电压为3.6V。因此仅需一节锂电池便可代替两节普通电池，给收音机、随身听、照相机等小家电产品供电，不仅重量轻，而且连续使用时间长。
锂动力电池*充电
1. 预充电阶段使用充电设备对电池或电池组进行充电时充电器以0.02C的电流值启动充电当BMS检测到所有电池电压均在2000mV以上时即可转到恒流充电模式
2. 恒流充电阶段恒流充电开始充电器以BMS规定的*大电流进行恒定电流值输出
3. 恒压充电阶段恒流充电末期电池组中任意单体电池电压值达到单体电池电压上限报警值充电器按照BMS发出的指令转到恒压输出电流值按照BMS的指令进行调整直至任意单体电池电压值达到单体电池电压上限切断值
4. 充电结束任意单体电池电压值达到单体电池电压上限切断值充电器按照BMS的指令停止充电。
5. 充电操作时要有专业人员进行看护确保充电插头插座正常工作无发热现象确保充电设备工作正常确保电池组及其保护线路工作正常整个电源系统无短路、过流、过温度、过充电现象。
锂动力电池*放电
1. 放电开始开启负载电池组开始放电负载的控制器保证电池组的*大持续电流值和峰值电流值符合技术协议或规格书中的规定值
2. 放电结束任意单体电池电压值达到单体电池电压下限切断值负载的控制器根据BMS的指令停止对电池的放电保证电池不会被过度放电
锂动力电池*安装指南
1. 选择提供的相同型号与批次的单体电池并保证所有单体电池都处于相对一致的荷电状态。
2. 使用电压表或万用表确定每个单体电池的正负极的极性使用环宇提供的或用户自己制作的导电带、线缆、导电线束等导线按照用户的使用需求进行并联或串联
3. 电池极柱压紧螺栓紧固每个串联和并联节点时需达到下表中规定的扭矩要求
4. 若提供的本系列电池组已经包含锂离子电池保护线路板简称BPC或电池管理系统简称BMS就可直接按照对应的说明书或接插件定义图来直接使用电池组若有疑问可以联系本公司相关技术部门
5. 若提供的本系列电池组不包含管理系统BMS用户若希望自己独立安装整套系统在实施前可以联系本公司相关技术部门以获得技术支持;
锂动力电池*保存方法
锂动力电池需充足电后保存。在20℃下可储存半年以上，可见锂动力电池适宜在低温下保存。曾有人建议将充电电池放入冰箱冷藏室内保存，的确是个好主意。锂动力电池存在自放电现象，长时间保存会导致电池过放电而破坏电池内部结构，减少电池寿命。因此长期保存的锂动力电池应当每3~6个月补电一次，即充电到电压为3.8~3.9V(锂电池*佳储存电压为3.85V左右)为宜。
锂动力电池*运输方法
1. 装卸和运输过程中应避免剧烈震动、较大的外力冲击禁止抛掷、翻滚、倒置、挤压以及过高的堆垛
2. 运输过程中要防止雨淋
3. 运输前保证电池或电池组已经与负载或充电设备断开连接无任何形式的充放电行为。
锂动力电池***说明
1. 保证电池或电池组远离危险物品或危险材料如具有腐蚀性的化学品、危险的机械设备、高温环境等
2. 不合理的使用该系列产品可能导致冒烟如外部短路、过充电、过高的环境温度等。若发生冒烟的情况请及时切断电源使用二氧化碳或干粉灭火器进行处理并用沙土或泥土掩埋。整个过程中必须及时疏散人群并及时报警
3. 不合理的使用该系列产品可能导致单体电池鼓胀严重时可能导致塑料外壳破裂或产生裂纹此时应立即停止使用该电池请及时联系我公司相关技术部门或售后服务部门以获得处理方法
4. 禁止拆卸、挤压、穿刺、高温搁置或烘烤电池避免电池受到过高幅度的震动、外力冲击、高处跌落等此操作可能导致人身伤害或财产损失
5. 禁止直接把电池的正负极短路避免有电池极柱压紧螺栓和导电带之外的任何金属或其他导电物体接触电池的正极和负极此操作可能导致人身伤害或财产损失
6. 禁止将电池暴露或长期搁置在60℃以上的环境中禁止试图加热或将电池投入火中此操作可能导致人身伤害或财产损失
7. 禁止在没有安装合理的充电保护装置锂离子电池保护线路板、电池管理系统等或使用非环宇认可的充电设备充电器、直流电源等的情况下对电池进行充电此操作可能导致人身伤害或财产损失
8. 禁止将电池浸入到水或其他导电的液体中此操作可能导致人身伤害或财产损失
9. 禁止儿童和其他缺乏锂离子电池**使用知识的人使用本系列产品此操作可能导致人身伤害或财产损失
10. 禁止将本系列产品与其他型号或类型的电池进行串联或并联使用此操作可能导致人身伤害或财产损失禁止将含有锂离子电池保护线路板或电池管理系统的整套电源系统再进行串联或并联操作此操作可能导致人身伤害或财产损失,若有需要请联系本公司相关技术部门以获得正确的技术支持。
锂动力电池*常见问题及处理方法
在锂离子动力电池的使用与维护保养过程中电池或电池系统有可能出现以下一种或者多种的异常状态：
1. 若在安装前和使用过程中发现电池出现鼓胀、外壳破裂、、外壳融化变形、外壳扭曲变形等异常机械特征立即停止使用该电池并单独存储
2. 若在安装前和使用过程中发现电池的极柱压紧螺栓、导电带、主回路导线及接插件出现松动、裂纹、绝缘层破裂、烧痕等异常现象应立即停止使用、查找分析原因并给予修复
3. 若在安装前发现电池的正负极的极性与极性标识不相符请立即停止使用该电池并联系售后服务部门更换该电池或获得其他处理办法
4. 若在安装前和使用过程中发现电池的实际电压低于2.00V应立即停止使用该电池然后使用3.65V 0.02C的均衡充电器对电池进行充电整个过程中注意观察电池的电压变化、温度变化等状态待电池在正常状态下充电电压达到3.603.65V之间、充电电流小于0.01C即可停止充电然后在常温状态下降电池开路搁置48小时以上电池的开路电压应该在3.33V以上温度基本与环境温度一致若搁置后电池开路电压与温度任意一项不符合条件则认为电池存在异常状况请联系售后服务部门以获得支持信息
5. 若在安装前和使用过程中发现电池的温度超过60℃应立即停止使用该电池将电池单独搁置若温度继续上升则需要采用沙土掩埋
6. 若在安装前和使用过程中发现电池出现冒烟的情况应立即停止使用该电池并用沙土掩埋同时及时通知本公司的售后服务部门作为备案与获得技术支持
公安机关备案号：
