2.1 电池的分类及性能指标（课件）-《新能源汽车结构与检修》同步精品课堂（人交版）

单元二 电动汽车的能量储存装置 2.1 电池的分类及性能指标 《新能源汽车结构与检修》（人交版） 人民交通出版社 专题复习讲练测 1 学习目标 知识目标 1.学生能够准确说出电池的三大种类，即生物电池、物理电池和化学电池，并能各举至少一个例子。 2.学生能够根据给定的电池参数，分析和比较不同电池的性能优劣。 能力目标 1.通过对电池知识的学习，培养学生对科学技术的好奇心和探索精神，激发学生对新能源领域的兴趣。 2.引导学生认识到合理选择和使用电池对环境保护的重要性，增强学生的环保意识。 情感目标 1.培养学生的信息收集和整理能力，能够通过查阅资料等方式了解不同类型电池的最新发展动态。 2.提升学生的分析和解决问题的能力，使学生能够运用所学的电池性能指标知识，为特定的应用场景选择合适的电池。 导入情景 01 四种蓄电池部分性能指标的对比图 一、电池的种类 电池的种类有很多,划分的方法也有多种。按其原理可以分为生物电池、物理电池和化学电池。 新知学习 02 生物电池 磷酸铁锂电池 一、电池的种类 1.生物电池 生物电池是利用生物(如生物酶、微生物、叶绿素等)分解反应过程中表现出来的带电现象进行能量转换,主要有微生物电池、酶电池、生物太阳能电池等。 2.物理电池 物理电池是指利用物理原理制成的电池,其特点是能在一定条件下实现直接的能量转换,主要有太阳能电池、飞轮电池、核能电池和温差电池。 新知学习 02 一、电池的种类 3.化学电池 化学电池是利用物质的化学反应发电。化学电池一般由电极(正极和负极)电解质和外壳(容器)四部分组成。按工作性质分为原电池、蓄电池、燃料电池和储备电池。 原电池又称为一次电池,是指电池放电后不能用简单的充电方法使活性物质复原而继续使用的电池。 蓄电池指的是一种将所获得的电能以化学能的形式储存并可以将化学能转变为电能的电化学装置,它可以反复充电和放电。 新知学习 02 一、电池的种类 蓄电池有的叫二次电池,也称为可充电电池。常见的有铅酸蓄电池、镍氢蓄电池、鲤离子蓄电池、镍一金属氢蓄电池等储备电池是指电池正负极由于电解质在储存期间不直接接触,使用前注入电解液或者使用其他方法使电解液与正负极接触,此后电池进入带放电状态的电池如镁电池热电池等。 用于电动汽车能量储存装置的有动力蓄电池、燃料电池、超级电容飞轮储能器装置,及其相互组合而形成的混合储能装置。 新知学习 02 蓄电池 二、蓄电池主要性能指标 动力蓄电池是具有强大能量的动力电源,除了作为驱动动力能源外,还要向空调系统、动力转向系统等提供电力能源。有的还要为照明、信号系统、刮水器和喷淋器以及车载娱乐和通信设备等装备提供低压电源。 动力蓄电池的能量密度、功率密度、充放电性能、成本使用寿命单体一致性和安全性等性能是影响电动汽车能否产业化的关键因素。 新知学习 02 二、蓄电池主要性能指标 1.电池的放电制度 电池的放电制度是指放电率、放电形式(恒流变流或脉冲)终止电压和温度。 终止电压指放电结束时的电池电压,分为充电终止电压和放电终止电压在研究电池容量时要规定统一的放电电流,常用n小时率表示。如果以电流I放电,电池在n小时内放出的电量为额定容量的话,这个放电率称为n 小时放电率。 新知学习 02 二、蓄电池主要性能指标 2.电池容量 电池的容量是指充满电的电池在指定的条件下放电到终止电压时输出的电量,单位为 A·h。电池的容量有理论容量、小时率放电容量、额定容量、实际容量和剩余容量等概念。 新知学习 02 二、蓄电池主要性能指标 3.荷电状态SOC 荷电状态(State of Charge,SOC)是指电池剩余容量占额定容量的百分比SOC =1 即表示电池为充满状态。随着蓄电池放电,蓄电池的电荷逐渐减少,此时,可以用 SOC 的百分数的相对量来表示蓄电池中电荷的变化状态。一般蓄电池放电高效率区为50% ~80%SOC。