锂电池电动车

锂电池电动车

锂电池保护板介绍
  
  保护板的技术指标： 1.适用电池：13节串联锂动力电池组，电池容量范围：5AH－50AH 2.总体过充保护电压：54.6±0.2V 3.总体过充恢复电压：54.4±0.02V 4.总体过放保护电压：41.8±0.2V 5.总体过放恢复电压：41.9±0.2V 6.保护板主电路内阻：≤6MR 7.静态工作电流：≤6mA.(电池组与保护板连接之各节点最大电流) 8.安全控制输出电压：41.9V～59.3V 9.放电最大安全控制输出电流， 40A±3A。.(适用于非容性负载) 10.放电长期工作电流：20A 11.放电回路短路时间：≤320uS短路时断开负载不工作，检测到不断路时重新恢复工作 12.放电过流保护延时：≤1.2mS， 13.过流保护：过流后输出关断，断开负载后输出恢复正常. 14.充电最大安全控制输出电流，7.5A±2A 15.充电长期工作电流：5A 16.充电回路短路时间：320uS短路是短开充电器停止对电池组充电，检测到不短路时充电器 重新恢复工作。 17.充电过流保护时间：1.2mS 18.具有温度继电器接口，外接60℃，当温度检测到60℃断开负载不工作，当低于60℃后重新恢复工作，常用闭温度立断电器，当温度开关不用时，要用短路线连接。 19.工作环境温度：-20℃～±55℃. 20.储存环境湿度：20～95%RH 21.外形尺寸：总尺寸为85mm×55mm×16mm（长*宽*高）（可根据贵公司要求订做） 22.保护临界条件” (1).充电时停止：整体电池电压达到59.5V时停止充电，电池检测点温度超过60℃ (2).放电时停止：整体电池电压达到41.8V时停止放电，电池检测点温度超过60℃.

锂电池电动车

　　在科技飞速发展的今天，各种移动的电子设备在人类生活中大量应用，锂电池也随之迅速发展成为二次电池领域中重要的一个产业。锂电池在比容量、无记忆效应、长寿命、环保等综合性能远远超过其他二次电池，锂电池被称为“终极电池”，但为什么在大容量电池领域却没有见到锂电池的身影呢？关键问题是受到锂电池的安全性问题的制约。希望通过本文能够为各位认识锂离子电池的安全性，对于选择和应用锂离子电池带来帮助，推动锂离子电池的发展。

锂电的知识

传统镍电池如果充电时间过长，镍电池里的液体会结晶，阻止充电器将电充满。这样一来，为了使其性能最大化，必须充满电或定期放电。而对于锂电来说，我们可以在方便时刻随时为锂离子电池充电，完全不用像镍电池那样麻烦。

关于锂电寿命的讹传：锂电只能充300-500次，之后就需要更换。

正确的说法：锂电寿命和充电周期的完成次数有关，和充电次数没有直接关系。

一个充电周期意味着电池的所有电量由满用到空，再由空充到满的过程。这并不等同于充一次电

先充40％，用了一段时间以后又充了20％，下次用过以后又充了30％，再下次20％.....在该20％的中途，即刚补充了10％的电力之时，总共累计完成一个充电周期。之后是下一个周期。

简单的理解，例如，一块锂电在第一天只用了一半的电量，然后又为它充满电。如果第二天还如此，即用一半就充，总共两次充电下来，这只能算作一个充电周期，而不是两个。因此，通常可能要经过好几次充电才完成一个周期。每完成一个充电周期，电量就会减少一点。不过，减少幅度非常小，高品质的电池充过多次周期后，仍然会保留原始电量的 80%，很多锂电供电产品在经过两三年后仍然照常使用，就是这个原因。当然锂电寿命到了最终还是需要更换的。

锂电的寿命一般为300-500个充电周期。假设一次完全放电提供的电量为Q，如不考虑每个充电周期以后电量的减少，则锂电在其寿命内总共可以提供或为其补充300Q-500Q的电力。由此我们知道，如果每次用1/2就充，则可以充600-1000次；如果每次用1/3就充，则可以充900-1500次。以此类推，如果随机充电，则次数不定。总之，不论怎么充，总共补充进300Q-500Q的电力这一点是恒定的。所以，我们也可以这样理解：锂电池寿命和电池的总充电电量有关，和充电次数无关。深放深充和浅放浅充对于锂电寿命的影响相差不大。

事实上，浅放浅充对于锂电更有益处，只有在产品的电源模块为锂电做校准时，才有深放深充的必要。所以，使用锂电供电的产品不必拘泥于过程，一切以方便为先，随时充电，不必担心影响寿命。

如果在高于规定的操作温度，即35°C以上的环境中使用锂电，电池的电量将会不断的减少，即电池的供电时间不会像往常那样长。如果在这样的温度下，还要为设备充电，那对电池的损伤将更大。即使是在较热的环境中存放电池，也会不可避免的对电池的质量造成相应的损坏。所以，尽量保持在适益的操作温度是延长锂电寿命的好方法。

