磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池保護(hù)板比較分析2021-05-28 08:04
磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池保護(hù)板的區(qū)別。動(dòng)力電池分為磷酸鐵鋰和三元鋰電池。鋰電池保護(hù)板是為了加強(qiáng)動(dòng)力鋰離子電池的安全性必配的設(shè)備。大多數(shù)情況下，鋰電保護(hù)板應(yīng)具備控制鋰離子電池使用工作條件的功能，這些工作條件包括電壓、電流、溫度等。鋰電池必須和保護(hù)板一起配套使用才能確保整個(gè)系統(tǒng)的安全可靠性。
什么是鋰電池保護(hù)板？
鋰電池保護(hù)板是對(duì)串聯(lián)鋰電池組的充放電保護(hù)；在充滿電時(shí)能保證各單體電池之間的電壓差異小于設(shè)定值（一般±20mV），實(shí)現(xiàn)電池組各單體電池的均充，有效地改善了串聯(lián)充電方式下的充電效果；同時(shí)檢測(cè)電池組中各個(gè)單體電池的過壓、欠壓、過流、短路、過溫狀態(tài)，保護(hù)并延長(zhǎng)電池使用壽命；欠壓保護(hù)使每一單節(jié)電池在放電使用時(shí)避免電池因過放電而損壞。
成品鋰電池組成主要有兩大部分，鋰電芯和保護(hù)板，鋰電池芯主要由正極板、隔膜、負(fù)極板、電解液組成；正極板、隔膜、負(fù)極板纏繞或?qū)盈B，包裝，灌注電解液，封裝后即制成電芯。
鋰電池保護(hù)板的分類：
1、按材料分類
鍍金保護(hù)板—簡(jiǎn)稱金板
五金保護(hù)板
普通鍍金保護(hù)板
鍍厚金保護(hù)板
沉金保護(hù)板
鍍錫保護(hù)板—簡(jiǎn)稱錫板
普通錫板
無(wú)鉛錫板
2、按電池分類
單節(jié)保護(hù)板
雙節(jié)保護(hù)板
多節(jié)保護(hù)板
磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池保護(hù)板的區(qū)別：
磷酸鐵鋰電池保護(hù)板：
磷酸鐵鋰電池單體電壓為3.2V，現(xiàn)在一般用做電動(dòng)車等的動(dòng)力電源。電動(dòng)車用磷酸鐵鋰電池是由很多塊單體電池通過串聯(lián)或并聯(lián)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的電壓與容量等級(jí)。由于鋰電池的離散性，所以在使用一段時(shí)間后，會(huì)出現(xiàn)各個(gè)電池電壓越來(lái)越不相同，有些高于3.2V、有些低于3.2V，這對(duì)于整個(gè)鋰電池組影響很大，整體容量變小，壽命縮短。
磷酸鐵鋰電池組保護(hù)板有用的必要。保護(hù)板電路能分別檢測(cè)串聯(lián)鋰電池組中每只電池的電壓和電流，控制電池組的充放電過程。磷酸鐵鋰電池中每只電池的電壓均在過充檢測(cè)電壓和過放檢測(cè)電壓之間，并且輸出無(wú)短路現(xiàn)象時(shí)，MOS管導(dǎo)通，P+、P-輸出電池組電壓，允許鋰電池組進(jìn)行充放電作業(yè)。
另外鋰電保護(hù)板還具有電池組過放保護(hù)、過充保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)等功能。
三元鋰電池保護(hù)板：
三元聚合物鋰電池是指正極材料使用鋰鎳鈷錳或者鎳鈷鋁酸鋰的三元正極材料的鋰電池，鋰離子電池的正極材料有很多種，主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。目前三元材料的鋰電芯代替了之前廣泛使用的鈷酸鋰電芯，在筆記本電池領(lǐng)域廣泛使用。
在容量與安全性方面比較均衡的材料，循環(huán)性能好于正常鈷酸鋰，前期由于技術(shù)原因其標(biāo)稱電壓只有3.5-3.6V，在使用范圍方面有所限制，但到目前，隨著配方的不斷改進(jìn)和結(jié)構(gòu)完善，三元鋰電池的標(biāo)稱電壓已達(dá)到3.7V，在容量上已經(jīng)達(dá)到或超過鈷酸鋰電池水平。
