48v60ah铁路客车用锂离子蓄电池组的研发

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1、48V/60Ah铁路客车用锂离子蓄电池组的研发摘要：介绍了以LiFePO4作为正极材料的锂离子电池组合而成的48V/60Ah锂蓄电池组的研发。蓄电池组主要包括锂离子电池组合电芯、外壳、控制保护电路板、接口等部件，具有容量高、重量轻、体积小、使用寿命长、安全、绿色环保、替换方便等突出优点，可直接与现用客车蓄电池进行互换。 Researchon48V/60AhLi-ionbatterypackforrailvehiclesSHAYong-xiang,HUANGBing,SHENXiao-wei,HUANGZhong-qi,SHIWei-bing(Jiangsuhighstarbatteryman

2、ufacturingCo.Ltd.,QidongJiangsu226200,China)Abstract:Theresearchon48V/60AhLi-ionbatterypackbasedonLiFePO4positivematerialswereintroduced.ThebatterypackincludeLi-ioncells,packshell,control-protectcircuitboardandbindinginterfaceetc.,whichhashighcapacity,lowweight,smallvolume,longcyclelife,safety,frie

3、ndlyenvironmentandconvenientlyreplacement.Itcandirectlyreplacethesecondarybatteryusedforrailvehicles.Keywords:railvehicles;lithiumironphosphate;Li-ionbattery;batterypack1引言目前铁路客车用蓄电池主要有两大类：一类是铅酸电池，另一类为碱性镍镉电池，主要用于列车停运时供电。铁路客车现有蓄电池已经使用多年，未作大的技术革新，各方面已经不适应现代客车技术的要求，尤其在环保方面，现有的车载蓄电池含有的重金属会给环境带来巨大的危害。车载

4、蓄电池的生产、使用和销毁过程中都会产生大量重金属铅、镉等离子，重金属离子不仅严重破坏生态环境，而且能通过水、空气和食物进入人体内，导致人的健康状况严重恶化。为了从根本上改变这一局面，铁路必切需要引进新型绿色蓄电池。与镍镉电池和镍氢电池相比较，锂离子电池在重量比容量指标和体积比容量指标方面优势尤其明显，而列车上使用锂离子电池与传统的锂离子电池使用领城有较大的不同。安全可靠性是首先确保的基本要求，同时，结合电池组在客车上实际使用的持点，需要在蓄电池组上具备一些特殊功能能满足使用要求。2研发目标目前客车用蓄电池主要技术指标：（1）电池容量：60Ah；（2）标称电压：48V；（3）工作温度范围：-2

5、5～55℃；（4）最大放电电流：10A；（5）输入电压波动：50～65V。研发的蓄电组在达到上述基本性能指标的同时，与车上原有电路联成一体，能承受客车电源的电压波动并能长期浮充、不间断供电。可与现有的其它型号蓄电池组进行直接替换。锂离子电池的安全性能一直制约着大型锂离子蓄电池应用的发展。作为电池研究和生产企业，我们近年来投入了非常大的技术力量，进行了重点研究。锂离子电池与酸性电池和碱性电池最大的差别在于其电解液是有机溶剂，加上其充电态是零价锂的存在，易形成可燃、可爆的条件。如何避免这种条件的形成，这是广大锂电技术人员研究的重点。提高锂离子蓄电池的本质安全度是设计的重点。3研究内容3.1单体电

6、池的设计与性能优化为了提高锂蓄电池组的安全性能，我们对锂电池正极材料体系进行了分析选择。传统的以钴酸锂作为正极材料的大容量锂离子电池的安全性得不到保障，为改善锂离子电池的安全性，一些新的正极材料陆续出现，主要包括锰酸锂(LiMn2O4)、三元材料(LiNixCoyMn1-x-yO2)以及磷酸铁锂（LiFePO4）等。磷酸铁锂作为锂离子电池正极材料具有与LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4和钒系材料相竞争的优势。Fe资源储量比Co、Ni、Mn、V等丰富，价格低廉，且铁系化合物无毒，与环境相容性好。自1997年首次报导LiFePO4的电化学性能以来，将其用作锂离子电池正极材料的研究已成为热

7、点[1,2]。LiFePO4的充、放电电位为3.4V(vs.Li+/Li)，低于大多数电解液的分解电压，具有良好的安全性和较高的能量密度；其循环性能和热稳定性良好，特别是在高温时循环性能更佳[3]。目前已有的研究成果表明，磷酸铁锂作为正极材料制成的锂离子电池在现有已实现工业化生产锂电产品中安全性能最高。因此本文选用LiFePO4作为单体锂离子电池的正极材料。单体电池设计成26650圆柱型结构。单体电池容量3A