　　如果在低温环境，即4°C以下中使用锂电，同样也会发现电池的使用时间减少了，有些手机的原装锂电在低温环境中甚至充不上电。但不必太担心，这只是暂时状况，不同于高温环境下的使用，一旦温度升起来，电池中的分子受热，就马上恢复到以前的电量。

要想发挥锂离子电池的最大效能，就需要经常用它，让锂电内的电子始终处于流动状态。如果不经常使用锂电，请一定记得每月给锂电完成一个充电周期，做一次电量校准，即深放深充一次。

锂电池的种类：

　　目前市面上所使用的二次电池主要有镍氢(Ni-MH)与锂离子(Li-ion)两种类型。锂离子电池中已经量产的有液体锂离子电池（LiB）和聚合物锂离子电池（LiP）两种。所以在许多情况下，电池上标注了Li-ion的，一定是锂离子电池。但不一定就是液体锂离子电池，也有可能是聚合物锂离子电池。

　　锂离子电池是锂电池的改进型产品。锂电池很早以前就有了，但锂是一种高度活跃（还记得它在元素周期表中的位置吗？）的金属，它使用时不太安全，经常会在充电时出现燃烧、爆裂的情况，后来就有了改进型的锂离子电池，加入了能抑制锂元素活跃的成份（比如钴、锰等等）从而使锂电真正达到了安全、高效、方便，而老的锂电池也随之基本上淘汰了。至于如何区分它们，从电池的标识上就能识别，锂电池为Li、锂离子电池为Li-ion。现在，笔记本和手机使用的所谓“锂电池”，其实都是锂离子电池。

　　现代电池的基本构造包括正极、负极与电解质三项要素。作为电池的一种，锂离子电池同样具有这三个要素。一般锂离子技术使用液体或无机胶体电解液，因此需要坚固的外壳来容纳可燃的活性成分，这就增加了电池的重量和成本，也限制了尺寸大小和造型的灵活性。一般而言，液体锂离子二次电池的最小厚度是6mm，再减少就比较困难。

　　而所谓聚合物锂离子电池是在这三种主要构造中至少有一项或一项以上使用高分子材料作为其主要的电池系统。

　　新一代的聚合物锂离子电池在聚合物化的程度上已经很高，所以形状上可做到薄形化（最薄0.5毫米）、任意面积化和任意形状化，大大提高了电池造型设计的灵活性，从而可以配合产品需求，做成任何形状与容量的电池。同时，聚合物锂离子电池的单位能量比目前的一般锂离子电池提高了50%，其容量、充放电特性、安全性、工作温度范围、循环寿命与环保性能等方面都较锂离子电池有大幅度的提高。

　　目前市面上所销售的液体锂离子（LiB）电池在过度充电的情形下，容易造成安全阀破裂因而起火的情形，这是非常危险的，所以必需加装保护IC线路以确保电池不会发生过度充电的情形。而高分子聚合物锂离子电池方面，这种类型的电池相对液体锂离子电池而言具有较好的耐充放电特性，因此对外加保护IC线路方面的要求可以适当放宽。此外在充电方面，聚合物锂离子电池可以利用IC定电流充电，与锂离子二次电池所采用的CCCV(Constant Currert-Constant Voltage)充电方式所需的时间比较起来，可以缩短许多的等待时间。

锂电池的实用性

在科技飞速发展的今天，各种移动的电子设备在人类生活中大量应用，锂电池也随之迅速发展成为二次电池领域中重要的一个产业。锂电池在比容量、无记忆效应、长寿命、环保等综合性能远远超过其他二次电池，锂电池被称为“终极电池”，但为什么在大容量电池领域却没有见到锂电池的身影呢？关键问题是受到锂电池的安全性问题的制约。希望通过本文能够为各位认识锂离子电池的安全性，对于选择和应用锂离子电池带来帮助，推动锂离子电池的发展。

传统镍电池如果充电时间过长，镍电池里的液体会结晶，阻止充电器将电充满。这样一来，为了使其性能最大化，必须充满电或定期放电。而对于锂电来说，我们可以在方便时刻随时为锂离子电池充电，完全不用像镍电池那样麻烦。

关于锂电寿命的讹传：锂电只能充300-500次，之后就需要更换。

正确的说法：锂电寿命和充电周期的完成次数有关，和充电次数没有直接关系。

一个充电周期意味着电池的所有电量由满用到空，再由空充到满的过程。这并不等同于充一次电

先充40％，用了一段时间以后又充了20％，下次用过以后又充了30％，再下次20％.....在该20％的中途，即刚补充了10％的电力之时，总共累计完成一个充电周期。之后是下一个周期。

简单的理解，例如，一块锂电在第一天只用了一半的电量，然后又为它充满电。如果第二天还如此，即用一半就充，总共两次充电下来，这只能算作一个充电周期，而不是两个。因此，通常可能要经过好几次充电才完成一个周期。每完成一个充电周期，电量就会减少一点。不过，减少幅度非常小，高品质的电池充过多次周期后，仍然会保留原始电量的 80%，很多锂电供电产品在经过两三年后仍然照常使用，就是这个原因。当然锂电寿命到了最终还是需要更换的。

