二十世纪九十时代以来，锂离子电池的研讨和出产都取得了严重的开展，在各个领域的运用也越来越广泛，近年来，锂离子电池也被研讨人员用在电动车车上用作动力动力，成为电动车开展的一个新趋势。本章首要介绍和电池有关的底子概念，然后介绍其锂离子电池的特色和在电动车上的运用。
1.1充放电相关的底子概念
单体电池、单个电池和电池组：单体电池（Cell）是指电动势为2V（铅酸）或1.2V（镍氢）或3.6V（锂电池）左右的蓄电池，是组成单个电池的底子单元；几个单体电池封装组成单个电池，简称电池（Battery）；电池组（Battery Pack）由若干个电池串联而成。
电池的容量：指必定的放电条件下能够从电池中取得的电量，一个电池有理论容量、实践容量、额外或公称容量和额外储藏容量之分。用Ah（安时）数、mAh（毫安时）表明。
理论容量：理论容量是指假定活性物质悉数参与电池的成流反响所给出的电量。它是依据活性物质的质量依照法拉弟规则核算得到的。为了比较不同系列的电池常用比容量的概念，即单位体积或单位质量电池所能给出的理论电量，常以Ah/Kg或Ah/L表明。
实践容量：实践容量是指在必定的放电条件下电池实践放出的容量，等于放电电流与放电时刻的乘积。其值小于理论容量。核算方法是：
式中，C为实践容量，U为放电电压，I为放电电流，R为放电电阻，T为放电至停止电压的时刻。
额外容量：额外容量是指规划和制作电池时，按国家或有关部门公布规范规则或确保电池在必定放电条件下应该放出的最低极限的电量。如电动车规则为C/3放电率下放出的容量。
额外储藏容量：世界电工学会（IEC）规范中规则轿车型蓄电池的容量用额外容量和储藏容量表明均可。我国选用额外容量。指不分电池标准巨细，一概以25A电流放电，到停止电压1.75V时的放电时刻以分钟计。对标准不同的电池，规则不同的放电时刻。
电池的能量是指在必定放电条件下，电池所能给出的电能，一般用Wh表明。
电池的功率是指电池在必定放电条件下，于单位时刻内所给出能量的巨细，单位为W（瓦）或KW。单位分量电池所能给出的功率称为比功率，单位W/kg或KW/kg.
充电状况SOC（State Of Charge）：是描绘电池荷电状况的一个重要参数，一般把在必定温度下电池充电到不能再吸收能量的状况理解为充电状况（SOC）为100%，而将电池再不能放出能量的状况理解为充电状况（SOC）0%.
式中Cr是剩下电量，CT为电池标称容量，即在规则电流和温度下处于抱负状况时的所能放出的容量。Qe已用电量。ωi为不同放电电流和温度下的电量加权系数；
放电深度DOD（Depth Of Discharge）：DOD = Qe/CT，DOD=1－SOC。
充电深度DOC（Depth Of Charge）：电池或许放出的电量与实践电池容量的比。
DOC =（Ct－Qe）/Ct
式中Ct为实践电池容量，与放电电流和温度有关。DOC的值不只与当时状况（SOC，温度，电流等）有关并且与将来电池的放电状况有关，因而DOC比SOC更能反映电池的实践状况。
充电接受才能（charge acceptance）：在蓄电池充电时，用于进行充电反响的电流与总的充电电流之比。
即：a=IA/I
a——充电接受才能
IA——用于进行充电反响的那部分电流
I——总的充电电流
电池放电的电压拐点：经过电池的放电试验发现当电池的电压降到某点时，持续放电其电压会急剧下降，dv/dt数值很大，该点称为拐点。该点标明晰电池电量已告罄，在拐点之下作业会构成对电池寿数的危害。如图1.1所示。电池的实践容量便是电压下降到拐点前所能开释的电量。
放电率：指用放电时刻来表明的电池放电速率，用公式表明如下：放电电流电池容量
放电率（ h）=电视容量/放电电流
老化：电池在开端运用初期的一段时刻内，电池容量添加大约5％——15％。接下来的一段时刻，电池容量底子不变。然后就开端逐步削减。当电池容量衰减到额外容量80％时，就能够以为电池的寿数完毕了。
充放电周期（Cycle）：电池从充电开端到放电，再到下一次充电开端前称为一个充放电周期。