三元鋰電池因其能量密度高，使得難以確保電池的安全性。具體而言，在過充電狀態(tài)下，電解質(zhì)會(huì)被分解，使得鋰電內(nèi)部的溫度和壓力上升；在過放電狀態(tài)下，負(fù)極中的電解材料——銅會(huì)熔化而造成內(nèi)部短路，使溫度升高：由于高內(nèi)阻的特性，電池內(nèi)部功率消耗增加，溫度也會(huì)上升，可能引起電解液的氧化或分解，導(dǎo)致鋰電池壽命縮短。
由于三元鋰電池存在上述所分析的缺點(diǎn)，在鋰電池的應(yīng)用中必須加上保護(hù)電路。三元鋰電池保護(hù)電路需要具有以下功能：
(1)如果充電電壓超過電池允許的值，能夠提供電池放電回路。
(2)如果放電電壓低于電池允許的最小值，能夠提供電池充電回路。則切斷電池與外部電路的連接，并且則切斷電池與外部電路的連接。
(3)如果鋰電的充、放電電流大于極限值，則切斷電池與外部電路的連接。
(4)當(dāng)三元鋰電池回復(fù)正常狀態(tài)后，保護(hù)電路應(yīng)能相應(yīng)的解除保護(hù)狀態(tài)，使電池能夠繼續(xù)正常工作。
作為電動(dòng)汽車動(dòng)力之源的電池，自然是最為重要的零部件之一。電動(dòng)汽車的續(xù)航、充放電等一切使用也都與電池的性能有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。目前國(guó)內(nèi)的動(dòng)力電池主要分為兩個(gè)派系，根據(jù)正極材料的不同分為磷酸鐵鋰派和三元材料派。近幾年在電池行業(yè)，三元鋰電池在成為行業(yè)黑馬的同時(shí)，也是備受各界關(guān)注的。三元鋰電池的市場(chǎng)之爭(zhēng)，目前仍是百花斗艷。在電池技術(shù)日新月異不斷革新的情況下，不久的將來(lái)迎來(lái)革命性的變化也在意料之中，技術(shù)已經(jīng)趨于成熟的三元鋰電池，憑借自身的優(yōu)勢(shì)在市場(chǎng)中占有一席之地。
磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池具有放電電流大、內(nèi)阻低、壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)等被人們廣泛使用，鋰離子電池在使用中嚴(yán)禁過充電、過放電、短路，否則將會(huì)使電池起火、爆炸等致命缺點(diǎn)，所以，在使用可充鋰電池都會(huì)帶有一塊保護(hù)板來(lái)保護(hù)電芯的安全。保護(hù)板的功能主要是對(duì)充電型電池的電芯進(jìn)行保護(hù)，維持電池充放電過程中的安全穩(wěn)定，對(duì)整個(gè)電池電路系統(tǒng)性能起著重要的作用。
什么是鋰電池保護(hù)板？
鋰電池保護(hù)板是對(duì)串聯(lián)鋰電池組的充放電保護(hù)；在充滿電時(shí)能保證各單體電池之間的電壓差異小于設(shè)定值（一般±20mV），實(shí)現(xiàn)電池組各單體電池的均充，有效地改善了串聯(lián)充電方式下的充電效果；同時(shí)檢測(cè)電池組中各個(gè)單體電池的過壓、欠壓、過流、短路、過溫狀態(tài)，保護(hù)并延長(zhǎng)電池使用壽命；欠壓保護(hù)使每一單節(jié)電池在放電使用時(shí)避免電池因過放電而損壞。
成品鋰電池組成主要有兩大部分，鋰電芯和保護(hù)板，鋰電池芯主要由正極板、隔膜、負(fù)極板、電解液組成；正極板、隔膜、負(fù)極板纏繞或?qū)盈B，包裝，灌注電解液，封裝后即制成電芯。
鋰電池保護(hù)板的分類：
1、按材料分類
鍍金保護(hù)板—簡(jiǎn)稱金板
五金保護(hù)板
普通鍍金保護(hù)板
鍍厚金保護(hù)板
沉金保護(hù)板
鍍錫保護(hù)板—簡(jiǎn)稱錫板
普通錫板
無(wú)鉛錫板
2、按電池分類
單節(jié)保護(hù)板
雙節(jié)保護(hù)板
多節(jié)保護(hù)板
磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池保護(hù)板的區(qū)別：
磷酸鐵鋰電池保護(hù)板：
磷酸鐵鋰電池單體電壓為3.2V，現(xiàn)在一般用做電動(dòng)車等的動(dòng)力電源。電動(dòng)車用磷酸鐵鋰電池是由很多塊單體電池通過串聯(lián)或并聯(lián)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)不同的電壓與容量等級(jí)。由于鋰電池的離散性，所以在使用一段時(shí)間后，會(huì)出現(xiàn)各個(gè)電池電壓越來(lái)越不相同，有些高于3.2V、有些低于3.2V，這對(duì)于整個(gè)鋰電池組影響很大，整體容量變小，壽命縮短。