锂电的寿命一般为300-500个充电周期。假设一次完全放电提供的电量为Q，如不考虑每个充电周期以后电量的减少，则锂电在其寿命内总共可以提供或为其补充300Q-500Q的电力。由此我们知道，如果每次用1/2就充，则可以充600-1000次；如果每次用1/3就充，则可以充900-1500次。以此类推，如果随机充电，则次数不定。总之，不论怎么充，总共补充进300Q-500Q的电力这一点是恒定的。所以，我们也可以这样理解：锂电池寿命和电池的总充电电量有关，和充电次数无关。深放深充和浅放浅充对于锂电寿命的影响相差不大。

事实上，浅放浅充对于锂电更有益处，只有在产品的电源模块为锂电做校准时，才有深放深充的必要。所以，使用锂电供电的产品不必拘泥于过程，一切以方便为先，随时充电，不必担心影响寿命。

如果在高于规定的操作温度，即35°C以上的环境中使用锂电，电池的电量将会不断的减少，即电池的供电时间不会像往常那样长。如果在这样的温度下，还要为设备充电，那对电池的损伤将更大。即使是在较热的环境中存放电池，也会不可避免的对电池的质量造成相应的损坏。所以，尽量保持在适益的操作温度是延长锂电寿命的好方法。

　　如果在低温环境，即4°C以下中使用锂电，同样也会发现电池的使用时间减少了，有些手机的原装锂电在低温环境中甚至充不上电。但不必太担心，这只是暂时状况，不同于高温环境下的使用，一旦温度升起来，电池中的分子受热，就马上恢复到以前的电量。

要想发挥锂离子电池的最大效能，就需要经常用它，让锂电内的电子始终处于流动状态。如果不经常使用锂电，请一定记得每月给锂电完成一个充电周期，做一次电量校准，即深放深充一次.

锂离子动力蓄电池，是一种大容量牵引力电池，它能组合成不同功率的电池组，供各种类型的电动车作动力源。在日常的交通运行中，不管采用什么样的牵引动力作为车辆动力源，例如：燃油汽车的发动机和油箱以及氢燃料电池车的反应堆和氢气瓶等各种类型的交通工具都必须满足以下的基本条件：
① 耐振动（适应交通车辆在各种道路行驶中输出功率）。
② 耐高低温环境。
③ 瞬间大功率输出（能满足爬坡、加速和续驶性能）。
④ 道路行驶中或停靠在车场内或发生交通事故时，均不会发生爆炸事故。

但是一辆锂离子动力蓄电池电动车和一辆燃油汽车和一辆氢燃料电池车在道路行驶中一旦发生交通事故如撞车、翻车等情形时可能发生如下结果：
① 锂离子动力蓄电池的电动车：如发生最严重的事故，即电池组被撞裂或短路，这时的结果只是着火燃烧，浓烟滚滚，但决不会发生爆炸。如遇雨天雨淋或及时采用普通灭火措施或直接用自来水喷淋便可熄灭。
② 燃油汽车：如发动机和油箱被撞裂时，此结果不仅会造成瞬间大火燃烧，甚至可能会引起爆炸。
③ 氢燃料电池车：如储氢瓶被撞裂，氢氧反应堆被挤压，此时会发生强烈大爆炸。

假设人为破坏性地对锂离子动力蓄电池和燃油汽车的油箱和氢燃料电池反应堆或储氢瓶进行针刺、挤压或点火焚烧，其三种车子的结果是：燃油汽车油箱大爆炸！氢燃料电池也会发生大爆炸！锂离子动力蓄电池组却不会发生爆炸，只会燃烧。

锂电池电动车

●锂离子动力蓄电池的特点

1）符合各种电动车道路行驶中充放电的要求，符合欧洲CE标准。
2）可回收再生，符合绿色环保的要求。
3）可用0.3CA～1.5CA恒流对每个单体电池进行充电。
4）可将多个性能一致性的单体电池串联或并联进行充放电。
5）可任意、随时对电池进行充放电，永无充放电记忆弊病。
6）可适应在-31℃～85℃环境下放电及在-18℃～85℃环境下充电。
7）在小于0.8CA不规则的放电电流状况下，70%DOD循环寿命大于1000次。如按本公司要求来匹配的电动巴士，电池组可循环充电行驶里程大于30万公里。
8）在常温下电池自放电每月小于5%。
9）废旧电池外壳破裂，受到雨淋或日晒不会产生爆炸危险。