对 SOC 精确的实时辨识是电池管理系统的一个关键技术。 新知学习 02 二、蓄电池主要性能指标 4.电池的能量 电池的能量是指在一定标准所规定的放电制度下.电池所输出的电能,单位为w·h或kw·h。 5.能量密度 电池的能量密度分为质量能量密度和体积能量密度。质量能量密度是指电池单位质量所能输出的电能,单位为 w·h/kg。体积能量密度是指电池单位体积所能输出的电能,单位为 W·h/L。 新知学习 02 二、蓄电池主要性能指标 6.电池的功率与功率密度 电池的功率是指在一定的放电制度下,电池在单位时间内所输出的能量,单位为 W或kW。单位质量的电池输出的功率称为质量功率密度,单位为 W/kg。单位为体积的电池输出的功率称为体积功率密度,单位为 W/L。 新知学习 02 二、蓄电池主要性能指标 7.循环次数(次) 蓄电池的工作是一个不断充电一放电一充电一放电的循环过程,按一定标准的规定放电,当电池的容量降到某一个规定值以前,就要停止继续放电,然后就需要充电才能继续使用。在每一个循环中,电池中的化学活性物质,要发生一次可逆性的化学反应。 蓄电池充电和放电的循环次数与电池的充电和放电的形式、电池的温度和放电深度有关,放电深度“浅”时,有利于延长电池的寿命。特别是电池在电动汽车上的使用环境,包括电池组中各个电池的均衡性、安装与固定方式、所受的振动和线路的安装等,都会影响电池的工作循环次数,最终导致完全丧失其充电和放电的功能而报废。蓄电池的循环寿命要求不低于 1000 次。 新知学习 02 二、蓄电池主要性能指标 8.使用年限(年) 电池除了以循环次数表示使用时间外.通常还要用电池的使用年限来表示电池的寿命。 9.自放电率 自放电率指电池在存放时间内,在没有负荷的条件下自身放电,使得电池容量损失的速度自放电率用单位时间(月/年)内电池容量下降的百分数来表示。 新知学习 02 二、蓄电池主要性能指标 10.成本 电池的成本是与电池的技术含量、材料、制作方法和生产规模有关,目前新开发的高质量能量密度的电池成本较高,使得电动汽车的造价也较高,开发和研制高效、低成本的电池是电动汽车发展的关键。 新知学习 02 二、蓄电池主要性能指标 11.记忆效应 记忆效应是指电池在没有完全放电之前就重新充电,电池会储存这一放中平台并在下次循环中将其作为放电的终点,尽管电池本身的容量可以使电池放电到更低的平台上,但在以后的放电过程中,电池将只记得这一容量。同样在每次使用中,任何一次不完全的放电都会加深这一效应,使电池容量逐渐变低这主要表现在镍镐蓄电池中。对于其他蓄电池该效应小或不存在。造成记忆效应的原因是电池内部枝晶的生长,通过深度充放电虽可缓解,但会损坏电池。比较好的方法是采用脉冲充电法,不仅可抑制枝晶的生长,还有可能使一些生长的枝晶得到溶解。 新知学习 02 二、蓄电池主要性能指标 新知学习 02 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 1： 循环次数是指（ ）。 A. 电池充电的次数 B. 电池放电的次数 C. 电池充放电的总次数 D. 电池使用的天数 解析：C。循环次数是指电池完全充放电的次数。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 2： 一般来说，使用年限较长的电池通常具有以下特点（ ）。 A. 成本高 B. 自放电率低 C. 能量密度低 D. 功率密度低 解析：B。自放电率低的电池在存放过程中电量损失少，使用年限相对较长。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 3： 自放电率高的电池在存放一段时间后，会出现（ ）。 A. 电压升高 B. 容量增加 C. 电量减少 D. 功率增大 解析：C。自放电率高意味着电池在存放过程中自身会消耗电量，导致电量减少。