企业工作任务客户李先生上周在汽车S店看到了一款特斯拉Mo

企业工作任务：客户李先生上周在汽车4S店看到了一款特斯拉Models系列轿车和比亚迪e6电动汽车，分别配备了三元锂电池、磷酸铁锂电池。他不明白这两款车的性能为什么有很大的差异，你能解释清楚吗？任务3.1.2动力电池结构原理1动力电池简介2锂离子动力电池1锂离子动力电池1、分类一

概述（1）根据正极材料不同：钴酸锂锂离子电池、锰酸锂锂离子电池、磷酸铁锂锂离子电池和三原材料锂离子电池。（2）根据所用电解质材料不同：液态锂离子电池（LIB）和聚合物锂离子电池（LIP）。锂离子电池的工作原理充电放电XiangyangAutovocationaltechnicalcollege2.锂离子电池充电

恒流充电充电过程保持电流不变的充电方式。恒压充电充电过程保持电压不变的充电方式。涓流充电为补充自放电，使蓄电池保持在近似完全充电状态的连续小电流充电。XiangyangAutovocationaltechnicalcollege1.术语解释感应式充电利用电池感应对蓄电池进行充电的方式。XiangyangAutovocationaltechnicalcollege1.术语解释传导式充电利用电传导对蓄电池进行充电的方式。XiangyangAutovocationaltechnicalcollege1.术语解释均衡充电为确保蓄电池中所有单体蓄电池荷电状态均匀的一种延续充电。均衡充电分为主动均衡充电和被动均衡充电锂一次电池(又称锂原电池,PrimaryLB)锂电池(LithiumBattery,简写成LB)锂二次电池(又称锂可充电电池，RechargeableLB)备注：锂电池与锂离子电池锂一次电池发展史当前70年代60年代的能源危机20世纪50年代多种材料应用于锂一次电池锂一次电池商品化锂一次电池大发展开始锂一次电池的研究手表、计算器、植入式医疗设备Li-MnO2、Li-CuO、Li-SOCl2、Li-SO2、Li-Ag2CrO4等

在商业化锂一次电池的同时，人们发现许多层状无机硫族化合物可以同碱金属发生可逆反应，这样的化合物统称为嵌入化合物。在嵌入化合物基础上，锂二次电池诞生了，其中最具有代表性的是1970年埃克森公司的M.S.Whittingham利用Li-TiS体系，制成首个锂电池。但由于其枝晶所产生严重的安全隐患而未能成功实现商品化。循环100次形成的锂枝晶图锂二次电池的产生1941年出生，于牛津大学BA

(1964),

MA

(1967),和

DrPhil(1968)学位，目前就职于宾汉姆顿大学。Dr.Whittingham是发明嵌入式锂离子电池重要人物，在与Exxon公司合作制成首个锂电池之后，他又发现水热合成法能够用于电极材料的制备，这种方法目前被拥有磷酸铁锂专利的独家使用权的Phostech公司所使用。由于他所作出的卓越贡献，他于1971年被电化学会授予青年作家奖，于2004年被授予电池研究奖，并且被推举为会员。ManleyStanleyWhittingham锂与过渡金属的复合氧化物锂离子电池的产生锂离子电池比能量电压负极层状结构的石墨120-150Wh/kg是普通镍镉电池的2-3倍高达3.6V正极20世纪80年代末，日本Sony公司提出者锂离子电池区别于锂电池【早期的锂电池】

锂离子电池(Li-ionBatteries)是锂电池发展而来。所以在介绍之前，先介绍锂电池。举例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯，负极是锂。电池组装完成后电池即有电压,不需充电。这种电池也可以充电,但循环性能不好，在充放电循环过程中,容易形成锂结晶，造成电池内部短路,所以一般情况下这种电池是禁止充电的。

【锂离子电池：炭材料锂电池】后来，日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。目前所说的锂离子电池通常为锂二次电池。“摇椅式电池”