●锂离子动力蓄电池固有的充放电特性

1）可根据环境的变化采取不同的恒压/恒流充放电方式对电池充电；一般在常温情况下，单体电池充电电压为4.25V，而放电最低电压不得低于2.8V；如环境温度在0～10℃时，单体电池充电电压可设在4.35V，而放电最低电压可到2.5V；如环境温度在-1～-18℃时，单体电池充电电压应设在4.45V，而放电电压可到2.2V。
2）在常温环境下，当单体电池过充电（4.5～5V）或过放电（1～0V）时，电池会损坏或失效。
3）串联成组的电池，可允许单体电池之间电压差≤60mV，此时不会影响整组电池的充放电寿命。
4）可采用正负脉冲式电流对电池进行大于3CA的快充电方式对电池充电。
5）电池在低温（低于-20℃以上）环境中充电较为困难，这时可采取将电池外壳加温方式，便可恢复正常充电。若电池在-35℃以上的低温环境中放电，也要适当给电池外壳加温或通过小电流(0.1CA以下)放电，但此时放电电压会偏低，约至2.0V左右，当继续进行大于3分钟放电后便可恢复正常放电性能。

● 如何将锂离子动力蓄电池组匹配电动车？

1）首先要将电动车所需续驶里程之电机参数及控制器的一般输出功率和最大输出功率确定后，再配置电池组。决不允许小功率电池组牵引大马力的车辆，这样会造成电池因负载过大而寿命缩短；也不能用大功率电池组牵引小马力的车辆，这样会造成浪费，同时加重车辆自重，破坏车辆设计要求，导致行驶出现不安全因素。
2）科学合理地将电池组与车辆的匹配，不但保证电池寿命，而且会 使电动车各方面性能得以安全可靠地实现。
3）举例一
设计一辆长12m低地板公交空调大客车，要求一次充电续驶里程大于250km，最高时速≥80km/h，电机控制器输出最大电流为400A，DC工作电压为320～460V。就要配置600Ah、108个单体电池串联才可以匹配使用。（如采用低于600Ah、108个锂离子动力蓄电池配置，不但一次充电达不到续驶里程要求，而且会导致电池组的容量衰减加快，寿命缩短。）
4）举例二
设计一辆长12m豪华旅游空调大客车，续驶里程大于300公里（空调同时工作），最高时速≥100km/h，电机控制器最大输出电流为500A，DC工作电压为270～387V。就要配置1000Ah90个单体电池串联才可以匹配使用。这样的科学配置，不但使电池长期处在正常的放电状态保证其长期高效率工作，而且会使电动大客车的性能及设计指标等容易实现。
5）组合电池
首先要将新出厂的并已经筛选成每辆电动车所需的电池组，根据并、串联的要求分排好，然后将每小组并或串联的电池用夹板、拉条、螺丝固定（该辅件雷天公司可以提供），千万不可将未装上夹板的单体电池直接进行充放电！任何一个单体电池都要采用2块夹板固定后才能使用。
要严格遵守新电池出厂的检验标准，不得擅自将不配套的电池组合为一组安装在同一辆电动车上。
电池组合好后，要设计安装在电动车上较为安全的位置，最好安装在车子底盘的大梁上，这样可减轻任何由撞击或挤压所造成的后果，同时必须使设计具有自然通风的条件，以便给电池组散热，这样才是最恰当的。

● 如何维护、保养电池组？

1）要经常检查电池组各单体电池的电压情况，发现单体电池之间电压相差＞60mV的电池就需要每补充电或更换。
2）保持电池的表面清洁，夏天要自然通风，冬天最好能保暖。
3）保持单体电池长期处于3.6V以上电压。出车前检查电池组总电压，发现单体电池电压低于3.6V时，务必在充足电后方可行驶。
4）每次深放电后，应立即充电。
5）每次充电时，必需严格测验充电器输出端的电压是否符合电池组充电电压的要求；充电时更要测量输出电流是否符合要求。
6）长期使用时，应在每一年内做三次全充全放电（在常温环境下，即单体电池充电电压为4.25V，放电电压为2.5V），以便有效地激活电池内部活性物质，使其发挥更好的电化学特性。
7）电池因意外事故发生冒烟或起火燃烧，最有效的扑救措施是采用自来水喷淋，也可采用粉末灭火器或泡沫灭火器对准起火电池喷射。
8）电动车因意外事故发生着火燃烧，会波及电池组，因为电池外壳是塑料制品，虽有一定阻燃成份，但最终会溶解。当电池被外部大火燃烧时，会导致电池内部的可燃物质着火（但不会爆炸！），此时电池不会流出电解液，但会放出少量的氟化氢或CO1或CO2气体，一般情况下救援人员只需配备普通的防护装备即可。

锂离子电池的发展趋势

引言

电子信息时代使对移动电源的需求快速增长。由于锂离子电池具有高电压、高容量的重要优点，且循环寿命长、安全性能好，使其在便携式电子设备、电动汽车、空间技术、国防工业等多方面具有广阔的应用前景，成为近几年广为关注的研究热点[1][2][3]。锂离子电池的机理一般性分析认为,锂离子电池作为一种化学电源，指分别用两个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。当电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反之。锂离子电池是物理学、材料科学和化学等学科研究的结晶。锂离子电池所涉及的物理机理,目前是以固体物理中嵌入物理来解释的,嵌入（intercalation）是指可移动的客体粒子（分子、原子、离子）可逆地嵌入到具有合适尺寸的主体晶格中的网络空格点上。电子输运锂离子电池的正极和负极材料都是离子和电子的混合导体嵌入化合物。电子只能在正极和负极材料中运动[4][5][6]。已知的嵌入化合物种类繁多，客体粒子可以是分子、原子或离子．在嵌入离子的同时，要求由主体结构作电荷补偿，以维持电中性。电荷补偿可以由主体材料能带结构的改变来实现，电导率在嵌入前后会有变化。锂离子电池电极材料可稳定存在于空气中与其这一特性息息相关。嵌入化合物只有满足结构改变可逆并能以结构弥补电荷变化才能作为锂离子电池电极材料。

