电容型锂离子动力电池原理及性能

1、朝阳立塬新能源有限公司朝阳立塬新能源有限公司CHAOYANG LIYUAN NEW ENERGY CO.CHAOYANG LIYUAN NEW ENERGY CO.，LTD.LTD.讲述人：李讲述人：李 荐荐电容型锂离子动力电池原理及性能电容型锂离子动力电池原理及性能20122012年年5 5月月2.2.电容型锂离子电池电容型锂离子电池性能特点性能特点2 2. .电容型锂离子电池研发若干问题电容型锂离子电池研发若干问题2 2. .电容型锂离子电池研发若干问题电容型锂离子电池研发若干问题2 2. .电容型锂离子电池研发若干问题电容型锂离子电池研发若干问题2 2. .电容型锂离子电池研发若干问题电

2、容型锂离子电池研发若干问题1 1. .电容型锂离子电池电容型锂离子电池工作原理工作原理立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW ENERGY立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW ENERGY一、电容型锂离子电池工作原理一、电容型锂离子电池工作原理双电层超级电容器工作原理双电层超级电容器工作原理 立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW ENERGY物理原理物理原理超级电容器种类超级电容器种类 双电层电容器（双电层电容器（EDLCEDLC）（已规模化）（已规模化） 水系双电层电容器（单体电压

3、低）水系双电层电容器（单体电压低） 有机系双电层电容器有机系双电层电容器（立塬产品）（立塬产品） 电化学电容器（赝电容）（目前应用很少）电化学电容器（赝电容）（目前应用很少） 金属氧化物电化学电容器金属氧化物电化学电容器 高分子导电聚合物电化学电容器高分子导电聚合物电化学电容器立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW ENERGY锂离子电池工作原理锂离子电池工作原理 立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW ENERGY化学原理化学原理锂离子电池种类：锂离子电池种类：（1）按正极：）按正极：钴酸锂电池、锰酸锂电池、三元材料电池

4、、钴酸锂电池、锰酸锂电池、三元材料电池、 磷酸亚铁锂电池。磷酸亚铁锂电池。（2）按负极：）按负极：天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、LTO（3）按电解液：）按电解液：液体、凝胶、全固态聚合物液体、凝胶、全固态聚合物（4）按包装：）按包装：金属壳、塑料壳、软包装金属壳、塑料壳、软包装（5）按性能：）按性能：功率型、能量型功率型、能量型（6）按容量：）按容量：小容量、中容量、大容量小容量、中容量、大容量常用锂电电极材料及其特点常用锂电电极材料及其特点 名称名称安全性能安全性能 应用领域应用领域循环寿命循环寿命价格价格正正极极钴酸锂钴酸锂差差手机电池手机电池3003

5、00500500次次高高三元材料三元材料差差电动工具电动工具500500800800次次高高锰酸锂锰酸锂较好较好电动自行车电动自行车 300300500500次次低低磷酸亚铁锂磷酸亚铁锂 很好很好电动汽车电动汽车1000100020002000次次较低较低负负极极钛酸锂钛酸锂很好很好高安全电池高安全电池 约万次约万次高高石墨石墨较差较差各种锂电各种锂电50050020002000次次低低1 1、频繁大电流冲击对电池性能有明显的不利影响、频繁大电流冲击对电池性能有明显的不利影响2 2、在电池两端并联大容量电容器的确能缓冲大电流对电池、在电池两端并联大容量电容器的确能缓冲大电流对电池的冲击，从而延

6、长电池的循环寿命的冲击，从而延长电池的循环寿命3 3、如果采用内连接，使每个电池材料颗粒都处于电容器的、如果采用内连接，使每个电池材料颗粒都处于电容器的保护之中，应更能延长电池循环寿命，提高电池功率特保护之中，应更能延长电池循环寿命，提高电池功率特性性电容型锂离子电池研发基础电容型锂离子电池研发基础立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW ENERGY电容型锂离子电池研发基础电容型锂离子电池研发基础立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW ENERGYI II I1 1I I2 2外连接外连接内连接内连接无连接无连接外连接外连

7、接外连接外连接I II I2 2I I1 1I II I2 2I II I2 2I I1 1I II I2 2 电容型锂离子电池是将双电层超级电容电容型锂离子电池是将双电层超级电容器与锂离子电池的工作原理相结合，锂离器与锂离子电池的工作原理相结合，锂离子电池的电极材料与超级电容器的电极材子电池的电极材料与超级电容器的电极材料相融合，器件中既有电容的双电层物理料相融合，器件中既有电容的双电层物理储能原理又有锂离子电池的嵌入脱嵌化学储能原理又有锂离子电池的嵌入脱嵌化学储能原理，即形成电容型锂离子电池。储能原理，即形成电容型锂离子电池。 电容型锂离子电池的工作原理电容型锂离子电池的工作原理立塬新能源

8、立塬新能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW ENERGY 电容型锂离子电池研制电容型锂离子电池研制关键技术问题：关键技术问题：电极成份设计问题电极成份设计问题工作电压匹配问题工作电压匹配问题电解液组分设计问题电解液组分设计问题与性能相匹配的结构设计问题与性能相匹配的结构设计问题应用技术应用技术立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW ENERGY申报专利申报专利3535项，已授权项，已授权2525项项l 电解电容器电解电容器+ +超容：电解电容器超容：电解电容器EDLCEDLC 电解电容器赝电容电解电容器赝电容l 电池超容：电池超容： 铅