磷酸鐵鋰電池組保護(hù)板有用的必要。保護(hù)板電路能分別檢測(cè)串聯(lián)鋰電池組中每只電池的電壓和電流，控制電池組的充放電過程。磷酸鐵鋰電池中每只電池的電壓均在過充檢測(cè)電壓和過放檢測(cè)電壓之間，并且輸出無(wú)短路現(xiàn)象時(shí)，MOS管導(dǎo)通，P+、P-輸出電池組電壓，允許鋰電池組進(jìn)行充放電作業(yè)。
另外鋰電保護(hù)板還具有電池組過放保護(hù)、過充保護(hù)、過流保護(hù)、短路保護(hù)等功能。
三元鋰電池保護(hù)板：
三元聚合物鋰電池是指正極材料使用鋰鎳鈷錳或者鎳鈷鋁酸鋰的三元正極材料的鋰電池，鋰離子電池的正極材料有很多種，主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、三元材料、磷酸鐵鋰等。目前三元材料的鋰電芯代替了之前廣泛使用的鈷酸鋰電芯，在筆記本電池領(lǐng)域廣泛使用。
在容量與安全性方面比較均衡的材料，循環(huán)性能好于正常鈷酸鋰，前期由于技術(shù)原因其標(biāo)稱電壓只有3.5-3.6V，在使用范圍方面有所限制，但到目前，隨著配方的不斷改進(jìn)和結(jié)構(gòu)完善，三元鋰電池的標(biāo)稱電壓已達(dá)到3.7V，在容量上已經(jīng)達(dá)到或超過鈷酸鋰電池水平。
三元鋰電池因其能量密度高，使得難以確保電池的安全性。具體而言，在過充電狀態(tài)下，電解質(zhì)會(huì)被分解，使得鋰電內(nèi)部的溫度和壓力上升；在過放電狀態(tài)下，負(fù)極中的電解材料——銅會(huì)熔化而造成內(nèi)部短路，使溫度升高：由于高內(nèi)阻的特性，電池內(nèi)部功率消耗增加，溫度也會(huì)上升，可能引起電解液的氧化或分解，導(dǎo)致鋰電池壽命縮短。
由于三元鋰電池存在上述所分析的缺點(diǎn)，在鋰電池的應(yīng)用中必須加上保護(hù)電路。三元鋰電池保護(hù)電路需要具有以下功能：
(1)如果充電電壓超過電池允許的值，能夠提供電池放電回路。
(2)如果放電電壓低于電池允許的最小值，能夠提供電池充電回路。則切斷電池與外部電路的連接，并且則切斷電池與外部電路的連接。
(3)如果鋰電的充、放電電流大于極限值，則切斷電池與外部電路的連接。
(4)當(dāng)三元鋰電池回復(fù)正常狀態(tài)后，保護(hù)電路應(yīng)能相應(yīng)的解除保護(hù)狀態(tài)，使電池能夠繼續(xù)正常工作。
作為電動(dòng)汽車動(dòng)力之源的電池，自然是最為重要的零部件之一。電動(dòng)汽車的續(xù)航、充放電等一切使用也都與電池的性能有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系。目前國(guó)內(nèi)的動(dòng)力電池主要分為兩個(gè)派系，根據(jù)正極材料的不同分為磷酸鐵鋰派和三元材料派。近幾年在電池行業(yè)，三元鋰電池在成為行業(yè)黑馬的同時(shí)，也是備受各界關(guān)注的。三元鋰電池的市場(chǎng)之爭(zhēng)，目前仍是百花斗艷。在電池技術(shù)日新月異不斷革新的情況下，不久的將來(lái)迎來(lái)革命性的變化也在意料之中，技術(shù)已經(jīng)趨于成熟的三元鋰電池，憑借自身的優(yōu)勢(shì)在市場(chǎng)中占有一席之地。
磷酸鐵鋰電池和三元鋰電池具有放電電流大、內(nèi)阻低、壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)等被人們廣泛使用，鋰離子電池在使用中嚴(yán)禁過充電、過放電、短路，否則將會(huì)使電池起火、爆炸等致命缺點(diǎn)，所以，在使用可充鋰電池都會(huì)帶有一塊保護(hù)板來(lái)保護(hù)電芯的安全。保護(hù)板的功能主要是對(duì)充電型電池的電芯進(jìn)行保護(hù)，維持電池充放電過程中的安全穩(wěn)定，對(duì)整個(gè)電池電路系統(tǒng)性能起著重要的作用。
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