循环寿数（Cycle_Life）：蓄电池在其实践容量下降至某一规则值之前所阅历的充放电周期数。一般用来界说蓄电池的运用寿数。一般来讲，放电深度不同，电池寿数也不同。
康复效应：电池在非接连放电的条件下，放电一段时刻后，空载开路或从大电流变为小电流放电，电池内部的电荷将进行从头散布而至平衡，这时电池的端电压上升，在小电流放电下仍能放出必定电量。
自放电现象（Self-Discharge）：电池在不作业时因为内部的电化学反响构成的电池容量下降的现象。一般与时刻和环境温度有关，环境温度越高自放电现象越显着，所以在一段时刻不必电池要定时对电池进行补充电，并在适合的温度和湿度下进行保存。
前史档案：电池自出厂以来的要害数据，如电池出厂日期、标称容量、运用总安时数和过充过放记载等信息。
电池运转状况SOR（State Of Running）：为了点评电池在充放电进程中所体现出的功能，而给出电池的运转体现点评值。SOR分为1到10十级，SOR为10表明电池运转功能很好，为1表明电池的运转功能十分差，急需替换。
电池健康程度DOH（Degree Of Health）：为了点评归纳电池功能而给出一个健康程度点评值。DOH分为1到10十级，DOH为（7-10）表明电池功能正常，为（4-6）表明电池需求保护，为（1-3）表明的电池功能很差应替换。
1.2锂离子电池的特色
锂电池是一种以金属锂或含有锂物质为负极的化学电源的总称。它是近十几年来取得开展的新式高比能量电池体系。以锂、钠等生动金属作为电池的负极的想象最早是美国加州大学的一位研讨生于1958年提出的。到了七十时代，日本松下电气公司的福田雅太郎首要创造晰锂氟化碳电池并取得运用，从此，锂电池逐步从试验的研讨，走向了实用化和商品化。因为锂电池超卓的功能，各国都竞相开宣布各种新式的锂电池以满意军事和消费方面的需求，如锂碘电池（1972）、锂铬酸电池（1973）、锂二氧化硫电池（1974）、锂亚酸酰氯电池（1974）、锂氧化铜电池（1975）、锂二氧化锰电池（1976）、锂二硫化钼蓄电池（1989）、锂离子蓄电池（1991）和锂二氧化锰蓄电池（1994）等。尤其是90时代初，日本索尼动力技能公司创造和推出的高比能量、长寿数的锂离子蓄电池，极大的促进了锂电池工业的开展。
锂离子电池有许多优胜特性，比方高能量，较高的安全性，作业温度规模宽，作业电压平稳、储存寿数长（相对其他的蓄电池）。从安全性来讲，锂离子电池要比其他蓄电池安全的多。特别是采取了操控措施后，锂离子电池的安全性有了很大的确保，电池经过过充、短路、穿刺、冲击（压）等乱用试验（ABUSE TEST），均无危险产生。锂离子电池与Cd-Ni，MH-Ni电池相同，能够快速充电，且无回忆效应，远比Cd-Ni电池优胜；它的自放电率远比MH-Ni电池低。从环境保护的视点看，世界环境保护安排早已把镉（Cd）、汞（Hg）、铅（Pb）三种元素列为有害物质。因而含有这三种元素的电池的运用受到了约束，特别是在欧洲，有些政府大幅度提高了某些电池的环境税，与之比较，锂离子电池则不存这些问题。
当然，锂离子电池也有一些缺陷，比方低温放电率不高，电池的价格也比较高级。
1.3锂离子电池在电动车上的运用
为了推进和支撑电动车的研讨试制作业，美国早在90时代初就成立了“先进电池协会（USABC）”担任为电动车供给电池。该组织为扶持电动车用电池（主要是锂离子电池）的研发，先后出资2.6亿美元，其间向美国SAFT公司出资1180万美元，用以开发锂离子电池，向加拿大魁北克公司投入8500万美元，用以开发锂离子电池和锂聚合物电池；别的，还向Duracell及其合作伙伴德国Varta公司投入了1450万美元，开发锂离子电池，其技能方针要求如下表：日本政府也出资了1亿美元，并拟定了一项叫做LIBES的方案，开发用于电动车的锂离子电池。
