3新能源汽车动力电池详解

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动力电池详解2019年动力电池动力电池系统结构详解CONTENTS动力电池动力电池的定义动力电池的意义动力电池的结构与分类硫酸铁锂电池与三元电池的区别/01动力电池4什么是电池？电池技术是一项伟大的发明，有着精彩而悠久的历史，电池英文“Battery”首次出现在1749年，它由美国发明家本杰明富兰克林首次使用，当时他使用了一组串联的电容器来进行电学实验。他使用稀硫酸作电解液，解决了电池极化问题，制造出第一个不极化，能保持平衡电流的锌─铜电池，又称“丹尼尔电池”动力电池5什么是电池？随着电池技术的进步，电池的容量和放电功率逐渐加强，同时电池的稳定性也逐渐提高电池名称丹尼尔电池干电池碱性电池锂（金属）电池锂（离子）电池电池正极铜二氧化锰二氧化锰二氧化锰锂合金金属氧化物电池负极锌锌锌金属锂石墨电解液稀硫酸氯化铵+碳粉氢氧化钾非水电解质溶液非水电解质溶液动力电池6为什么不能直接普通电池作为动力电池？动力电池实际上就是为交通运输工具提供动力来源的一种电源，它与普通电池有着差别1234相对于为便携式电子设备提供能量的小型电池而言，动力电池是指为交通运输工具提供动力的电池；普通电池是一种以锂金属或锂合金为负极材料，使用非水电解质溶液的一次电池，而动力电池是可充电电池锂离子聚合物性质不同动力电池可以在短短几分钟内将电量放光，但是普通电池完全做不到，因此普通电池的放电能力完全无法与动力电池相比。动力电池与普通电池最大的差别，在于其放电功率大，比能量高。由于动力型电池主要用途为车用能源供给，所以相较于普通电池要有更高的放电功率放电功率不同在都是新电池的情况下，用放电仪测试电池容量，一般动力电池的容量在1000-1500mAh左右;而普通电池的容量在2000mAh以上，有的能到3400mAh电池容量不同为电动汽车提供驱动动力的电池被称为动力电池，而手机、笔记本电脑等消费电子产品使用的锂电池一般统称为锂电池，应用不同动力电池7动力电池的结构与分类之前我们了解过，锂电池分为两种：锂金属电池，也就是使用二氧化锰为正极材料，金属锂或其合金金属为负极材料的电池；锂离子电池，使用锂合金金属氧化物为正极材料，石墨为负极材料电池锂金属电池其性质不够稳定而且不能充电，所以不属于二次电池。对于新能源汽车来讲，我们平时说的锂电池，就是指锂离子电池动力电池8动力电池的结构与分类因正极材料不同，锂离子电池主要分为：磷酸铁锂（LFP），镍酸锂（LNO），锰酸锂（LMO），钴酸锂（LCO），以及镍钴锰酸三元锂（NCM）、镍钴铝酸三元锂（NCA），负极材料主要采用石墨碳材料正极材料化学成分结构能量密度循环寿命成本安全性磷酸铁锂LiFePO4橄榄石中高低高镍酸锂LiNiO2层状高低高低锰酸锂LiMn2O4尖晶石低中低中钴酸锂LiCoO2层状中低高低镍钴铝三元LiNiCoAlO2层状高中中低镍钴锰三元LiNiCoMnO2层状高高中低动力电池9磷酸铁锂电池与三元锂电池的区别安全稳定性三元材料磷酸铁锂＜能量密度三元材料磷酸铁锂＞＞＞低温效能三元材料磷酸铁锂＞＞＞循环寿命三元材料磷酸铁锂≈动力电池系统结构详解动力电池系统结构与设计流程电芯模块系统/02动力电池系统结构详解11动力电池系统结构动力电池系统内部，除了作为能量载体的动力电池之外，还包含了很多内容动力电池系统系统构成电池单体（电芯）电池管理系统监控单元管理单元执行单元传感器电压电业温度热管理系统水冷管风扇阀门线束/连接器高压线束低压线束连接器结构组成壳体支架托盘辅助材料动力电池系统结构详解12动力电池系统的设计流程电芯模块系统动力电池13电芯按电芯的结构形状来分，主要分为圆柱电芯和方形电芯以及软包这三种，各自的优缺点也十分明显。在一定程度上，电芯的性能决定了电池模组的性能进而影响整个动力电池系统的性能。因此在进行动力电池系统设计，一定要根据整车的设计要求去选择电芯的材料及形状电池结构圆柱形电芯方形电芯软包电芯优点工艺成熟度高、生产效率高、过程控制严格，成品率及电芯一致性高，壳体结构成熟，工艺制造成本低对电芯的保护作用高，可以通过减少单体电池的厚度保证内部热量快速传导，安全性较高外部结构对电芯的影响小，电芯性能优良；封装采用的材质质量小，电池的能量密度最高缺点集流体上电流密度分布不均匀，造成内部各部分反应程度不一致；电芯内部产生的热量很难得到快速释放，累计会造成电池安全隐患壳体在电芯总重量中占比较大，导致单体电池的能量密度较低，内部结构复杂，自动化工艺成熟度较低大容量电池密封工艺难度大、可靠性相对较差；所采用的铝塑复合封装膜机械强度低，其寿命决定了电池寿命动力电池14模块在结合整车设计要求的前提下对电池模组进行设计时，电池模组设计需要考虑以下几个方面电池成组的固定连接方式要根据动力电池系统设计的整体要求对选定好的电芯结构形状进行电池模块的装配要求松紧度适中，各结构部件具有足够的强度，防止因电池内外部力的作用而发生变形或破坏电芯及电池模块要有专门的固定装置，结构紧凑且要根据电池箱体的散热情况设置通风散热通道电池单体之间的导电连接距离尽量短，连接可靠，最好是柔性连接，各导电连接部位的导电能力要满足用电设备的最大过流能力充分考虑电池串并联高压连接之间的绝缘保护问题，例如绝缘间隙和爬电距离等圆柱形电芯模块方形电芯模块动力电池15系统在动力电池管理系统中的软件设计功能一般包括电压检测、温度采集、电流检测、绝缘检测、SOC估算、CAN通讯、放电均衡功能、系统自检功能、系统检测功能、充电管理、热管理等其重要系统为电池管理系统、热管理系统、电气及机械系统动力电池16系统-电池管理系统BMS电池系统（BatteryManagementSystem）BMS电池系统俗称之为电池保姆或电池管家，主要就是为了智能化管理及维护各个电池单元，防止电池出现过充电和过放电，延长电池的使用寿命，监控电池的状态即时体检，精准掌握电池状态“安全卫士”：电池自我的保护和人身安全的保护动力电池17系统-热管理系统电池热管理系统是从使角度出发，用来确保电池系统工作在适宜温度范围内的一套管理系统，主要由电池箱、传热介质、监测设备等部件构成。电池热管理系统有如下几项主要功能电池温度的准确测量和监控；电池组温度过高时的有效散热和通风；低温条件下的快速加热，使电池组能够正常工作；有害气体产生时的有效通风；保证电池组温度场的均匀分布。风冷冷却结构水冷冷却结构动力电池18系统-电气及机械系统电气及机械系统主要包括高压系统、电池箱体、连接线束、机械接插件等，其中高压系统主要由继电器、电流传感器、电阻和