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 4： 成本较低的电池通常（ ）。 A. 性能指标都较低 B. 循环次数少 C. 能量密度低 D. 功率密度低 解析：C。一般来说，成本较低的电池可能在性能方面有所妥协，能量密度相对较低。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 5： 具有记忆效应的电池在使用过程中需要（ ）。 A. 定期深度放电 B. 避免深度放电 C. 快速充电 D. 避免快速充电 解析：A。具有记忆效应的电池如果不进行定期深度放电，会使电池容量逐渐下降。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 6： 电池的放电制度不包括以下哪项内容？（ ） A. 放电电流 B. 放电温度 C. 放电时间 D. 电池颜色 解析：D。电池的放电制度包括放电电流、放电温度、放电时间等因素，与电池颜色无关。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 7： 如果一个电池的容量为 10Ah，以 2A 的电流放电，能持续放电多长时间？（ ） A. 2 小时 B. 5 小时 C. 10 小时 D. 20 小时 解析：B。放电时间 = 电池容量 ÷ 放电电流，即 10Ah÷2A = 5 小时。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 8： 一个电池的能量为 100Wh，以 10W 的功率放电，能持续放电多长时间？（ ） A. 10 小时 B. 20 小时 C. 50 小时 D. 100 小时 解析：A。放电时间 = 电池能量 ÷ 放电功率，即 100Wh÷10W = 10 小时。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 9： 解释一下电池容量和能量密度的区别。 解析：电池容量是指电池存储电量的大小，通常用安培・小时（Ah）表示。它主要反映了电池能够存储多少电荷。而能量密度是指单位体积或单位质量的电池所存储的能量，通常用瓦时每升（Wh/L）或瓦时每千克（Wh/kg）表示。能量密度反映了在一定体积或质量下电池存储能量的能力。例如，一个大容量的电池可能容量很大，但如果体积也很大，其能量密度可能并不高。 尝试解答下面习题 小试牛刀 题目 10： 为什么要关注电池的自放电率？ 解析：自放电率是指电池在存放过程中自身消耗电量的速率。关注自放电率有以下几个原因：首先，自放电率高的电池在存放一段时间后电量会明显减少，可能影响设备的使用时间和可靠性。其次，对于一些需要长时间存储的电池，如应急设备中的电池，低自放电率可以确保在需要时电池仍有足够的电量。此外，了解自放电率也有助于合理安排电池的使用和充电时间，提高电池的整体性能和使用寿命。 本节课我们深入学习了电池的分类及性能指标。 首先，我们了解了电池主要分为生物电池、物理电池和化学电池三大类。生物电池利用生物化学反应产生电能，具有环境友好和可持续的特点；物理电池通过物理原理工作，如太阳能电池、飞轮电池等；化学电池则是依靠化学反应将化学能转化为电能，常见的有锂离子电池、铅酸蓄电池等。接着，我们详细探讨了蓄电池的主要性能指标。电池的放电制度包括放电电流、温度和时间等因素，这些因素会影响电池的性能和寿命。电池容量用安培・小时表示，反映了电池存储电量的大小。通过对这些知识点的学习，我们对电池有了更全面的认识。在实际应用中，我们可以根据不同的需求选择合适的电池类型，并关注其性能指标，以确保电池能够满足我们的使用要求。 课堂小结 03 请简述电池的自放电率对电池使用的影响。 解释一下功率密度的含义，并举例说明功率密度高的电池在哪些方面有优势。 查找一种新型电池，介绍其类型、性能指标特点，并分析其未来的应用前景。 作业布置 04 感谢观看 $$