鋰離子電池單體

鋰離子電池單體由正負(fù)、電極、電解液和隔膜組成，是組成電池模塊和電池組的底子結(jié)構(gòu)單元。電池作為一種電化學(xué)電源天然的具有電壓、內(nèi)阻、容量、能量、功率等特性參數(shù)。

人們首要的出于兩個(gè)方面的目的，期望對(duì)電池的參數(shù)進(jìn)行測(cè)量和點(diǎn)評(píng)。

一個(gè)是為了完結(jié)主動(dòng)操控的目的，比方，電池單體電壓不一起，使得系統(tǒng)能量存儲(chǔ)才干降低，假設(shè)能夠主動(dòng)調(diào)度兩極的單體電壓，則能夠起到放大系統(tǒng)容量的效果。

另一個(gè)是為了安全考慮，電池的參數(shù)有其固定的規(guī)劃，檢測(cè)電池參數(shù)，執(zhí)行監(jiān)控其邊界，能夠起到表征電池安全情況的效果。

電壓

單體電壓首要的取決于單體正負(fù)極材料的類(lèi)型，一般的鈷酸鋰、三元正極配合石墨負(fù)極能夠獲得4.2V左右的滿(mǎn)充電壓，而磷酸鐵鋰最高只能到達(dá)3.6V。這兒的電壓，準(zhǔn)確的說(shuō)應(yīng)該是電勢(shì)取決于材料屬性，電勢(shì)數(shù)值上等于靜置足夠長(zhǎng)時(shí)間今后的電池開(kāi)路電壓。

而閉合回路中的單體端電壓，是我們用外部?jī)x器檢測(cè)到的電壓值，其數(shù)值等于電池電勢(shì)減去電池內(nèi)阻占?jí)?。而電池?nèi)阻并非恒定不變，會(huì)遭到多種要素的影響而發(fā)生改動(dòng)，這些在下面一節(jié)再說(shuō)。

持續(xù)說(shuō)電壓，單體電壓除了由材料抉擇以外，會(huì)跟從荷電量的改動(dòng)而改動(dòng)，并且是一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，因而，在許多現(xiàn)象下，無(wú)法直接簡(jiǎn)略測(cè)量的電池荷電量（SOC）經(jīng)常被用電池開(kāi)路電壓進(jìn)行估測(cè)。

單體電壓與電池內(nèi)部活性物質(zhì)的生動(dòng)程度有關(guān)，因而影響生動(dòng)度的溫度，也能在小規(guī)劃內(nèi)影響到單體電壓的凹凸。

單體電壓越高，相同容量的電池含有的能量就越多，因而，在保證安全前提下，進(jìn)步單體電壓上限值，是進(jìn)步系統(tǒng)能量密度的一條技能道路。

內(nèi)阻

鋰離子電池內(nèi)部，鋰離子從一極運(yùn)動(dòng)到另一極，過(guò)程中阻撓離子運(yùn)動(dòng)的要素一同的組成了鋰離子電池的內(nèi)阻。其首要的部分包括導(dǎo)電件的物理內(nèi)阻；電機(jī)材料、隔膜和電解質(zhì)等電化學(xué)物質(zhì)固有的阻抗；電池內(nèi)部通過(guò)存在電流時(shí)暫時(shí)新增的對(duì)鋰離子運(yùn)動(dòng)發(fā)生的阻撓；這三部分一同構(gòu)成了內(nèi)阻的主體。

內(nèi)阻對(duì)溫度最為靈敏，不同溫度下，內(nèi)阻值能夠發(fā)生很大改動(dòng)。低溫下電池功用下降，其重要的原因之一就是低溫下電池內(nèi)阻過(guò)大形成的。

鋰離子電池作為一個(gè)電源，從外部看，內(nèi)阻必定是越小越好。尤其在功率使用現(xiàn)象下，小內(nèi)阻是必要的條件。

容量

鋰離子電池容量，可衡量的容量，是在電池合理的最高最低電壓規(guī)劃內(nèi)，能夠充入和放出的最大電量。在搭載到車(chē)輛上之前，單體的容量能夠用充放電的辦法去測(cè)量。一旦上車(chē)今后，電池容量只能依托算法估計(jì)。在電池處理系統(tǒng)BMS中，準(zhǔn)確估計(jì)電池荷電情況SOC是其規(guī)劃水平的重要指征。

當(dāng)前為人們熟知的做法是有關(guān)動(dòng)態(tài)工作現(xiàn)象下，對(duì)回路電流安時(shí)積分，在非工作情況，用電池開(kāi)路電壓校核電池電量。其他的辦法盡管品種繁復(fù)，但不是穩(wěn)定性欠安就是核算量過(guò)大，真正被使用于批量的并不多見(jiàn)。

