《新能源汽车》电动汽车能量储存装置（1）（举一反三考点练）讲义

举一反三考点练 《新能源汽车》电动汽车能量储存装置（1）-讲义 1.熟悉电动汽车中电池的分类及性能指标。 2.掌握铅酸蓄电池的概念与构造。 3.掌握镍氢动力蓄电池的机构与工作原理。 知识点一 电池的分类及性能指标 一、电池的种类 1.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：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。 3.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。 二、蓄电池主要性能指标 1.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、i小时率放电容量、额定容量、实际容量和剩余容量等概念。 2.荷电状态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，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。 3.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。 4.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。 （单项选择题）下列哪种电池目前尚未大规模商业化应用（ ） A. 固态电池 B. 三元锂电池 C. 磷酸铁锂电池 D. 镍氢电池 【答案】A 【解析】固态电池因技术瓶颈（如电解质界面阻抗）尚未大规模量产。 1. （单项选择题）快充技术主要依赖电池的什么指标（ ） A. 能量密度 B. 功率密度 C. 循环寿命 D. 自放电率 【答案】B 【解析】高功率密度允许电池在短时间内接受大电流充电。 2. （单项选择题）以下哪种电池不含重金属污染（ ） A. 铅酸电池 B. 镍氢电池 C. 磷酸铁锂电池 D. 三元锂电池 【答案】C 【解析】磷酸铁锂电池不含铅、镉等重金属，环保性更优。 3. （单项选择题）三元锂电池的缺点是（ ） A. 循环寿命短 B. 成本高 C. 低温性能差 D. 安全性低 【答案】D 【解析】三元锂电池在高温或过充时易发生热失控，安全性低于磷酸铁锂电池。 1. （单项选择题）以下哪种电池的成本最低（ ） A. 铅酸电池 B. 三元锂电池 C. 镍氢电池 D. 磷酸铁锂电池 【答案】A 【解析】铅酸电池原材料廉价，制造工艺简单，成本约为锂离子电池的1/3。 2. （单项选择题）自放电率最低的电池类型是（ ） A. 铅酸电池 B. 镍氢电池 C. 锂离子电池 D. 磷酸铁锂电池 【答案】C 【解析】锂离子电池月自放电率约2-3%，而镍氢电池为20-30%，铅酸电池为5-10%。 3. （单项选择题）电池的“记忆效应”主要出现在（ ） A. 锂离子电池 B. 镍氢电池 C. 铅酸电池 D. 磷酸铁锂电池 【答案】B 【解析】镍氢电池若未完全放电即充电，会出现容量暂时下降的“记忆效应”。 · 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。 · 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。 知识点二 铅酸蓄电池 一、铅酸蓄电池的定义 以酸性水溶液为电解质的蓄电池称为酸蓄电池。由于电池电极是以铅及其氧化物为材料，故又称为铅酸蓄电池。电动汽车使用的动力铅酸蓄电池要求有高的质量能量密度和比功率，高的循环次数和使用寿命，以及快速充电性能等。随着铅酸蓄电池的技术发展，适合电动汽车的电池不断出现，性能也不断提高。 二、铅酸蓄电池的构造 铅酸蓄电池的基本单元是单体电池。每个单体电池都是由正极板、负极板和装在正极板和负极板之间的隔板组成。每个单体电池的基本电压为2V，然后将不同容量的单体电池按使用要求进行组合，装置在不同的塑料外壳中。如下图所示： 1-正极板；2-负极板；3-肋条；4-隔板；5-护板；6-封料；7-负极柱；8-加液口盖；9-电极连接条； 10-正极柱；11-极柱衬套；12-蓄电池容器 下图是安装了排气阀的铅酸蓄电池的结构图。该电池的特点是带有催化剂，可以使充电时产生的氢气和氧气反应生成水流回电池，因而可以防止充电时产生的氢气和氧气逸散，控制水的消耗。 1-单电池；2-负极端(-);3-防爆过滤网；4-催化剂；5-排气阀；6-正极端(+); 7-电解液(硫酸);8-负极板； 9-隔板；10-玻璃纤维板；11-正极板；12-电池槽 （单项选择题）下列哪项是铅酸蓄电池的缺点（ ） A. 成本低 B. 能量密度高 C. 循环寿命短 D. 安全性高 【答案】C 【解析】铅酸蓄电池循环寿命通常为300-500次，远低于锂电池。 1. （单项选择题）铅酸蓄电池的正极材料是（ ） A. 海绵状铅（Pb） B. 二氧化铅（PbO₂） C. 金属镍 D. 