鋰電儲(chǔ)能產(chǎn)品設(shè)計(jì)及案例詳解

本書分為儲(chǔ)能理論和儲(chǔ)能產(chǎn)品設(shè)計(jì)及案例兩個(gè)部分。其中，儲(chǔ)能理論重點(diǎn)包括鋰離子電池概述、鋰電儲(chǔ)能產(chǎn)品及分類、鋰離子電池材料。儲(chǔ)能產(chǎn)品設(shè)計(jì)及案例部分主要講解了鋰離子電池的PACK、BMS 電池管理系統(tǒng)和逆變器，戶外便攜式儲(chǔ)能產(chǎn)品、戶用儲(chǔ)能產(chǎn)品、汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源和工商業(yè)儲(chǔ)能產(chǎn)品的設(shè)計(jì)方法及案例以及鋰離子電池常見故障維修和養(yǎng)護(hù)。
本書結(jié)合作者多年從事新能源儲(chǔ)能行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，以儲(chǔ)能產(chǎn)品開發(fā)中經(jīng)常遇到的常見問題為依據(jù)，循序漸進(jìn)地對儲(chǔ)能產(chǎn)品進(jìn)行了深入淺出的闡述，圖文并茂，內(nèi)容詳盡，實(shí)例豐富，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和參考性。
本書適合從事儲(chǔ)能產(chǎn)品研發(fā)的工程技術(shù)人員參考使用，也可作為高等院校相關(guān)專業(yè)廣大師生的參考用書。

本書結(jié)合作者多年從事新能源儲(chǔ)能行業(yè)的經(jīng)驗(yàn)，以儲(chǔ)能產(chǎn)品開發(fā)中經(jīng)常遇到的常見開發(fā)問題為依據(jù)，循序漸進(jìn)地對儲(chǔ)能產(chǎn)品進(jìn)行了深入淺出的闡述，圖文并茂，內(nèi)容詳盡，實(shí)例豐富，具有很強(qiáng)的實(shí)用性和參考性。

在化石能源日漸枯竭、氣候變暖和環(huán)境惡化的多重壓力下,一場以清潔低碳為目標(biāo)的能源革命已在全球范圍內(nèi)悄然興起。
隨著可再生能源的快速發(fā)展,儲(chǔ)能技術(shù)在能源系統(tǒng)中的作用越來越重要。鋰電池儲(chǔ)能作為一種高效、可靠、環(huán)保的儲(chǔ)能方式,已經(jīng)成為當(dāng)前儲(chǔ)能領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。本書旨在介紹鋰電池儲(chǔ)能的基本原理、設(shè)計(jì)方法以及實(shí)際應(yīng)用案例,幫助讀者深入了解和掌握鋰電池儲(chǔ)能技術(shù)。
為此,筆者有針對性地編寫了本書,以幫助學(xué)習(xí)儲(chǔ)能方面專業(yè)知識(shí)的讀者提高其技術(shù)水平,對高等院校師生、科研院所研究人員等也具有非常實(shí)用的參考價(jià)值。
本 書共分為10章,第1章為鋰離子電池概述,第2章詳細(xì)介紹了鋰電儲(chǔ)能產(chǎn)品及分類,第3章重點(diǎn)講解了鋰離子電池材料,第4章闡述了鋰離子電池的PACK,第5章介紹了BMS電池管理系統(tǒng)和逆變器,第6章探討了戶外便攜式儲(chǔ)能產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法及案例,第7章分享了多個(gè)典型的家庭儲(chǔ)能產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法及案例,第8章介紹了汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源設(shè)計(jì)方法及案例,第9章介紹了工商業(yè)儲(chǔ)能產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法及案例,第10章介紹了鋰離子電池常見故障維修和養(yǎng)護(hù)。
本書由房海明編著,崔盼晴、郭云平、秦俊光、徐堅(jiān)、劉敏、鄒佳皓為本書編寫提供了幫助,本書同時(shí)還得到了國內(nèi)外專家學(xué)者和同行的鼎力支持,在此一并表示衷心的感謝。
由于編者水平有限,在編寫過程中難免存在疏漏和不妥之處,懇請廣大讀者多提寶貴意見,以幫助本書不斷改進(jìn)和完善。作者的電子郵箱：mark0819@***。

編著者
2024年5月于深圳

第1章　鋰離子電池概述001
1.1　鋰離子電池電化學(xué)原理001
1.1.1　化學(xué)原理001
1.1.2　電池結(jié)構(gòu)及分類003
1.2　鋰離子電池原材料及制造006
1.2.1　鋰離子電池主要原材料006
1.2.2　鋰離子電池制造工藝007
1.3　鋰離子電池性能008
1.3.1　電化學(xué)性能008
1.3.2　鋰離子電池安全性能011
1.4　鋰離子電池的應(yīng)用領(lǐng)域011
1.5　鋰離子電池的發(fā)展前景和挑戰(zhàn)015
1.5.1　鋰離子電池的發(fā)展前景015
1.5.2　鋰離子電池產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)017

