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1、第3章 电动汽汽车用动动力电池池课题：33.1 概述教学目的的：了解解电池的的类型 熟悉电电池的性性能指标标 了解电电动汽车车对动力力蓄电池池的要求求教学重点点：电池池的类型型、电池池的性能能指标教学难点点：电池池的类型型、电池池的性能能指标类型：新新授课教学方法法：讲练练结合课时：22引 入：动力电电池系统统是纯电电动汽车车能量的的唯一来来源，混混合动力力汽车、燃燃料电池池汽车的的主要能能量来源源。因此此，在电电动汽车车能源装装置布置置形式上上可以分分为两类类。引入入案例PP84一、 电池的类类型电池分为为化学电电池、物物理电池池和生物物电池三三大类。1 化学电池池（1）化化学电池池是利用用
2、物质的的化学反反应发电电，按工工作性质质分为原原电池、蓄蓄电池、燃燃料电池池和储备备电池。（2）原原电池是是指电池池放电后后不能用用简单的的充电方方法使活活性物质质复原而而继续使使用的电电池。（3）蓄蓄电池是是指电池池在放电电后可以以通过充充电的方方法使活活性物质质复原而而继续使使用的电电池，这这种充放放电可以以达数十十次到上上千次循循环。（4）燃燃料电池池又称连连续电池池，是指指参加反反应的活活性物质质从电池池外部连连续不断断地输入入电池，电电池就连连续不断断地工作作而提供供电能。（5）储储备电池池是指电电池极与电电解质在在储存期期间不直直接接触触，使用用前注入入电解液液或者使使用其它它方法
3、使使电解液液与极接触触，此后后电池进进入待放放电状态态。（6）分分类化学电电池按电电解质分分为酸性性电池、碱碱性电池池、中性性电池、有有机电解解质电池池、非水水无机电电解质电电池、固固体电解解质电池池等。化学电电池按电电池的特特性分为为高容量量电池、密密封电池池、高功功率电池池、免维维护电池池、防爆爆电池等等。化学电电池按极材料料分为锌锌锰电池池系列、镍镍镉镍氢氢系列、铅铅酸系列列、锂电电池系列列等。2物理理电池物理电池池是利用用光、热热、物理理吸附等等物理能能量发电电的电池池，如太太阳能电电池、超超级电容容器、飞飞轮电池池等。3生物物电池生物电池池是利用用生物化化学反应应发电的的电池，如如微
4、生物物电池、酶酶电池、生生物太阳阳电池等等。迄今已经经实用化化的车用用动力蓄蓄电池有有传统的的铅酸蓄蓄电池、镍镍镉电池池、镍氢氢电池和和锂离子子电池。在在物理电电池领域域中，超超级电容容器也应应用于电电动汽车车中。生生物燃料料电池在在车用动动力中应应用前景景也十分分广阔，以以氢为燃燃料的燃燃料电池池和氧化化物燃料料电池的的研发已已进入重重要发展展阶段。二、 电池的性性能指标标电池的性性能指标标主要有有电压、容容量、内内阻、能能量、功功率、输输出效率率、自放放电率、使使用寿命命等，根根据电池池种类不不同，其其性能指指标也有有差异。1电压压（1）电电压分为为端电压压、开路路电压、额额定电压压、充电
5、电终止电电压和放放电终止止电压等等。电池的的端电压压是指电电池正极极与负极极之间的的电位差差；开路电电压是指指电池在在没有负负载情况况下的端端电压；额定电电压是电电池在标标准规定定条件下下工作时时应达到到的电压压；蓄电池充充足电时时，极板板上的活活性物质质已达到到饱和状状态，再再继续充充电，电电池的电电压也不不会上升升，此时时的电压压称为充充电终止止电压；放电终终止电压压是指电电池放电电时允许许的最低低电压。2容量量（1）电电池在一一定的放放电条件件下所能能放出的的电量称称为电池池的容量量。常用用单位为为安培小小时，它它等于放放电电流流与放电电时间的的乘积。（2）电电池的容容量可以以分为理理论
