(精品)磷酸铁锂动力电池设计知识详解

PACK独特技术— —“八个一致”配组原则
电池的成组原则为：使用同一个档次的电芯组装，当某一批次该档次的电 芯数量不够时，使用相邻批次同档电压同档容量的电芯补足缺额。严禁不同电 压、不同内阻档次电芯用于同一电池组的组装。如图：
Y14C10同档次电芯 （数量较Y14C14同 档电芯多）
Y14C11同档次电芯 （数量较Y14C13同 档电芯多）
***结构设计
* 均匀电流分布--对角连接设计
PACK独特技术--对角连接
正极
负极
➢此种连接方式，让电池组所有电芯在同一条件下进行充放电，保证每个电芯的工作电流是一致 的， 提高电池组寿命。
结论：对角连接可保证电池组使用安全，大幅提高电池组循环寿命。
***结构设计 PACK独特技术--七防设计
防尘 防水 防火阻燃
***结构设计 PACK独特技术— —“八个一致”配组原则
自放电一致 电压一致 内阻一致 容量一致
八个一致
循环寿命一致 平台一致 恒流比一致 带电量一致
结内论阻：一八致个一致的配组原则，可确保动力电池组正常使用8年后容量保持率依然在80% 以上。
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PACK独特技术— —“八个一致”配组原则
NO 名称
同一时间生产的同型号电池可以组装 到同一电池组。②45±2℃环境下1C充 放电，循环200次后，不少于初始1C5容 量的95%。③品质部每批电池抽检5只
电池测试仪， 恒温箱
样品进行测试，作为配当依据。
45℃
PACK独特技术— —“八个一致”配组原则
•量产单体电芯按分档入库（容量50mAh分档，恒流比93%↑，平台46min↑，内阻 11mΩ↓，电压2.8-3.25V，正极同一材料），配组按照设计要求，确定所用单体电芯 的容量档次及数量，成组配档：容量按50mAh一档，电压按≥2.80且＜3.00V和电压 ≥3.00且≤3.25V分档。配档时每组电池按结构设计配足数量。
***圆柱型磷酸铁锂电芯技术水平： ➢ 38120型，容量10Ah ➢ 5C充放300次可保持容量96%以上 ➢ 单体内阻≤2mΩ ➢ 月自放电≤2% ➢ 3C充放温升≤10℃，5C充放温升≤15℃
结论：***端面焊磷酸铁锂电芯技术水平国际领先。
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***电芯
电芯安全技术-通气防爆管
原理：在电池发生化 学反应的条件下，内 部产生的气体会首先 聚集于通气管中，有 利于电池内部气体分 散，电芯永不爆炸。
目录
1 认识磷酸铁锂电池 2 ***高品质电芯 3 ***独特的结构设计 4 ***强大的电池管理系统 5 ***动力锂电池的安全测试
认识磷酸铁锂电池
1 什么是磷酸铁锂电池
铁锂知识
2 磷酸铁锂电池的应用领域
3 磷酸铁锂电池的比较优势
认识磷酸铁锂电池
什么是磷酸铁锂电池 是指以磷酸铁锂作为正极材料的锂离子电池。相对其它传统正极材料的 锂电池，磷酸铁锂电池具有安全可靠性高，循环寿命长和经济环保等优 点。
测电压。④不带电25±5℃30天，测电压。
高温箱、
55℃、45℃、 25℃
分容柜
PACK独特技术— —“八个一致”配组原则
NO 标准名称
检验标准
检验方法
检验工具 检验环境
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内阻 32650-5Ah内阻不大于10 mΩ 内阻测试仪测量
内阻测试仪 25℃
6
电压
① 23电.2空 ，8605电 50—秒-态35内.A电2h电0电池V压。 池开不对②路低1满电Ω于电电压3态阻为.2放5V。①“红用工灯电作为压电不表压合测测格量试。电仪压”。 ，② 蜂将 鸣电 器池 响放 和入 亮
防漏电
防四串以下设计
防漏气隔氧 防撞击
结构设计流程图
目录
1 认识磷酸铁锂电池 2 ***高品质电芯
3 ***独特的结构设计 4 ***强大的电池管理系统 5 ***动力锂电池的安全测试
***强大的BMS
1 BMS在动力电池组中的作用 2 ***BMS—电动汽车动力系统整体解决方案
***BMS 3 ***BMS—采集均衡模块的双向无损均衡 4 ***BMS—主控模块科学、精准的SOC计算
电压表、工 作电压测试仪
25℃
①用电压表测量电池开路电压②各串
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带电量