20世纪80年代初，M.B.Armond首次提出用嵌锂化合物代替二次锂电池中金属锂负极的构想。在新的系统中，正极和负极材料均采用锂离子嵌入/脱嵌材料。

当对电池进行充电时，正极的含锂化合物有锂离子脱出，锂离子经过电解液运动到负极。负极的炭材料呈层状结构，它有很多微孔，到达负极的锂离子嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在锂离子电池的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。这就像一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就在摇椅两端来回运动。人们把这种电化学储能体系形象地称为“摇椅式电池”（Rocking-chairCell）。Armand教授是锂离子电池的奠基人之一，是国际学术和产业界公认的、在电池领域具有原始创新成果的电池专家。Armand教授主要原创性学术贡献有：1.1977年，首次发现并提出石墨嵌锂化合物作为二次电池的电极材料。在此基础上，于1980年首次提出“摇椅式电池”（RockingChairBatteries）概念，成功解决了锂负极材料的安全性问题。2.1978年，首次提出了高分子固体电解质应用于锂电池。3.1996年，提出离子液体电解质材料应用于染料敏化太阳能电池。4.提出了碳包覆解决磷酸铁锂（LiFePO4）正极材料的导电性问题，为动力电池及电动汽车的产业化奠定了基础。M.Armand锂离子电池的商品化1990年日本SONY公司正式推出LiCoO2/石墨这种锂离子电池，该电池成功的利用能可逆脱嵌锂的碳材料替代金属锂作为负极，克服了锂二次电池循环寿命低、安全性差的缺点，锂离子电池得以商品化。标志着电池工业的一次革命。锂离子电池特点与镍镉（Ni/Cd）、镍氢（Ni/MH）电池相比，锂离子电池的主要特点如下：镍镉电池镍氢电池铅酸电池锂离子电池聚合物锂离子电池重量能量密度（Wh/kg）45-8060-12030-50110-160100-130循环寿命（至初始容量80%）1500300-500200-300500-2000300-500单体额定电压(V)1.251.2523.63.6过充承受能力中等低高非常低低月自放电率（室温）20%30%5%10%～10%三、

失效机理理想：除了锂离子在正负极之间嵌入和脱出外，不发生其他副反应，不出现锂离子的不可逆消耗。实际：每时每刻都有副反应存在，也有活性物质的不可逆消耗，如电解液分解、活性物质溶解、金属锂沉积等，只是程度不同。造成锂离子电池容量衰退的主要原因：（1）正极材料的溶解（2）正极材料的相变化（3）电解液的分解（4）过充电造成的容量损失（5）自放电（6）SEI界面膜的形成（7）集流体的腐蚀四

电性能（1）两段式充电：第一阶段，恒流限压；第二阶段，恒压限流。（2）从电动汽车实际应用的角度看，恒流时间越长，充电时间越短，更有利于应用。（3）要防止电池过放电，避免对电池造成不可逆损害。1、充放电特性充电电流对充电特性的影响放电深度对充电特性的影响充电温度对充电特性的影响放电特性影响因素滥用情况：热冲击、过充电、过放电、短路等。危害：电池内部压力升高，可导致电池着火，甚至爆炸。2、安全性主要原因：（1）材料稳定性：正负电极、有机电解液相互作用的热稳定性是制约锂离子电池安全性的首要因素。（2）制造工艺：分为液态和聚合物锂离子电池消费类电子五

典型应用消费类电子消费类电子消费类电子交通运输业交通运输业工业工具类电子新型电子产品仪器仪表产品仪器仪表产品仪器仪表产品医用设备仪器产品行政办公产品DC600V客车电池系统采用锂离子电池，由独立的25.6V/40A·h锂离子电池模块串并联组成110V/120A·h电池组。同容量锂离子电池的质量、体积只有镉镍电池的1/3左右；低温不同倍率放电性能，锂离子电池大大优于镉镍电池；锂离子电池充电不需要温度补偿等优点得到社会的关注和研究！(1)电池串联方式：通常用于满足高电压的工作需要。

(2)电池并联方式：通常用于满足大电流的工作需要。

(3)串并结合：就是要求满足电池组既提供高电压又要有大电流放电的工作条件。EV车的应用呼唤采用“绿色”电池为动力的EV车。为此,世界各先进国家如美国、日本、德国、法国等积极开展了EV车的研究试制工作。美国早在90年代初就成立了“先进电池联合会(US-ABC)”负责为EV车提供电池。为扶持EV车用电池(主要是锂离子电池)的研制,先后投资2.6亿美元,其中向美国SAFT公司投资1180万美元,用以开发锂离子电池,向加拿大魁北克公司投入8500万美元,用以开发锂离子电池和锂聚合物电池;另外,还向美国Duracell及其合作伙伴德国Varta公司投入了1450万美元,开发以LiMn2O4为正极的锂离子动力电池。日本政府投资了1亿美元,并制定了一项叫做LIBES的计划,开发用于EV车。德固赛正致力于开发新材料以应用于锂离子电池生产，从而使起动电池仅重2.5千克。目前，这一新型电