在各国政府的支撑下，不同功能的电动车先后露脸。首要是日本索尼公司于1995年推出了以锂离子电池为动力的电动车。该车重1.7T，载4个人，每次充电能够行进200km.最大时速可达120km，从零发动加快到80km/h只需求12s；该车的动力电源是由96只尺度为67*410mm以LiCoO2为正极的的锂离子电池组成的，每只电池的容量为100Ah，整个电源体系的比能量到达了110Wh/kg，能量密度到达250Wh/l.继索尼公司之后，日本三菱公司于1996年推出了电动车，该车以LiMn 2 O 4为正极的的锂离子电池为电源，一次行进可达250km.之后又有三菱重工、本田、尼桑等均有电动车露脸，并于1997年头正式出售以锂离子电池为动力的电动车。继日本之后，美国和欧洲的一些公司也相继推出了自己研发的以锂离子电池为动力的电动车。
电动车作为一种未来的交通工具，在进入商场方面，必定要同传统的交通工具-燃油轿车进行竞赛，这就对电动车在价格和功能方面提出了必定的要求，就车的功能来讲，电动车的续驶路程，加快功能，爬坡才能等比较为咱们重视，这些方面都很大程度上取决于作为动力的电池的功能。对电池功能的要求一般会集在，能量密度，功率密度，循环寿数等方面，业界一般都以USABC的规划作为参阅，详细方针如下：
经过10多年的研讨和开展，锂离子蓄电池的出产技能逐步老练，在功率强度和循环寿数方面现已挨近或到达了USABC的中期方针，与传统的铅酸和镍氢蓄电池比较较，锂离子蓄电池的功率强度有比较大的优势，见图1.2：
锂离子动力电池代表了电池开展的方向。在电动车用电源中，将是最具潜力的动力电池。我国对锂离子电池的运用开发也十分重视。早在80时代初期，就开端了锂离子蓄电池的开发研发作业，在国内各个单位的尽力下，取得了丰盛的效果。现在，雷天绿色电动源（深圳）有限公司现已首家完成工业化出产，其出产的10多种类型的大功率铬氟锂动力电池功能优秀、价格合理，现已投放商场。
2002年，世界上首辆选用雷天锂动力电池的电动公交车在北京阜成门外大街投入试运营，标志着我国电动车时代的到来。本论文所触及的国家“863”课题便是运用雷天公司供给的100AH，384V锂电池组。
1.4电动车用锂离子电池的充放电问题
蓄电池的充电进程是一个杂乱的电化学改变进程，其杂乱性体现为：
（1）多变量影响充电的要素许多，比如极板、电介质的浓度、极板活性物的状况、充电环境温度等等，都对蓄电池所能接受的最大充电电流有直接的影响。
（2）非线性一般来说，充电电流在充电进程中随充电时刻呈指数规则下降，不或许只用简略恒流或恒压操控充电全进程。
（3）杂乱的电化学性即便是同一类型同一容量的电池，跟着各自运用时放电的前史状况不相同，剩下电量的不相同，充电接受才能也有很大的不同。
作为给电动车供给动力的电池组，因为运用环境的杂乱性，其充放电进程也更为杂乱，尤其是过充电和过放电会对电池的结构构成不行康复的损坏，极大的影响其健康程度和功能。锂电池技能与传统的电池技能比较有很大的功能优势，但对监测体系也有更高的要求。假如操控不妥的话，不只对电池的结构会构成损坏，还会产生危险。
负极过充电时，会产生金属锂堆积：Li+ +e->Li（s），这种状况容易产生在正极活性物质相关于负极活性物质过量的状况下，可是，在高充电率的状况下，即便正负极活性物质的份额正常，也或许产生金属锂的堆积，金属锂的构成会从以下几个方面构成电池容量的下降：
（1）可循环锂量削减；
（2）堆积的金属锂与溶剂或支撑电解质反响构成Li2CO3，LiF或其他产生物；
（3）金属锂往往在负极与隔阂间构成，或许堵塞隔阂的的空地，构成电池内阻的增大。当正极活性物质相关于负极活性物质份额过低时，容易产生正极过充电。正极过充电主要是会构成慵懒物质，构成氧丢失，然后导致电池容量的衰减。而过放电更是会构成极板晶格的损坏，假如过充电导致“反极”，会产生危险。
为了能给电动车的电机供给比较高的电压，一般都选用了几十个单体电池（cell）串联的方法来供给电力（本文所触及的试验样车上装有108节作业电压为3.8V的单体锂离子电池）。串联运用的杂乱性，和电池之间的不一致性，都对办理体系提出了更高的要求。
锂动力电池放电电流同其他电池比较，放电率偏小，比功率较小。好的长时间可1C放电，脉冲2C，需求考虑增大电池的容量来满意电动车的要求。
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