第2章　鋰電儲(chǔ)能產(chǎn)品及分類020
2.1　儲(chǔ)能理論概述020
2.1.1　儲(chǔ)能的概念020
2.1.2　儲(chǔ)能的分類021
2.1.3　儲(chǔ)能未來發(fā)展030
2.2　儲(chǔ)能產(chǎn)品介紹032
2.3　鋰電儲(chǔ)能產(chǎn)品分類033
2.3.1　戶外便攜式儲(chǔ)能產(chǎn)品033
2.3.2　戶用儲(chǔ)能產(chǎn)品034
2.3.3　工商業(yè)儲(chǔ)能系統(tǒng)036
2.3.4　大型儲(chǔ)能系統(tǒng)039
2.3.5　汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源040

第3章　鋰離子電池材料042
3.1　鋰離子電池正極材料042
3.1.1　正極材料簡介042
3.1.2　三元材料043
3.1.3　鈷酸鋰材料045
3.1.4　磷酸鐵鋰材料048
3.2　鋰離子電池負(fù)極材料049
3.2.1　負(fù)極材料簡介049
3.2.2　石墨材料051
3.2.3　無定形碳053
3.2.4　SiOx /C 復(fù)合材料054
3.2.5　Sn 基復(fù)合材料055
3.2.6　鈦基材料055
3.3　電解液056
3.3.1　電解質(zhì)簡介056
3.3.2　液態(tài)電解液057
3.3.3　半固態(tài)電解液058
3.3.4　固態(tài)電解質(zhì)059
3.4　隔膜059
3.4.1　隔膜的種類和要求059
3.4.2　干法聚烯烴多孔膜060
3.4.3　濕法聚烯烴多孔膜060
3.4.4　無機(jī)/有機(jī)復(fù)合膜061
3.5　其他材料062
3.5.1　黏結(jié)劑062
3.5.2　導(dǎo)電劑063
3.5.3　殼體、極耳和集流體065

第4章　鋰離子電池的PACK 068
4.1　鋰離子電池PACK 概況068
4.1.1　鋰離子電池PACK 的定義068
4.1.2　鋰離子電池PACK 的流程069
4.2　鋰離子電池PACK 的材料071
4.2.1　鋰離子電池PACK 材料的選擇071
4.2.2　PACK 材料選擇的技巧073
4.3　鋰離子電池PACK 的焊接074
4.3.1　鋰離子電池串并聯(lián)特點(diǎn)和計(jì)算公式074
4.3.2　鋰離子電池焊接制作流程076
4.4　鋰離子電池PACK 的測試076
4.4.1　鋰離子電池PACK 的測試項(xiàng)目076
4.4.2　鋰離子電池組的測試設(shè)備078
4.5　鋰離子電池PACK 的封裝與老化檢測082
4.5.1　鋰離子電池組絕緣與封裝082
4.5.2　鋰離子電池組均衡和老化082
4.6　鋰離子電池組組裝的注意事項(xiàng)082
4.6.1　圓柱、軟包和大單體鋰離子電池組制作084
4.6.2　平衡車、兩輪車、三輪車鋰離子電池制作085
4.6.3　低速四輪車鋰離子電池制作085
4.6.4　太陽能儲(chǔ)能鋰離子電池制作085
4.6.5　無人機(jī)鋰離子電池制作086
4.6.6　電動(dòng)工具鋰離子電池制作086
4.6.7　房車鋰離子電池制作086

第5章　BMS 電池管理系統(tǒng)和逆變器087
5.1　BMS 電池管理系統(tǒng)定義和作用087
5.1.1　BMS 電池管理系統(tǒng)的定義087
5.1.2　BMS 電池管理系統(tǒng)的作用087
5.1.3　電池內(nèi)傳熱的基本方式088
5.1.4　電池內(nèi)部熱量的采集方法089
5.1.5　單體/電池組SOC 測算090
5.1.6　均衡功能092
5.2　BMS 電池管理系統(tǒng)的分類及功能介紹096
5.2.1　BMS 電池管理系統(tǒng)的分類096
5.2.2　BMS 電池管理系統(tǒng)的功能介紹099
5.3　BMS 電池管理系統(tǒng)的工作原理100
5.4　BMS 電池管理系統(tǒng)使用過程中注意事項(xiàng)102
5.5　逆變器的定義和作用102
5.6　逆變器的工作原理102
5.6.1　逆變器的工作原理圖102
5.6.2　逆變器的設(shè)計(jì)方案104
5.6.3　逆變器使用過程中注意事項(xiàng)112

