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鋰離子電池PACK工藝要點總結

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鋰離子電池PACK主要是將鋰電池芯,鋰電池保護板,鋰電池絕緣輔料,鋰電池連接片,鋰離子電池面墊,鋰離子電池包裝膜等電池物料通過PACK設計加工的手段將其組合成一個電池包的過程,稱為鋰離子電池PACK。

一、鋰離子電池PACK工藝所使用電芯的工藝流程圖,包括聚合物鋰離子電池PACK前電芯工藝流程圖,圓柱型鋰離子電池PACK前電芯工藝流程圖。

1、聚合物鋰離子電池PACK工藝總結中的電芯工藝流程包括電芯配料,電池芯入殼,電池芯輥壓,裁片,極片卷繞,電池注液,電池封口,鋰電池化成,電池分容,電池存放,電池入庫等PACK前的電芯流程圖,如下圖所示:

聚合物鋰離子電池PACK前電芯工藝流程

2、圓柱型鋰離子電池PACK工藝電芯工藝流程匯總如鋰電池化成,電池分容,電池存放,電池入庫等PACK前的電芯流程圖等,像3.2V圓柱26650鋰電芯生產控制要點都是按照這樣的流程圖執行的,如下圖所示。

圓柱型鋰離子電池PACK工藝電芯工藝流程

3、鋰離子電池PACK電芯評價好壞優劣,不僅要評估其容量、電壓、內阻、循環壽命等常規性能,還應評估其放電平臺、自放電率、貯存性能、高低溫性能、動力性能、倍率性能等可靠性性能,以及過充、過放、短路、針刺、跌落、濕水、低電壓、零電壓、振動等安全性能。

二、鋰離子電池PACK的工作原理:

1、鋰離子電池PACK充電工作原理:當我們對電池進行充電時,正極上的電子經由外部電路到達負極,與此同時,正鋰離子從正極脫嵌,橫渡電解液,穿越隔膜(隔膜上有小孔),插入負極,與提前趕到電子結合在一起。這樣,不言而喻,負極處于富鋰態,越富充電效果越佳。

2、鋰離子電池PACK放電工作原理:放電,也就是當我們使用電池時,電子從負極出發,經由電路到達正極,與此同時,正鋰離子從負極脫插,橫渡電解液,穿越隔膜,嵌入正極,與提前趕到的電子結合在一起。

鋰離子電池PACK電芯充放電結構示意圖

3、放電有恒流放電和恒阻放電之分,恒流放電就是在外電路上安裝了一個可變電阻,可變電阻隨著電池電壓的變化而變化,是I=U/R的理論實踐;恒阻放電就是在電池正負極間安裝一個電阻,使電子經由電阻進行放電。

4、鋰離子電池PACK所使用的電池芯時,如ICR18650等常見常用的液態鋰離子電池為例(負極材料為石墨,正極材料為鈷酸鋰)來進一步展示其充電原理(放電為下列反應的逆反應式),這些反應式有助于保養鋰離子電池性能和壽命。

正極反應式:LiCoO2Li1-xCoO2+ xLi +xe

負極反應式:6C + xLi + xeLixC6

總反應式:LiCoO2+6CLi1-xCoO2+LiC6

鋰離子電池的充放電方法及性能指標等

三、鋰離子電池PACK保護線路(PCM)的工作原理:

1、鋰離子電池PACK過充電保護。過充電保護 IC 的原理為:當外部充電器對電池充電時,為防止因溫度上升所導致的內壓上升,需終止充電狀態。此時,保護 IC 需檢測電池電壓,當到達 4.25V 時(假設電池過充點為 4.25V)即啟動過度充電保護,將功率 MOS 由開轉為切斷,進而截止充電。

2、鋰離子電池PACK過放電保護:過放電保護 IC 原理:為了防止鋰電池的過放電,假設鋰電池接上負載,當鋰電池電壓低于其過放電電壓檢測點(假定為 2.5V)時將啟動過放電保護,使功率 MOSFET 由開轉變為切斷而截止放電,以避免電池過放電現象產生,并將電池保持在低靜態電流的待機模式,此時的電流僅 0.1uA,而這種現象一般出現的少。

鋰離子電池PACK保護線路PCM性能測試圖

3、當鋰電池PACK電池包接上充電器,且此時鋰電池電壓高于過度放電電壓時,過度放電保護功能方可解除,另外PACK鋰電池保護板的功能維修時要考慮到脈沖放電的情況,過放電檢測電路設有延遲時間以避免產生誤判。

4、鋰離子電池PACK短路保護:短路保護IC工作原理:當電池面臨短路時,流經保護IC的電流必然迅速增大,當電流大到設定的數值時,保護IC的閉合開關立即打開,切斷通路,從而實現保護。對于安全性要求較高的用電器具,通常都會設計二次保護,即保護IC會使通路徹底癱瘓,14.8V鋰電池組徹底報廢損失多,以免因再次短路釀成用電器具災難性危害。

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