控制锂离子电池性能的关键材料——电池中正负极活性材料是这一技术的关键，这是国内外研究人员的共识。

1 正极材料的性能和一般制备方法

正极中表征离子输运性质的重要参数是化学扩散系数,通常情况下，正极活性物质中锂离子的扩散系数都比较低。锂嵌入到正极材料或从正级材料中脱嵌，伴随着晶相变化。因此，锂离子电池的电极膜都要求很薄，一般为几十微米的数量级。正极材料的嵌锂化合物是锂离子电池中锂离子的临时储存容器。为了获得较高的单体电池电压，倾向于选择高电势的嵌锂化合物。正极材料应满足：

1）在所要求的充放电电位范围内，具有与电解质溶液的电化学相容性；

2）温和的电极过程动力学；

3）高度可逆性；

4）全锂化状态下在空气中的稳定性。

研究的热点主要集中在层状LiMO2和尖晶石型LiM2O4结构的化合物及复合两种M（M为Co，Ni，Mn，V等过渡金属离子）的类似电极材料上。作为锂离子电池的正极材料，Li＋离子的脱嵌与嵌入过程中结构变化的程度和可逆性决定了电池的稳定重复充放电性。正极材料制备中，其原料性能和合成工艺条件都会对最终结构产生影响。多种有前途的正极材料，都存在使用循环过程中电容量衰减的情况，这是研究中的首要问题。已商品化的正极材料有Li1－xCoO2（0<X<0．8），LI1－XNIO2（0<X<0．8），LIMNO2[7][8]。它们作为锂离子电池正极材料各有优劣。锂钴氧为正极的锂离子电池具有开路电压高，比能量大，循环寿命长，能快速充放电等优点，但安全性差；锂镍氧较锂钴氧?格低廉，性能与锂钴氧相当，具有较优秀的嵌锂性能，但制备困难；而锂锰氧?格更为低廉，制备相对容易，而且其耐过充安全性能好，但其嵌锂容量低，并且充放电时尖晶石结构不稳定。从应用前景来看，寻求资源丰富、?廉、无公害，还有在过充电时对电压控制和电路保护的要求较低等优点的，高性能的正极材料将是锂离子电池正极材料研究的重点。国外有报道LIVO2亦能形成层状化合物，可作为正极电极材料[9]。从这些报道看出，虽然电极材料化学组成相同，但制备工艺发生变化后，其性能改变较多。成功的商品化电极材料在制备工艺上都有其独到之处，这是国内目前研究的差距所在。各种制备方法优缺点列举如下。

1）固相法一般选用碳酸锂等锂盐和钴化合物或镍化合物研磨混合后，进行烧结反应[10]。此方法优点是工艺流程简单，原料易得，属于锂离子电池发展初期被广泛研究开发生产的方法，国外技术较成熟；缺点是所制得正极材料电容量有限，原料混合均匀性差，制备材料的性能稳定性不好，批次与批次之间质量一致性差。

2）络合物法用有机络合物先制备含锂离子和钴或钒离子的络合物前驱体，再烧结制备。该方法的优点是分子规模混合，材料均匀性和性能稳定性好，正极材料电容量比固相法高，国外已试验用作锂离子电池的工业化方法，技术并未成熟，国内目前还鲜有报道。

3）溶胶凝胶法利用上世纪70年代发展起

来的制备超微粒子的方法，制备正极材料，该方法具备了络合物法的优点，而且制备出的电极材料电容量有较大的提高，属于正在国内外迅速发展的一种方法。缺点是成本较高，技术还属于开发阶段[11]。

4）离子交换法Armstrong等用离子交换法制备的LiMnO2，获得了可逆放电容量达270mA·h/g高值，此方法成为研究的新热点，它具有所制电极性能稳定，电容量高的特点。但过程涉及溶液重结晶蒸发等费能费时步骤，距离实用化还有相当距离。

正极材料的研究从国外文献可看出,其电容量以每年30～50mA·h/g的速度在增长，发展趋向于微结构尺度越来越小，而电容量越来越大的嵌锂化合物，原材料尺度向纳米级挺进，关于嵌锂化合物结构的理论研究已取得一定进展，但其发展理论还在不断变化中。困扰这一领域的锂电池电容量提高和循环容量衰减的问题，已有研究者提出添加其它组分来克服的方法[12][13][14][15][16][17]。但就目前而言，这些方法的理论机理并未研究清楚，导致日本学者Yoshio.Nishi认为，过去十年以来在这一领域实质进展不大[1]，急须进一步地研究。