6、容量量、实际际容量、标标称容量量和额定定容量等等。理论容容量是把把活性物物质的质质量按法法拉第定定律计算算而得到到的最高高理论值值。实际容容量是指指电池在在一定条条件下所所能输出出的电量量，它等等于放电电电流与与放电时时间的乘乘积，单单位为AAh，其其值小于于理论容容量。标称容容量是用用来鉴别别电池的的近似安安时值。额定容容量也叫叫保证容容量，是是按国家家或有关关部门颁颁布的标标准，保保证电流流在一定定的放电电条件下下应该放放出的最最低限度度的容量量。3内阻阻（1）定定义;电电池的内内阻是指指电流流流过电池池内部时时所受到到的阻力力。（2）特特性：充电电池池的内阻阻很小，需需要用专专门的仪仪器
7、才可可以测量量到比较较准确的的结果。一一般所知知的电池池内阻是是充电态态内阻，即即指电池池充满电电时的内内阻（与与之对应应的是放放电态内内阻，指指电池充充分放电电后的内内阻。一一般说来来，放电电态内阻阻比充电电态内阻阻大，并并且不太太稳定）。电电池内阻阻越大，电电池自身身消耗掉掉的能量量越多，电电池的使使用效率率越低。内内阻很大大的电池池在充电电时发热热很厉害害，使电电池的温温度急剧剧上升，对对电池和和充电器器的影响响都很大大。随着着电池使使用次数数的增多多，由于于电解液液的消耗耗及电池池内部化化学物质质活性的的降低，电电池的内内阻会有有不同程程度的升升高。4能量量电池的能能量是指指在一定定放
8、电制制度下，电电池所能能输出的的电能，单单位是WWh或kkWh。它它影响电电动汽车车的行驶驶距离。能能量分为为理论能能量、实实际能量量、比能能量和能能量密度度。理论能量量是电池池的理论论容量与与额定电电压的乘乘积，指指一定标标准所规规定的放放电条件件下，电电池所输输出的能能量；实实际能量量是电池池实际容容量与平平均工作作电压的的乘积，表表示在一一定条件件下电池池所能输输出的能能量；比比能量也也称质量量比能量量，是指指电池单单位质量量所能输输出的电电能，单单位是WWh/kkg，常常用比能能量来比比较不同同的电池池系统；能量密密度也称称体积比比能量，是是指电池池单位体体积所能能输出的的电能，单单位
9、是WWh/LL。5功率率（1）电电池的功功率：是是指电池池在一定定放电制制度下，单单位时间间内所输输出能量量的大小小，单位位为W或或kW。电电池的功功率决定定了电动动汽车的的加速性性能和爬爬坡能力力。功率率分为比比功率和和功率密密度。（2）比比功率是是指单位位质量电电池所能能输出的的功率，也也称质量量比功率率，单位位为W/kg或或kW/kg； 功率率密度是是指单位位体积电电池所能能输出的的功率称称为功率率密度，也也称体积积比功率率，单位位为W/L或kkW/LL。6输出出效率（1）动动力电池池作为能能量存储储器，充充电时把把电能转转化为化化学能储储存起来来，放电电时把电电能释放放出来。在在这个可
10、可逆的电电化学转转换过程程中，有有一定的的能量损损耗。通通常用电电池的容容量效率率和能量量效率来来表示。（2）容容量效率率是指电电池放电电时输出出的容量量与充电电时输入入的容量量之比；能量效效率是指指电池放放电时输输出的能能量与充充电时输输入的能能量之比比。7自放放电率自放电率率是指电电池在存存放期间间容量的的下降率率，即电电池无负负荷时自自身放电电使容量量损失的的速度。自自放电率率用单位位时间容容量降低低的百分分数表示示。8放电电倍率（1）电电池放电电电流的的大小常常用“放电倍倍率”表示，即即电池的的放电倍倍率用放放电时间间表示或或者说以以一定的的放电电电流放完完额定容容量所需需的小时时数来
