简述锂电池包结构设计要点和工作原理

2022-04-18      1928 次浏览

锂离子电池包结构设计要点:


锂离子电池材料重要构成是有正极材料、负极材料、隔膜、电解液、外壳构成。在锂离子电池包的布置上,要考虑以下几个方面:


第一,要尽可能的在有限的空间内,布置更多的电量,这样才能达到更大的续航里程,减少充电的频次,任何可以利用的空间,都有利于整车电量的提升。


第二,要充分考虑锂离子电池包的位置对安全性能的影响,尤其是在发生碰撞、翻滚、跌落等极端情况下,电池包是否会因为很大的加速度或严重的挤压变形,发生起火和爆炸,或者是否会有锂离子电池包的部件进入乘客舱,引起附加伤害。


第三,要充分考虑锂离子电池包的重量和形状对整车结构寿命的影响,因为电池包的重量通常达到数百公斤,在长时间的振动、冲击条件下,很容易引起整车机械部分的疲劳损伤,降低寿命。


第四,要充分考虑锂离子电池包的散热条件,尤其是在高温工作条件和高电气载荷工作条件下,电池包会出现大量的热量,假如散热条件不理想,或者靠近热源,会引起电池包的寿命加速衰减。


第五,考虑锂离子电池包BMS管理系统设计,要考虑过冲,过放,过温,检测精度,电池均衡等,要确保电池安全可靠都是要经过合理设计和市场印证的。


安全锂离子电池包的内部结构要怎么设计?


所有的锂离子电池包爆炸都是由短路引起的,引起短路的现象有过充、过放、过流、过热,它们是通过锂离子电池内部结构而形成电池短路的。


锂离子电池包逗留的正负极应该洁净,穿梭其间的电解液、隔膜也应无杂质,但在制造过程中,电解液与隔膜难以完全防止沾着金属粉尘、铜箔或者铝箔等碎片。当人们使用不当(过充、过放、过流)或者把锂离子电池爆置于极端环境(过高温度)下,锂离子电池就会过热,碎片在常温下的安静状态被打破,从而会在一个较热的电解液空间中进行热运动。下一步,假如碎片接近了隔膜,热的碎片将影响隔膜的隔离用途,也就造成短路。因此,现在有一种聚合物锂离子电池以胶体电解质代替液体电解质,可以降低短路的概率。


锂离子电池包工作原理:


锂离子电池包是一种二次电池(充电电池),重要依靠锂离子在正负极之间的往返嵌入和脱嵌来工作,实现能量的存储和释放。


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,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。


锂离子电池包组成原理


①正极构造


LiMn2O4(锰酸锂)+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+集流体(铝箔)正极


②负极构造


石墨+导电剂(乙炔黑)+粘合剂(PVDF)+集流体(铜箔)负极


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