單體的容量顯著的遭到老化程度的影響，大家都了解，容量衰減到一個(gè)極限值就是電池淘汰的時(shí)分，可見(jiàn)二者具有必定的相關(guān)性。其次，容量還收到溫度的影響，低溫下，活性物質(zhì)活性下降，能夠供給的離子變少，容量必定跟著下降。

功率

這兒的功率，準(zhǔn)確的說(shuō)應(yīng)該是比功率，是一只單體的充放電功率才干或許說(shuō)單位質(zhì)量或許單位體積電芯的充放電功率才干。

鋰離子電池是否能進(jìn)行大功率充放電，這在它被規(guī)劃完結(jié)的時(shí)分就現(xiàn)已抉擇了。相同是磷酸鐵鋰質(zhì)料或許三元質(zhì)料，采用工藝辦法、改動(dòng)電極厚度或許參加新增劑、調(diào)整活性物質(zhì)結(jié)構(gòu)，電解質(zhì)性質(zhì)，電極SEI膜性質(zhì)，都能夠起到調(diào)整電池功率功用的目的。一般的，功率功用與能量密度往往無(wú)法共存，同一種材料，尋求高功率，則會(huì)部分的犧牲掉能量密度。

電芯一旦被出產(chǎn)出來(lái)，其合理的最大充放電電流就現(xiàn)已確認(rèn)了，除了調(diào)整電池散熱條件，能夠小規(guī)劃改動(dòng)其最大充放功率以外，幾乎沒(méi)有進(jìn)一步調(diào)整的空間。

除了比功率，還有幾個(gè)折合到單位質(zhì)量或許體積上，更能看出電池水平的參數(shù)。

比容量、比能量

體積比容量就是容量除以電池體積，質(zhì)量比容量就是容量除以質(zhì)量。從這兒延伸開(kāi)去，把電池本錢(qián)折合到單位容量上，也就是從電池充放電才干視點(diǎn)議論價(jià)格：電池單體容量性?xún)r(jià)比核算辦法為價(jià)格比容量，即單位價(jià)錢(qián)的電池所能放出的電量。不過(guò)，一般這種辦法比較少用。

類(lèi)似的，電池單體質(zhì)量比能量為能量除以質(zhì)量，即單位質(zhì)量的電池能放出的能量；體積比能量，即單位體積的電池或活性物質(zhì)所能放出的能量；從單位能量?jī)r(jià)格含義電池價(jià)格，是行業(yè)里比較通用的辦法，議論電池價(jià)格，就是1kWh多少錢(qián)。

鋰離子電池模塊

電池模塊由若干電池單體串并聯(lián)組合構(gòu)成，是組成電池組的元素。電池模塊在實(shí)踐運(yùn)轉(zhuǎn)中很少作為一個(gè)主體被單獨(dú)點(diǎn)評(píng)，偶爾一些系統(tǒng)中，會(huì)檢測(cè)其電壓值。

實(shí)踐上，人們往往把模塊看成一塊大電池。不同的是，模塊存在單體一起性問(wèn)題，其內(nèi)部電芯電壓差是均衡功用調(diào)查的重點(diǎn)。電池模塊的功用往往受制于組成電池模塊中功用最低電池單體，并首要體現(xiàn)在容量這個(gè)方針上。充電的時(shí)分，電壓高的單體最早布滿(mǎn)；放電的時(shí)分，電壓低的電芯最早放完。

而很可能這兩個(gè)電芯并非同一顆。因而，模塊內(nèi)部電芯參數(shù)的一起性就對(duì)模塊功用發(fā)生了抉擇性的影響。一起性，是模塊等級(jí)比單體多出來(lái)的需求考量的一個(gè)參數(shù)。這個(gè)參數(shù)在模塊成組之初，會(huì)通過(guò)各種辦法對(duì)電芯進(jìn)行篩選來(lái)保證；模塊出產(chǎn)完畢，一起性則是其檢驗(yàn)的重要方針；在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，則只能依托BMS的均衡功用來(lái)保證。

鋰離子電池系統(tǒng)

電池組一般由模塊串聯(lián)組成。電池組除了承繼模塊的全部參數(shù)以外，其總電壓抉擇了電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的電壓渠道，是非常重要的參數(shù)。

電池組全體上還有幾個(gè)涉及到安全的方針會(huì)被持續(xù)監(jiān)測(cè)。電池包輸出正負(fù)極對(duì)地電阻，系統(tǒng)漏電流，高壓互鎖信號(hào)，系統(tǒng)最高最低溫度，系統(tǒng)最大溫差，系統(tǒng)最大溫升速率，系統(tǒng)最高最低單體電壓等等。