石墨 【答案】B 【解析】正极为二氧化铅（PbO₂），负极为海绵状铅（Pb）。 2. （单项选择题）铅酸蓄电池在放电过程中，电解液的密度会（ ） A. 升高 B. 降低 C. 不变 D. 先升高后降低 【答案】B 【解析】放电时硫酸与极板反应生成硫酸铅和水，导致电解液密度下降。 3. （单项选择题）铅酸蓄电池的“硫化”现象是指（ ） A. 极板被硫酸覆盖 B. 电池外壳破裂 C. 电解液蒸发 D. 极板表面生成硫酸铅晶体 【答案】D 【解析】长期亏电或过放时，硫酸铅结晶附着在极板上，导致容量下降。 1. （单项选择题）铅酸蓄电池的能量密度约为（ ） A. 30-50Wh/kg B. 100-150Wh/kg C. 200-300Wh/kg D. 500Wh/kg 【答案】A 【解析】铅酸蓄电池能量密度低，仅为锂离子电池的1/3左右。 2. （单项选择题）铅酸蓄电池的充电终止电压一般为（ ） A. 2.0V/单体 B. 2.4V/单体 C. 3.6V/单体 D. 4.2V/单体 【答案】B 【解析】单体铅酸蓄电池的充电终止电压约为2.4V（12V电池组为14.4V）。 3. （单项选择题）铅酸蓄电池的回收率高的主要原因是（ ） A. 材料价值低 B. 环保法规要求 C. 技术成熟且铅可重复利用 D. 人人可以回收利用 【答案】C 【解析】铅酸蓄电池的铅回收技术成熟且铅可重复利用，回收率可达95%以上，经济价值高。 · 以酸性水溶液为电解质的蓄电池称为酸蓄电池。由于电池电极是以铅及其氧化物为材料，故又称为铅酸蓄电池。 · 铅酸蓄电池的基本单元是单体电池。每个单体电池都是由正极板、负极板和装在正极板和负极板之间的隔板组成。 知识点三 镍氢动力蓄电池 一、镍氢动力蓄电池的结构 镍氢电池由氢氧化镍[Ni(OH)2]正极、储氢合金负极、隔板、氢氧化钾电解质、外壳、顶盖和密封圈等组成。在正负极之间有隔板，共同组成镍氢单体电池。在金属铂的催化作用下，完成充电和放电的可逆反应。圆柱形和方形镍氢电池的结构如下图所示： 1、10-盒子(-);2、13-绝缘衬垫；3、14-盖帽(+);4、15-安全排气口；5-封盘；6、16-绝 缘圈； 7、11-负极；8、17-隔板；9、18-正极；12-绝缘体 二、镍氢动力蓄电池的工作原理 镍氢电池的正极，是球状氢氧化镍粉末与添加剂钴等金属、塑料和黏合剂等制成的涂膏，用自动涂膏机涂在正极板上，然后经过干燥处理成发泡的氢氧化镍正极板。 在电池充电过程中，水在电解质溶液中分解为氢离子和氢氧离子，氢离子被负极吸收，负极由金属转化为金属氢化物。在放电过程中，氢离子离开了负极，氢氧离子离开了正极，氢离子和氢氧离子在电解质氢氧化钾中结合成水并释放电能。镍氢电池在碱性电解液中进行反应的模型如下图所示： （单项选择题）镍氢电池在充电时，负极会发生什么反应（ ） A. 储氢合金释放氢气 B. 氢氧化镍氧化为氧化镍 C. 储氢合金吸收氢气 D. 水分解为氧气 【答案】C 【解析】充电时，负极储氢合金吸收电解液中的氢原子，形成金属氢化物。 1. （单项选择题）镍氢电池的“记忆效应”是指（ ） A. 电池长期使用后容量自然下降 B. 未完全放电即充电导致容量暂时下降 C. 高温下电解液蒸发 D. 极板硫化 【答案】B 【解析】镍氢电池若长期浅充浅放，会“记忆”当前容量，导致可用容量减少。 2. （单项选择题）下列哪项是镍氢电池的优点（ ） A. 能量密度高 B. 无重金属污染 C. 低温性能优异 D. 成本低廉 【答案】B 【解析】镍氢电池不含铅、镉等重金属，环保性优于铅酸电池。 3. （单项选择题）镍氢电池的自放电率约为（ ） A. 2-3%/月 B. 10-20%/月 C. 20-30%/月 D. 50%/月 【答案】C 【解析】镍氢电池自放电率较高，存放1个月可能损失20-30%电量。 1. （单项选择题）镍氢电池的“满充保护”机制依赖（ ） A. 电压下降（-ΔV） B. 温度上升（ΔT） C. 时间控制 D. 以上均是 【答案】D 【解析】镍氢电池充电末期可通过检测电压下降、温度上升或设定时间终止充电。 2. （单项选择题）镍氢电池的负极材料是（ ） A. 氢氧化镍 B. 储氢合金 C. 石墨 D. 金属锂 【答案】B 【解析】负极采用储氢合金（如LaNi₅），可吸附和释放氢原子。 3. （单项选择题）镍氢电池的“涓流充电”用于（ ） A. 快速补电 B. 修复硫化 C. 维持满电状态 D. 深度放电 【答案】C 【解析】涓流充电以小电流补偿自放电，保持电池满电。 · 镍氢电池由氢氧化镍[Ni(OH)2]正极、储氢合金负极、隔板、氢氧化钾电解质、外壳、顶盖和密封圈等组成。 · 镍氢电池的正极，是球状氢氧化镍粉末与添加剂钴等金属、塑料和黏合剂等制成的涂膏，用自动涂膏机涂在正极板上，然后经过干燥处理成发泡的氢氧化镍正极板。 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！2 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $$