项目二 任务3 动力电池性能（课件）《新能源汽车动力蓄电池系统构造与检修》同步精品课堂（机工版）

同步精品课程——中职专业课 项目二任务3 动力电池性能 《新能源汽车动力蓄电池系统构造与检修》（第1版）机械工业出版社 1 学习目标 项目二任务3动力电池性能 知识目标 能理解电池的储能原理。 能力目标 能掌握电池的基本结构。 情感目标 1.让学生认识到新能源汽车动力电池的重要性。 2.积极参与课堂，能够表达自己的观点和想法。 学习内容 01 1.能理解电池的储能原理。 2.能掌握电池的基本结构。 3.能分析电池的特性。 4.培养一丝不苟、严肃认真的工作作风。 新知学习 02 二、相关知识 动力电池性能指标有哪些？有什么作用？ 动力电池作为汽车的动力源，在汽车上发挥重要作用，评价电池性能主要看性能指标，其性能指标有电压、容量、内阻、能量、功率、输出效率、自放电率、使用寿命等。 1、电池的储能原理 电池是指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。利用电池作为能量来源，可以得到具有稳定电压，稳定电流，长时间稳定供电，受外界影响很小的电流，并且电池结构简单，携带方便，充放电操作简便易行，不易受外界气候和温度的影响，性能稳定可靠，在现代社会生活中的各个方面发挥有很大作用。 新知学习 02 1、电池的储能原理 在金属冶金中，如果把锌加入Cu2+溶液中，铜就会沉淀出来了。该化学反应就是从含有锌的矿石中提取出铜的常用方法。该化学反应包含的化学能是不可利用的，能量以热能的形式被消耗掉。 负极 Zn—2e-=Zn2+ 正极 Cu2++2e-=Cu 电池反应 Zn+Cu2+= Zn2+ +Cu 新知学习 02 2、电池的基本结构 电池要实现化学能转变成电能的过程，必须满足如下条件： （1）必须把化学反应中失去电子的氧化过程（在负极进行），得到电子的还原过程（在正极进行），分在两个区域进行，这与一般的氧化还原反应存在区别。 （2）两电极必须具有离子导电性的物质。 （3）化学变化过程中电子传递必须经过外线路。 新知学习 02 电池需包含以下基本组成部分： （1）正极活性物质。它具有较高的电极电位，电池放电时进行还原反应或阴极过程。 （2）负极活性物质。它具有较低的电极电位，电池工作时进行氧化反应或阳极过程。 （3）电解质。它拥有很高的、选择性的离子电导率，提供电池内部的离子导电的介质。大多数电解质为无机电解质水溶液，也有固体电解质、熔融盐电解质、非水溶液电解质和有机电解质。有的电解质也参加电极反应而被消耗。 新知学习 02 2、电池的基本结构 除了主要组成部分外，电池还常常需要导电栅、汇流体、端子、安全阀等零件。基本构成示意如下图所示。电池可以制成各种形状和结构，如圆柱形、扣式、扁平和方形。 新知学习 02 1）电压（V） 开路电压：指电池在没有连接外电路或者外负载时的电压。开路电压与电池的剩余 能量有一定的联系，电量显示就是利用这个原理。 额定电压：电池在标准条件下工作时达到的电压。 工作电压：是指电池在工作状态下即电路中有电流流过时电池正负极之间的电势差， 又称负载电压。在电池放电工作状态下，当电池放电工作状态下，当电流流过电池内部时，必须克服内阻的阻力，故工作电压总是低于开路电压。 放电电压：电池接通负载后在放电过程中显示的电压。 放电终止电压：指电池充满后进行放电，放完电时达到的电压（若继续放电则为过度放电，对电池寿命和性能有损伤）。 充电限制电压：充电过程中由恒流变为恒压充电的电压。 新知学习 02 各类型单体电池各工况电压 新知学习 02 2）容量（Ah） 容量定义：单位体积或质量电池所能给出的理论容量,是指电池所能够储存的电量多少，容量是电池电性能的重要指标，它由电极的活性物质决定。容量用C表示，单位用Ah（安时）或者mAh（毫安时）表示。 例如：容量为10Ah的电池，以5A放电可放2h，以10A放电可放1h。 实际容量：电池在一定条件下输出能力。容量越大，车轮续驶里程越远，实际容量大于额定容量为合格电池。电池的实际容量主要取决于活性物质的数量、质量，活性物质的利用率。 标称容量：是用来鉴别电池的近似安时值。 额定容量：按国家和有关部门标准，保证电流在一定发电条件下，应该放出的最低限度容量，一般由制造商给定的电池容量。 荷电状态：在电池一定放电倍率下，剩余电流与相同条件下额定容量的比值。 新知学习 02 3）内阻（mΩ） 定义：电池的内阻是指电池在工作时，电流流过电池内部受到的阻力。内阻大小受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。