9、酸电池铅酸电池EDLCEDLC（无机电容型锂离子电池）（无机电容型锂离子电池） 镍氢电池镍氢电池EDLCEDLC（无机电容型锂离子电池）（无机电容型锂离子电池） 锂电超容锂电超容（有机电容型锂离子电池）（有机电容型锂离子电池） 立塬自主研发并率先实现产业化立塬自主研发并率先实现产业化电容电池种类电容电池种类 立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW ENERGY二、电容型锂离子电池性能二、电容型锂离子电池性能立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW ENERGY充放电曲线充放电曲线立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW EN

10、ERGYLIYUAN NEW ENERGY超容超容锂电锂电锂电锂电电容型电池电容型电池1C1C充充2C2C放放20 1/3C20 1/3C放电放电电容电池电容电池20 1/3C20 1/3C放电放电 能量密度：能量密度：5 58Wh/Kg8Wh/Kg 功率密度：功率密度： 300030004000W/Kg4000W/Kg 循环寿命：循环寿命：1010万次以上万次以上 充电时间：几分钟充电时间：几分钟 温度范围：温度范围：40407070（军品（军品5555） 工作电压范围：工作电压范围：0 02.7V2.7V 超级电容器主要性能超级电容器主要性能立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW ENE

11、RGYLIYUAN NEW ENERGY电容型锂离子电池主要性能电容型锂离子电池主要性能 能量密度：能量密度：6060120Wh/Kg120Wh/Kg（可设计）（可设计） 功率密度：功率密度： 130013003000W/Kg 3000W/Kg （可设计）（可设计） 循环寿命：循环寿命：2000200050005000次（可设计）次（可设计） 充电时间：充电时间：0.50.52 2小时（可设计）小时（可设计） 温度范围：温度范围：30306060 工作电压范围：工作电压范围：2.52.53.6V 3.6V （可设计）（可设计） 安全性能更好，环保无污染安全性能更好，环保无污染 立塬新能源立塬新

12、能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW ENERGY立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW ENERGY40Ah40Ah电容型锂离子电池强制认证主要结论电容型锂离子电池强制认证主要结论 -20-20低温容量：低温容量：85.15%85.15% 常温常温2828天能量保持天能量保持/ /恢复：恢复： 97.5%/98.997.5%/98.9 1C1C充放充放500500次循环容量保持：次循环容量保持：102.43102.43 组件组件15C15C脉冲：通过脉冲：通过立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW

13、ENERGY18Ah18Ah电容型锂离子电池委托认证主要结论电容型锂离子电池委托认证主要结论 2010C2010C充电充电10S10S：电压：电压3.25V3.25V -20-20低温容量：低温容量：85.89%85.89% 7070放电：放电：105.5%105.5% 45C45C放电放电10S10S电压：电压：2.16V2.16V 1C1C充充2C2C放放30003000次循环容量保持：次循环容量保持：89.9489.94立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW ENERGY立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW ENE

14、RGY立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW ENERGY各种储能器件性能比较各种储能器件性能比较 名名 称称能量能量(Wh/Kg)(Wh/Kg)功率功率(W/Kg)(W/Kg)寿命寿命( (次次) )价格价格充充 电电温度范围温度范围安全安全性能性能有害有害物质物质铅酸电池铅酸电池3535200200300300200500200500低低7 710h10h20206060高高铅铅镍镉电池镍镉电池4545400400500500800800较低较低7 710h10h20206060高高镉镉镍氢电池镍氢电池70705005008008003003006006

15、00较高较高7 710h10h20206060高高无无锂离子电池锂离子电池1251256006001000100050050010001000高高7 710h10h20206060较低较低无无无机超容无机超容5 5150015001010万万较低较低几分钟几分钟20206060高高无无有机超容有机超容8 8300030001010万万较高较高几分钟几分钟40406060较高较高无无电容型锂离子电容型锂离子电池电池6060120120130030001300300020002000较高较高0.52h0.52h30306060较高较高无无立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW ENERGYLIY

16、UAN NEW ENERGY电动汽车用电容型锂离子电池组件电动汽车用电容型锂离子电池组件立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW ENERGY 电动汽车电源电动汽车电源 电动摩托车、自行车电源电动摩托车、自行车电源 各种电能存储装置（风能、太阳能、储电柜等）各种电能存储装置（风能、太阳能、储电柜等） 电动工具电动工具 军事领域军事领域大功率、长寿命大功率、长寿命电容型锂离子电池应用电容型锂离子电池应用立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW ENERGY电动汽车用电容型锂离子电池组件电动汽车用电容型锂离子电池组件立塬新能源立塬

17、新能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW ENERGY 立塬公司路试用电动电行车、摩托车、三轮车立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW ENERGY立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW ENERGY 立塬公司路试用纯电动小轿车立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW ENERGY 立塬公司路试用纯电动微型客车立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW ENERGY 立塬公司路试用纯电动小卡车立塬新能源立塬新能源LIYUAN NEW ENERGYLIYUAN NEW ENERGY 立塬公司路试用纯电动大巴车（12m）家用储电柜、商用家用储电柜、商用UPSUPS立塬新能源立