2 负极材料的性能和一般制备方法

负极材料的电导率一般都较高，则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂的化合物，如各种碳材料和金属氧化物。可逆地嵌入脱嵌锂离子的负极材料要求具有：

1）在锂离子的嵌入反应中自由能变化小；

2）锂离子在负极的固态结构中有高的扩散率；

3）高度可逆的嵌入反应；

4）有良好的电导率；

5）热力学上稳定，同时与电解质不发生反应。

锂电池电动车

研究工作主要集中在碳材料和具有特殊结构的其它金属氧化物。石墨、软碳、中相碳微球已在国内有开发和研究，硬碳、碳纳米管、巴基球C60等多种碳材料正在被研究中[18][19][20][21][22][23]。日本Honda Researchand Development Co．，Ltd的K．Sato等人利用聚对苯撑乙烯（Polyparaphenylene——PPP）的热解产物PPP－700（以一定的加热速度加热PPP至700℃，并保温一定时间得到的热解产物）作为负极，可逆容量高达680mA·h/g。美国MIT的MJMatthews报道PPP－700储锂容量（Storagecapacity）可达1170mA·h/g。若储锂容量为1170mA·h/g，随着锂嵌入量的增加，进而提高锂离子电池性能，笔者认为今后研究将集中于更小的纳米尺度的嵌锂微结构。几乎与研究碳负极同时，寻找电位与Li＋／Li电位相近的其他负极材料的工作一直受到重视。锂离子电池中所用碳材料尚存在两方面的问题：

1）电压滞后，即锂的嵌入反应在0～0．25V之间进行（相对于Li＋／Li）而脱嵌反应则在1V左右发生；

2）循环容量逐渐下降，一般经过12～20次循环后，容量降至400～500mA·h/g。

理论上的进一步深化还有赖于各种高纯度、结构规整的原料及碳材料的制备和更为有效的结构表征方法的建立。日本富士公司开发出了锂离子电池新型锡复合氧化物基负极材料，除此之外，已有的研究主要集中于一些金属氧化物，其质量比能量较碳负极材料大大提高。如SnO2，WO2，MoO2，VO2，TiO2，LixFe2O3，Li4Ti5O12，Li4Mn5O12等[24]，但不如碳电极成熟。锂在碳材料中的可逆高储存机理主要有锂分子Li2形成机理、多层锂机理、晶格点阵机理、弹性球－弹性网模型、层－边端－表面储锂机理、纳米级石墨储锂机理、碳－锂－氢机理和微孔储锂机理。石墨，作为碳材料中的一种，早就被发现它能与锂形成石墨嵌入化合物（Graphite Intercalation Compounds）LiC6，但这些理论还处于发展阶段。负极材料要克服的困难也是一个容量循环衰减的问题，但从文献可知，制备高纯度和规整的微结构碳负极材料是发展的一个方向。

一般制备负极材料的方法可综述如下。

1）在一定高温下加热软碳得到高度石墨化的碳；嵌锂石墨离子型化合物分子式为LiC6，其中的锂离子在石墨中嵌入和脱嵌过程动态变化，石墨结构与电化学性能的关系，不可逆电容量损失原因和提高方法等问题，都得到众多研究者的探讨。2）将具有特殊结构的交联树脂在高温下分解得到的硬碳,可逆电容量比石墨碳高，其结构受原料影响较大，但一般文献认为这些碳结构中的纳米微孔对其嵌锂容量有较大影响，对其研究主要集中于利用特殊分子结构的高聚物来制备含更多纳米级微孔的硬碳[25][26][27]。

3）高温热分解有机物和高聚物制备的含氢碳[28][29]。这类材料具有600～900mA·h/g的可逆电容量，因而受到关注，但其电压滞后和循环容量下降的问题是其最大应用障碍。对其制备方法的改进和理论机理解释将是研究的重点。

4）各种金属氧化物其机理与正极材料类似[24]，

也受到研究者的注意，研究方向主要是获取新型结构或复合结构的金属氧化物。

5）作为一种嵌锂材料，碳纳米管、巴基球C60等也是当前研究的一个新热点，成为纳米材料研究的一个分支。碳纳米管、巴基球C60的特殊结构使其成为高电容量嵌锂材料的最佳选择[22][23][30]。从理论上说，纳米结构可提供的嵌锂容量会比目前已有的各种材料要高，其微观结构已被广泛研究并取得了很大进展，但如何制备适当堆积方式以获得优异性能的电极材料，这应是研究的一个重要方向[31][32][33]。