阻力越大，电池工作内耗越大，电池效率越低。 分类：电池内阻包括欧姆内阻和极化内阻，欧姆内阻是电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成，极化内阻包括电化学极化与浓差极化引起的电阻。 影响因素：电池内阻是一个非常复杂而又非常重要的特性，影响内阻的因素有材料、制造工艺、电池结构等。 产生结果：由于内阻的存在，当电池放电时，电流经过内阻要产生热量，消耗能量，电流越大，消耗能量越多，所以内阻越小，电池的性能越好，不仅电池的实际工作电压高消耗在内阻上的能量也少。 新知学习 02 目前测量蓄电池内阻的常见方法有：密度法、开路电压法、直流放电法、交流注入法、内阻测试仪法。 电池内阻测量 新知学习 02 4）电池能量（Wh） 定义：指电池储存的能量多少，用Wh来表示 公式：能量（Wh）=额定电压（V）×工作电流（A）×工作时间（h）。 例如3.2V15Ah单体电芯的能量为48Wh；394.2V130Ah电池组的能量是51.2KW.h 理论能量：是电池的理论容量与额定电压的成绩。 实际能量：电池实际容量与平均工作电压的乘积。 比能量：是指电池单位质量所能输出的电能。 电池能量是衡量电池带动设备做功的重要指标，容量不能决定做功的多少。 新知学习 02 5）能量密度（Wh/Kg） 定义：指单位体积或单位质量所释放的能量，通常用体积能量密度（Wh/L）或质量能量密度（Wh/Kg）表示。例如一节锂电池重325g，额定电压为3.7V，容量为10Ah，则其能量密 度为113Wh/Kg。下表为理论值在实际应用情况中需要考虑电池结构中的壳体、零件等各方面因素。目前锂电池的能量密度是镍镉和镍氢电池的3倍和1.5倍，能量密度的高低是由材料密度与结构决定的。 电池能量密度 新知学习 02 6）功率与功率密度 功率：指电池在一定放电制动下，单位时间内电池输出能量的，单位是W或KW。 功率密度：又称比功率，是单位质量或单位体积电池输出的功率单位为W/Kg或W/L。比功率是评价电池及电池包是否满足电动汽车加速和爬坡能力的重要指标。 新知学习 02 重点：电池的储能原理 难点：电池的基本结构 新知学习 02 小试牛刀 03 1.动力电池的能量密度是指什么( ) A.‌电池在单位时间内释放的能量 ‌B.‌单位质量或体积电池所储存的电能 ‌C.‌电池充放电电流与容量的比值 ‌D.‌电池内阻的倒数 答案：B.‌单位质量或体积电池所储存的电能 2.锂离子电池的储能原理主要基于( ) A.‌锂金属在电解液中的溶解 ‌ B.‌电解液的分解反应 ‌C.‌锂离子在正负极间的迁移 ‌D.‌隔膜的导电特性 答案：C.‌锂离子在正负极间的迁移 3.动力电池的基本结构中，隔膜的主要作用是( ) A.‌阻止正负极直接接触，允许离子通过 ‌ B.提供机械支撑‌ ‌C.‌储存电解液 ‌D.‌调节电池温度 答案：A.‌阻止正负极直接接触，允许离子通过 4.下列哪项属于动力电池的电压参数( ) A.‌荷电状态（SOC） ‌ B.‌能量密度（Wh/kg） ‌C.‌放电倍率（C-rate） ‌D.‌标称电压 答案： ‌D.‌标称电压 小试牛刀 03 5.电池容量的定义是( ) ‌A.‌电池内阻的测量值 ‌B.‌电池在特定条件下放出的电量 ‌C.‌电池的体积与重量之比 ‌D.‌电池的充电时间 答案：‌B.‌电池在特定条件下放出的电量 6.关于电池内阻，以下说法错误的是( ) ‌A.‌包括欧姆内阻和极化内阻 ‌ B.‌内阻越小，电池放电能力越强 ‌C.‌内阻与电池尺寸无关 ‌D.‌测量方法包括交流法和直流放电法 答案：C.‌内阻与电池尺寸无关 小试牛刀 03 7.电池能量的计算公式为( ) ‌A.‌电压 × 容量（Wh = V × Ah） ‌B.‌电流 × 时间（Ah = A × h） ‌C.‌功率 × 时间（kWh = kW × h） ‌D.‌内阻 × 电流²（P = I²R） 答案： A.‌电压 × 容量（Wh = V × Ah） 8.功率密度是评价电池哪项性能的关键指标 ( ) ‌A.‌续航能力 ‌B.‌低温适应性 ‌C.‌循环寿命 ‌D.‌加速与爬坡能力 答案：D.‌加速与爬坡能力 小试牛刀 03 课堂小结 04 1.电池是指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间。 2.单位体积或质量电池所能给出的理论容量,是指电池所能够储存的电量多少，容量是电池电性能的重要指标。 作业布置 05 (1)简述电池的基本结构。 (2)简述电压的特性参数。 感谢观看 $$