空电电池，开路电压在 2.80—3.20V之间。
联模组采用主动均衡，并联在同一模 组内电池一般采用自均衡。
电压表
25℃
①同批次材料、同一工艺、同一设备、
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循环寿命
45±2℃环境下1C充放电，循 环200次后，不少于初始1C5 容量的95%。
质量保证体系
***电芯 产品质量保证体系
➢ 质量管理体系（ISO9001：2008）
➢ 质量管理体系（TS16949： 2009）
产品所获认证及检测
➢ 北京201所 ➢ 国家客车质量检验中心 ➢ 信息产业部通信电源产品质量监督检验中心 ➢ 泰尔认证 ➢ 欧盟CE安全认证 ➢ 美国UL认证 ➢ 欧盟RoHS环保认证 ➢ UN38.3普尼认证 ➢ MSDS报告
4 电芯寿命及一致性提升技术--H型箔材
***电芯
***圆柱型磷酸铁锂电芯技术水平： ➢ 32650型，容量5.5Ah ➢ 单体能量密度≥120wh/kg ➢ 3C充放300次可保持容量96%以上 ➢ 单体内阻≤8mΩ ➢ 月自放电≤2%
结论：***磷酸铁锂电芯技术水平领先于整个行业。
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***电芯
检验标准
检验方法
检验工具 检验环境
1
容量
1C5 放电容量不低于额 定容量95%
1C5 电流恒流充电至3.65V，转3.65V恒电压充电， 电流降为0.03C5时停止。以1C5电流放电，直到放电 分容柜 终止电压2.0V。
25℃
以1C5恒流放电至2.0V，再以1C5电流恒流充电至 2 恒流比 充电恒流比不小于93% 3.65V，转3.65V恒电压充电，电流降为0.03C5时停止，分容柜
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目录
1 认识磷酸铁锂电池 2 ***高品质电芯
3 ***独特的结构设计 4 ***强大的电池管理系统 5 ***动力锂电池的安全测试
***结构设计
设计前准确把握客户需求：设计前对客户需求、产品使用环境 1 、产品的特殊要求进行全面把握、分析与对接；
2
八个一致配档：组合前按八个一致标准挑选单体电池配对、 组合，保证电池组中各串电池性能指标一致；
★ 实时监控电池运行状态 ★ 剩余电量估算 ★ 充放电控制 ★ 热管理 ★ 参数设置 ★ 均衡控制 ★ 故障诊断
-20-55℃
-20-55℃
-20-60℃
倍率放电性能
≤10C
≤5C
≤10C
≤10C
材料降价可能性
有一定空间
有一定空间
不大/有限
有很大空间
未来价格（含电子）
5-8元/Wh
2-3元/Wh
1.6-1.85元/Wh
1.2-1.5元/Wh
能量应用比例
90-95%
60-70%
90-95%
90-95%
优点
循环性能好，稳定性高， 高温稳定性好，抗电介质
低
一般
低
高
结论：磷酸铁锂电池＝使用最安全+稳定性最好+性价比最高 6
目录
1 认识磷酸铁锂电池 2 ***高品质电芯 3 ***独特的结构设计 4 ***强大的电池管理系统 5 ***动力锂电池的安全测试
***高品质电芯
1 领先行业的技术水平
***电芯
2 电芯安全技术 3 电芯性能提升专利技术--端面焊
PCB 板 原理图
“纵向过流、横向保护”功能是指在电池组的串联方向（纵向）电池通过点焊螺丝点焊螺柱连接，过 大电流，在电池组的并联方向（横向）通过带有保险丝的PCB板来保护电池组安全。当单个电芯短路 时PCB板的保险丝断开，脱离工作电路，起到保护作用。
结论：既可以保证电池组能够大电流充放，又保证电池组在大电流充放条件下的运行安全。
通气管
安装通气管示意图
结论：***圆柱型铁锂电
池引入了通气管装置，有 效的解决了电芯在过充、 短路、碰撞等极端条件下 因产生高温而导致的安全 问题。
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***电芯 电芯安全技术--电芯安全阀
➢ 当内压达到1.8Mpa时，安全阀会打 开，气体排出，避免爆炸风险。
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***电芯
电芯性能提升专利技术--端面焊
认识磷酸铁锂电池
磷酸铁锂电池的比较优势
比较项目
钛酸锂
镍钴锰锂（三元锂）
锰酸锂
磷酸铁锂
标称电压
2.4V
3.6V
3.8V
3.2V
质量比能量
45-55wh/kg
170wh/kg
100wh/kg
100-140wh/kg
循环寿命/次
＞9000
>1000
>500
>2000
安全性
良好
较好
良好
优秀
工作温度范围
-30-60℃
恒流充入的电量与充入总电量之比。
25℃
3
放电平台
放电平台不少于48分 钟
电池满电后，以1C5电流恒流放电至2.0V，记录 电压到3.1V的时间。
分容柜
25℃
4
自放电
①荷电保持率不少于 95%。
②开路电压不小于 2.80V。
电压表、
①满电55℃±2℃的环境下贮存7d。②满电
温度表、
25±5℃的环境下贮存28d。③不带电45±2℃ 10天， 高温房或
成组把关
纵向过流，横向保护：电池组在串联方向通过点焊螺丝、螺柱连接实 3 现大电流通流，在并联方向通过带保险丝的PCB板来保护电池组安全；
4
对角连接：保证电流通路的导通电阻一致，实现电池的均 流工作；
5
隔氧装置：采用密封箱体，隔绝氧气，确保电池组在任何情况下 不起火、不爆炸。
PACK技术结构特性
牢 固 性： 抗 震 性：
Y14C12同档 次电芯（数 最多量）
Y14C13 同档次 电芯
Y14C14同 档次电芯
若数量不足
若数量不足 若数量不足
若数量不足
以此类推，直到凑足所需单体电芯 为止（尽可能减少同档次单体电芯 所用批次）
***结构设计 PACK专利技术--纵向过流 横向保护
➢首创PCB板并联连接板，具有“纵向过流、横向保护”功能，同时具备并联单体电芯保 护功能，已获得国际发明专利。
平台时间
46min
恒流比
93%
电压
2.80V-2.99V
3.00V-3.15V
3.16-3.25V
内阻
6-9mΩ
9-11 mΩ 6-9 mΩ 9-11 mΩ
6-9mΩ
9-11 mΩ
容量
按50mAh为 按50mAh为 按50mAh为 按50mAh为 按50mAh为 按50mAh为
一档
一档
一档
一档
一档
一档
磷酸铁锂电池组构成 电芯+结构设计+管理系统
认识磷酸铁锂电池
磷酸铁锂电池应用领域
1、动力类电源 ★ 新能源汽车类电源 ★ 汽车启动类电源
磷酸铁锂电池应用领域
7%
13%
33%
20%
27%
汽车领域 备用电源 风光互补 启动电源 电动自行车及铅酸电池
2、替代不环保铅酸电池 ★ ＵＰＳ电源 ★ 通信电源 ★ 储能类电源 ★ 消费类电源 ★ 电动自行车电源
可快速充电
腐蚀性好
Βιβλιοθήκη Baidu
锰资源丰富，容易制备， 安全性好
高稳定性，安全可靠，循环 性能好，高温性能优异，低
温-20℃可正常工作。
缺点
放电电压平台低，能量密 度较低，价格昂贵
充放电时材料晶格会发生 畸变，循环性能差
材料抗溶解性低，深度充 放电会发生晶格畸变，造 成电池容量的迅速衰竭
导电性一般，振实密度低
综合性价比
单体电池正负极焊接螺纹铜柱,用螺母紧固连接，牢固性强
按GB/T 2423.10中规定测试电池组的抗机械振动,试验后电池组没有 机械损坏、没有变形和紧固部位的松动现象。电池组完好，无损伤。
导 电 性： 螺母紧固连接部位进行阻抗测试，阻值较小，可以进行大电流导电。 电池进行串并联，内阻影响小。
散 热 性： 同大电池（如几十安时，上百安时）相比，小电池组合结构间隙分布 均匀，散热效果好。
抛弃了极耳结构， 采用涂布留白工 艺，制成单侧金 属留白的电芯， 再采用端面焊接
工艺。
分类 内阻 充放电倍率 1C 3C 5C
32650电池
8mΩ
充电温升℃ 放电温升℃
1.8
4.4
15.7
15.8
24.5
28.1
38120端面焊电池
2mΩ
充电温升℃ 放电温升℃
1.9
5.1
9.8
10
11
14
结论：
端面焊技术可 大幅降低电芯 内阻与温升， 提高电池循环 寿命，实现电 池快充快放， 成组无需散热
装置。
***电芯
电芯寿命及一致性提升技术--H型箔材
开发网状三维集流体，该 结构使涂层和集流体的结 合更紧密，附着力更强， 箔材上的微孔可通过电解 液形成离子移动的通道， 整个极片两侧同时参与对 应正负极的反应。
带孔铜箔、铝箔的局部放大图片
结论： 有利于提高 电池性能一 致性、大电 流放电性能 与循环寿命。
5 ***BMS—简洁美观和人性化的显示模块 6 ***BMS--GPRS无线数据传输及远程监控
***强大的BMS BMS在动力电池中的作用
电动汽车电池管理系统（BMS），主要用于对动力电池组进行实时监控、故障诊断、 SOC估算、短路保护、漏电监测、显示报警及充放电控制等，并通过CAN总线的方式与 车辆集成控制器或充电机进行信息交互，保障电动汽车高效、可靠、安全运行。