3 结语

综上所述，近年来锂离子电池中正负极活性材料的研究和开发应用，在国际上相当活跃，并已取得很大进展。材料的晶体结构规整，充放电过程中结构不发生不可逆变化是获得比容量高，循环寿命长的锂离子电池的关键。然而，对嵌锂材料的结构与性能的研究仍是该领域目前最薄弱的环节。锂离子电池的研究是一类不断更新的电池体系，物理学和化学的很多新的研究成果会对锂离子电池产生重大影响，比如纳米固体电极，有可能使锂离子电池有更高的能量密度和功率密度，从而大大增加锂离子电池的应用范围。总之，锂离子电池的研究是一个涉及化学、物理、材料、能源、电子学等众多学科的交叉领域。目前该领域的进展已引起化学电源界和产业界的极大兴趣。可以预料，随着电极材料结构与性能关系研究的深入，从分子水平上设计出来的各种规整结构或掺杂复合结构的正负极材料将有力地推动锂离子电池的研究和应用。锂离子电池将会是继镍镉、镍氢电池之后，在今后相当长一段时间内，市场前景最好、发展最快的一种二次电池。

锂动力电池及充放电管理简介

一、市场及产业关联度分析
随着全球汽车数量的不断增加，燃油汽车的尾气排放所造成的空气污染日益加剧，而且石油也是不可再生的能源，终有枯竭之日，能源短缺问题越来越严重。因此近年来，世界各国为解决这些难题，纷纷投入大量人力、物力，研制开发新能源，锂电池就是其中很重要的一个项目。在电池能源中，有铅酸蓄电池、镍氢电池、锂电池、太阳能电池；其中，由于铅酸蓄电池过于笨重（比容量低），且衰减快、技术改进已到尽头而不具前景；镍氢电池目前在一些领域应用还比较广泛，但其记忆性、比容量一般、单体电压低等缺陷是无法改进的；锂动力电池目前在我国还是初步阶段，在技术革新和生产工艺上还有很大的上升空间，即使现阶段其无污染、比容量大、无记忆效应、单体电压高、单体容量大等优点已非常突出，在一些领域已经或正在替代其他动力源，锂离子动力电池具有容量大、体积小、重量轻、寿命长等多项特点，锂离子动力电池在同等容量下，体积是铅酸蓄电池的一半；重量仅为三分之一，而铅酸蓄电池的可反复充放电次数理论值只有200—300次，锂离子动力电池的反复充放电次数可达500—1000次，而价格仅是它的2倍。比如锂离子动力电池10节组36V10Ah，重量仅为3.7公斤，一般人均可提得动，而铅酸蓄电池组36V10Ah其重量为15.1公斤，体积重量只占其±四分之一。动力源的改进又可促使产品发生质的飞跃，最典型的例子就是手机，由于锂电的出现，才使的现在的手机在外观和性能上都取的大突破。目前锂电池已应用的领域包括各种军民用专用电器设备、照明产品、电热产品、电动工具、电动自行车、观光车、汽车、大巴等，应该说锂电池作为新一代动力是具有相当乐观的前景。国家政策对锂电池也是给予大力扶持，国家科技部已经从战略高度把开发电动汽车作为“十五”重大科技攻关项目。国家“863”计划将在“十五”期间投入120亿资金，用以实现中国电动汽车产业化，北京市政府已在有关媒体上正式宣布，至二00六年，北京市公交车辆一律不得使用燃油车。值得注意的是，在国家明确发展电动汽车宏观战略的同时，适合中国国情的电动自行车、电动滑板车、电动观光车悄然而生，并以极其惊人的速度迅猛发展，在发展电动车的计划中，其中最为关键的技术就是高性能的电池，以及辅以电池正常工作的控制系统。在诸多的电池应用领域中，锂离子电池与镍氢、镍镉电池相比有以下优点：
1、单体电池工作电压高是3.6V，是镍氢镍镉电池的3倍；
2、在容量相同的情况下，与其他类电池相比体积减少30%，重量降低50%；
3、可充电500次以上；
4、允许工作温度范围（-20℃—+70℃）宽；
5、可大电流快速充电。
但是锂离子电池使用也有它的特殊要求：
1、单体锂离子电池的充电电压必须低于4.25V（±0.05V），如超过此上限电压会造成永久性损坏；
2、单体锂离子电池的放电电压不得低于2.4V（±0.05V），如低于此下限电压也会造成永久性损坏。
鉴于以上锂离子电池的优缺点，锂离子电池应用在包括电动汽车在内的电动车领域前景是很光明的，关键的问题是对于电动车用的锂离子电池要加装充放电保护系统。以上海银速电子科技有公司独立研究的“锂离子动力电池充放电保护技术”研制生产的“锂动力电池充放电智能化保护模块”（以下简称保护模块），很好地解决了这一问题，突破了锂动力电池保护电路的难点。使锂离子电池在各领域的应用开拓了十分喜人的前景。
本产品的批量生产将解决锂动力电池的技术难点“瓶颈”问题促进锂离子动力电池的市场应用，推动锂离子动力电池取代铅酸蓄电池、镍氢镍镉电池用于各个领域。