11、表表示，由由此可见见，放电电时间越越短，即即放电倍倍率越高高，则放放电电流流越大。（2）放放电倍率率等于额额定容量量与放电电电流之之比。根根据放电电倍率的的大小，可可分为低低倍率（77.0CC）。9使用用寿命（1）使使用寿命命是指电电池在规规定条件件下的有有效寿命命期限。电电池发生生内部短短路或损损坏而不不能使用用，以及及容量达达不到规规范要求求时电池池使用失失效，这这时电池池的使用用寿命终终止。（2）电电池的使使用寿命命包括使使用期限限和使用用周期。使使用期限限是指电电池可供供使用的的时间，包包括电池池的存放放时间。使使用周期期是指电电池可供供重复使使用的次次数。除此之外外，成本本也是一一个
12、重要要的指标标，电动动汽车发发展的瓶瓶颈之一一就是电电池价格格高。三、 电动汽车车对动力力电池的的要求(1) 比能量量高。为为了提高高电动汽汽车的续续驶里程程，要求求电动汽汽车上的的动力电电池尽可可能储存存多的能能量，但但电动汽汽车又不不能太重重，其安安装电池池的空间间也有限限，这就就要求电电池具有有高的比比能量。(2) 比功率率大。为为了能使使电动汽汽车在加加速行驶驶、爬坡坡能力和和负载行行驶等方方面能与与燃油汽汽车相竞竞争，就就要求电电池具有有高的比比功率。(3) 充放电电效率高高。电池池中能量量的循环环必须经经过充电电放电充电的的循环，高高的充放放电效率率对保证证整车效效率具有有至关重重
13、要的作作用。(4) 相对稳稳定性好好。电池池应当在在快速充充放电和和充放电电过程变变工况的的条件下下保持性性能的相相对稳定定，使其其在动力力系统使使用条件件下能达达到足够够的充放放电循环环次数。(5) 使用成成本低。除除了降低低电池的的初始购购买成本本外，还还要提高高电池的的使用寿寿命以延延长其更更换周期期。(6) 安全性性好。电电池应不不会引起起自燃或或燃烧，在在发生碰碰撞等事事故时，不不会对乘乘员造成成伤害。小 结：概述本本节作 业：课后习习题课题：33.2 蓄电池池教学目的的：了解解蓄电池池的类型型；掌握握铅酸蓄蓄电池、镍镍氢电池池、锂离离子电池池的结构构原理和和特点 对蓄电电池的充充电
14、方法法和性能能测试有有初步的的认识教学重点点：铅酸酸蓄电池池、镍氢氢电池、锂锂离子电电池的结结构原理理和特点点教学难点点：铅酸酸蓄电池池、镍氢氢电池、锂锂离子电电池的结结构原理理和特点点类型：新新授课教学方法法：讲练练结合课时：110（课课时分见见内容）引入：随随着电动动汽车的的种类不不同而略略有差异异。在仅仅装备蓄蓄电池的的纯电动动汽车中中，蓄电电池的作作用是汽汽车驱动动系统的的惟一动动力源。而而在装备备传统发发动机(或燃料料电池)与蓄电电池的混混合动力力汽车中中，蓄电电池既可可扮演汽汽车驱动动系统主主要动力力源的角角色，也也可充当当辅助动动力源的的角色。可可见在低低速和启启动时，蓄蓄电池扮
15、扮演的是是汽车驱驱动系统统主要动动力源的的角色;在全负负荷加速速时，充充当的是是辅助动动力源的的角色;在正常常行驶或或减速、制制动时充充当的是是储存能能量的角角色。电电动汽车车电池可可以分为为两大类类，即蓄蓄电池和和燃料电电池。蓄蓄电池适适用于纯纯电动汽汽车，可可以归类类为铅酸酸蓄电池池、镍基基电池（镍镍一氢及及镍一金金属氢化化物电池池、镍一一福及镍镍一锌电电池）电电动汽车车电池、钠钠szllig;电池（钠钠一硫电电池和钠钠一氯化化镍电池池）、二二次锂电电池、空空气电池池等类型型。一、 铅酸蓄电电池11铅酸酸蓄电池池的分类类铅酸蓄电电池分免免维护铅铅酸蓄电电池和阀阀控密封封式铅酸酸蓄电池池。免维护铅铅酸蓄电电池由于于自身结结构上的的优势，电电解液的的消耗量量非常小小，在使使用寿命命内基本本不需要要补充蒸蒸馏水。它它具有耐耐震、耐耐高温、体体积小、自自放电小小的特点点。使用用寿命一一般为普普通铅酸酸蓄电池池的两倍倍。阀控密封封式铅酸酸蓄电池池在使用用期间不不用加酸酸加水维维护，电电池为密密封结构构，不会会漏酸，也也不会