第6章　戶外便攜式儲(chǔ)能產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法及案例113
6.1　戶外便攜式儲(chǔ)能產(chǎn)品外觀ID 設(shè)計(jì)115
6.1.1　戶外儲(chǔ)能電源外觀設(shè)計(jì)應(yīng)該滿足的要求115
6.1.2　儲(chǔ)能電源外觀設(shè)計(jì)需要遵循的原則115
6.1.3　儲(chǔ)能電源案例分析115
6.2　儲(chǔ)能產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)117
6.2.1　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析117
6.2.2　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技巧131
6.3　儲(chǔ)能產(chǎn)品電子電路設(shè)計(jì)132
6.3.1　BMS 電池管理系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與選擇132
6.3.2　逆變器的設(shè)計(jì)與選擇133
6.4　系統(tǒng)測試136
6.5　檢測及認(rèn)證142
6.5.1　儲(chǔ)能產(chǎn)品的檢測142
6.5.2　儲(chǔ)能產(chǎn)品的認(rèn)證143
6.6　戶外便攜式儲(chǔ)能產(chǎn)品的選配附件144
6.7　戶外便攜式儲(chǔ)能實(shí)際應(yīng)用案例一147
6.8　戶外便攜式儲(chǔ)能實(shí)際應(yīng)用案例二148

第7章　戶用儲(chǔ)能產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法及案例151
7.1　戶用儲(chǔ)能產(chǎn)品外觀ID 設(shè)計(jì)151
7.2　戶用儲(chǔ)能產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)155
7.2.1　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析155
7.2.2　產(chǎn)品設(shè)計(jì)技巧162
7.3　儲(chǔ)能產(chǎn)品電子電路設(shè)計(jì)163
7.4　系統(tǒng)測試165
7.5　選擇合適的戶用儲(chǔ)能系統(tǒng)166
7.6　戶用儲(chǔ)能產(chǎn)品的選配附件167
7.6.1　鋁邊框太陽能板167
7.6.2　400W/36V 防水折疊太陽能板173
7.7　戶用儲(chǔ)能實(shí)際應(yīng)用案例175
7.8　防護(hù)等級(jí)補(bǔ)充說明178

第8章　汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源設(shè)計(jì)方法及案例183
8.1　汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源外觀ID 設(shè)計(jì)185
8.2　汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)186
8.2.1　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)分析186
8.2.2　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技巧201
8.3　汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源電路設(shè)計(jì)202
8.4　產(chǎn)品性能測試205
8.5　檢測及認(rèn)證207
8.5.1　汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源的檢測207
8.5.2　汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源的認(rèn)證208
8.6　汽車應(yīng)急啟動(dòng)電源應(yīng)用案例208
8.7　主要工程塑膠介紹213

第9章　工商業(yè)儲(chǔ)能產(chǎn)品設(shè)計(jì)方法及案例223
9.1　工商業(yè)儲(chǔ)能產(chǎn)品概述223
9.1.1　工商業(yè)儲(chǔ)能產(chǎn)品定義223
9.1.2　工商業(yè)儲(chǔ)能概況231
9.1.3　工商業(yè)儲(chǔ)能市場規(guī)模及發(fā)展趨勢232
9.2　工商業(yè)儲(chǔ)能產(chǎn)品設(shè)計(jì)233
9.2.1　集裝箱儲(chǔ)能電站233
9.2.2　工商業(yè)儲(chǔ)能電站234
9.3　工商業(yè)儲(chǔ)能產(chǎn)品實(shí)際應(yīng)用案例一236
9.3.1　工業(yè)制造領(lǐng)域+儲(chǔ)能236
9.3.2　公共設(shè)施和城市基礎(chǔ)設(shè)施領(lǐng)域+儲(chǔ)能238
9.3.3　商業(yè)和服務(wù)領(lǐng)域+儲(chǔ)能238
9.3.4　醫(yī)療領(lǐng)域+儲(chǔ)能238
9.3.5　新興產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域+儲(chǔ)能239
9.4　工商業(yè)儲(chǔ)能項(xiàng)目案例二239
9.4.1　典型工商業(yè)儲(chǔ)能項(xiàng)目介紹239
9.4.2　峰谷套利盈利計(jì)算240
9.4.3　能量時(shí)移的收益計(jì)算241
9.4.4　需求管理的收益計(jì)算241
9.4.5　需求側(cè)響應(yīng)的收益計(jì)算241
9.4.6　電池儲(chǔ)能系統(tǒng)成本242

第10章　鋰離子電池常見故障維修和養(yǎng)護(hù)243
10.1　鋰離子電池零電壓的維修243
10.2　BMS 電池管理系統(tǒng)故障診斷244
10.3　鋰離子電池進(jìn)水的處理方法245
10.4　鋰離子電池組改壓擴(kuò)容注意事項(xiàng)246
10.5　鋰離子電池日常維護(hù)保養(yǎng)技巧246
10.6　延長鋰離子電池壽命的方法247