二、产品的市场状况及前景：
2001年全国仅有深圳雷天和北京大陆两家生产锂动力电池，由于缺乏有效充放电保护模块，也由于锂离子动力电池在工作过程中就必需保护。导致锂离子动力电池研制出来后难以大批量进入市场。目前全国生产锂电池的厂家已经上百家，可以批量生产各个安时数的品种，应用于各种电器设备领域。我们自主开发研制的锂离子动力电池充放电保护模块，就是针对克服锂动力电池致命的技术弱点这一难题的，确保了锂离子动力电池能够大批量进入市场，将以体积小、重量轻、容量大、寿命长的优势逐步取代铅酸蓄电池。目前锂电池在配备保护模块之后已经成功应用在矿灯、设备、照明、发热产品、电模等产品上，而电动车、船、机器等领域的应用也在积极开展，随后将伴着电动汽车的发展更加拓展其市场的深度和广度。
因此， “锂离子动力电池充放电保护模块”项目，就是将科技成果转化为生产力的高新技术项目，该项目的实施有很强的必要性。随着保护模块的宣传推介和“锂离子动力电池充放电保护模块”项目的实施，一定会被锂离子动力电池大量的配套使用。既保护了环境，减少了污染，又节约了能源，方便了人民，必定会创造巨大的社会效益。

三、产品的技术基础
本项目技术研究建立在现有锂电池保护电路的基础上，首先参考适用IC芯片的单节电池保护电路，对于多节电池串联的电池组，该IC形成的电路需较大量使用场效应管，加大了成本和保护电路的体积与重量。如对于8节串联的锂离子电池组就需用16只场效应管。而该IC其设计时是针对小容量锂电池的，电流达到一定时即自动限流停止工作，我们考查了各种IC芯片，一块芯片最多可同时保护四节电池，从性能、实用性、成本等各方面综合考虑，我们决定用单路保护IC（成本较低），对它的一般应用电路作大手术，让每片IC芯片监控一节电池，再把信号传出来进行比较处理，采用数字电路，最终任意节电池串联时只使用两只场效应管，极大地节约了成本。在研究中，尽可能采用低功耗的芯片，使得整个保护模块的工作电流≤1ma，这就可以保证应用于10Ah容量的电池组中，在待用条件下存放10000小时左右，不致导致电池放空。总之我们在研究中对优选芯片，降低功耗，电平配合，执行器件等多方面都进行了反复研制，取得了突破性的进展。开发出了具有自主知识产权的“智能锂电池充放电保护模块”，该模块具有很好的通用性，对于锂电池的任意节串联使用时可以对应扩展，只增加部分元器件即可达成。
该保护模块，与现有技术和工艺相比具有工作稳定、实用、成本低、体积小等优点。经多次装车实验及充电放电试验均告良好。确保锂电池的安全使用，延长使用寿命，对促进锂动力电池及电动汽车、电动自行车早日进行产业化具有重要的意义。
我们持续对保护模块产品进行改进，目前我们以品种齐全、功能实用灵活、性能稳定等特点，在行业内依然保持着领先的水平。本产品的基本功能为：
1、充电上限保护；
2、放电下限保护；
3、下限关断锁定，断开负载解锁；
4、充电均衡管理；
5、过流、短路保护；
6、预设温度保护接口
7、部分外置显示辅助功能；
我们的产品品种是全国最齐全的，从单节矿灯保护模块到14串大电流保护模块均已成熟投产，以其功能全、性能稳定、功耗低等特点被国内外各领域客户所使用。仅均衡保护模块一项我们就设计有三款模式，可供不同应用场合的锂电池所采用，比目前市场上的均衡模块不可同日而喻。经过几年的生产销售实践，证明该保护模块性能稳定可靠，设计原理先进合理，已经是成熟实用的锂电池最佳保护管理产品。

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日本日置蓄电池内阻测试仪

测试方法：电阻交流四线式测试，白金温度感测棒(温度量测限：3550) A/D变换方式：二重积分方式 显示幕：LCD与LEDs 取样率：0.83次/秒(3550)；1.25次/秒(3555) 开路端电压：最大5V(开路电压) 自动关机：30分钟 比较设定：电阻的上限，下限和电压下限值的设定 比较输出：良品(绿灯)、警示(黄灯)、不良品(红灯) 最大消耗电力：1.8VA(3550)；1.0VA(3555) 连续使用时间：最少7小时(3550)；最少18小时(3555) 电源供应方式：碱性电池(LR6*6) 最大容许入力电压：最大直流50V；无交流输入 耐电压：输入端与端之间(包含外部与记忆端)：450VDC(3550) 输入端与外壳之间：60VDC(3555) 尺寸和重量：196(W)*124(H)*50(D)mm，约730g(3550)、710g(3555)包含电池时 测试精度 精度保证条件：23℃±5℃；80%RH以下(无霜状态)，至少10分钟温机完成归零校正后 阻抗量测 温度系数：(±0.01rdg.±5dgt.)℃ 测试电流频率：1kHz±5Hz

蓄电池测试器 H3551 内阻测量范围 300mΩ-30Ω三档 蓄电池测试器 H3550 内阻测量范围 30mΩ-3Ω三档 蓄电池测试器 H3551 内阻测量范围 3mΩ-300mΩ三档
当 前 价： 30000.00 元/台 （不含运费）

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电动车功能检测设备

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