《新能源汽车动力电池及充电系统检修》课件 任务一认识新能源汽车电芯

《新能源汽车动力电池及充电系统检修》任务一

认识新能源汽车电芯目录1电芯的作用2电芯的种类3锂离子电芯的组成及原理4电芯电池成组技术5动力电池包的组装电芯的作用01提供能量电芯最主要的作用就是提供能量。无论是手机、平板电脑、笔记本电脑，还是电动汽车、电动工具等，都需要电芯来为其提供动力。电芯通过内部的化学反应，将化学能转化为电能，为设备的运行提供持续的能量供应。提供能量01以手机为例，现代智能手机的功能越来越强大，需要消耗大量的电能来支持其运行。电芯的容量和性能直接决定了手机的续航能力。一个容量大、性能稳定的电芯可以让手机在一次充电后使用更长的时间，满足用户的日常使用需求。02电动汽车也是如此。电动汽车的动力来源于电池组，而电池组是由多个电芯组成的。电芯的能量密度、充放电性能等因素直接影响着电动汽车的续航里程、加速性能和充电时间。提供能量你知道吗随着科技的不断进步，电芯的性能也在不断提升，为电动汽车的发展提供了有力的支持。保证设备的稳定性和可靠性01除了提供能量外，电芯还对设备的稳定性和可靠性起着重要作用。一个质量好的电芯可以在不同的环境条件下稳定地工作，为设备提供可靠的电力供应。02例如，在高温、低温、潮湿等恶劣环境下，电芯需要具备良好的耐高温、耐低温、防潮等性能，以确保设备的正常运行。同时，电芯还需要具备过充保护、过放保护、短路保护等安全功能，以防止因电池故障而对设备和用户造成损害。03在一些对电源稳定性要求较高的设备中，如医疗设备、通信设备等，电芯的质量和性能更是至关重要。这些设备需要不间断地工作，一旦电源出现问题，可能会对人们的生命安全和社会稳定造成严重影响。因此，这些设备通常会采用高质量、高可靠性的电芯，并配备完善的电源管理系统，以确保设备的稳定运行。电芯的种类02基于电芯外观类型进行分类（1）圆柱形电芯优点：单体电芯容量较大，功率较高，可承受高流率放电，使用寿命较长。如图2-1-2所示。缺点：比较笨重，不适合小型化应用。应用场景：笔记本电脑、LED手电筒、电动工具等。（2）方形电芯优点：比较小巧，适合小型化应用；电芯体积大，有较高的容量密度和功率密度。如图2-1-3所示。缺点：较重，对称性不好，不适合高密度堆叠，容易出现热敏性漂移。应用场景：简单移动电源、电动车、机器人等。基于电芯外观类型进行分类（3）软包电芯优点：成本较低，可以按照任意形状定制，可满足更加复杂的电池结构。如图2-1-4所示。缺点：比较脆弱，不适合高密度堆叠，短路容易发生；使用寿命较短。应用场景：智能穿戴、平板电脑、汽车、飞机等。基于电芯外观类型进行分类基于电芯化学类型进行分类（1）锂离子电芯钴酸锂电芯：具有较高的能量密度，但安全性相对较低，常用于手机、笔记本电脑等小型电子设备。磷酸铁锂电芯：安全性好，循环寿命长，常用于电动汽车、储能等领域。三元锂电芯（镍钴锰或镍钴铝）：能量密度较高，综合性能较好，在电动汽车和高端电子产品中应用广泛。（2）镍氢电芯具有良好的充放电循环性能和大电流放电能力。常用于电动工具、混合动力汽车等。（3）镍镉电芯具有较好的耐过充放电能力，但由于镉元素对环境有污染，逐渐被其他类型替代。（4）铅酸电芯成本低，技术成熟，但其能量密度较低，重量较大。主要用于汽车启动电源、电动自行车等。（5）固态电芯使用固态电解质替代传统的液态电解液，具有更高的安全性和潜在的更高能量密度，是当前电池研究的热点之一。锂离子电芯的组成及原理03正极材料通常是由锂化合物（如锂钴氧化物LiCoO2、锂铁磷酸盐LiFePO4等）构成。正极材料不仅需要具备高能量密度，从而保证电芯的高容量输出，还需要有良好的稳定性和较长的循环寿命。将正极材料涂覆在铝箔上，然后冲压成型。负极材料负极通常由石墨或其他碳材料制成，其结构能够容纳锂离子的嵌入和脱出。理想的负极材料应具有高电导率、低体积膨胀率以及优异的化学稳定性。隔膜隔膜是置于正极和负极之间的绝缘材料，通常由聚合物构成，如聚乙烯(PE)或聚丙烯(PP)。其主要作用是防止正负极之间的物理接触，同时允许锂离子通过。隔膜的热稳定性和机械强度对电池的安全性至关重要。你知道吗？电解液负责在电池内部传输锂离子，它通常是一种含有锂盐的有机溶剂。电解液的化学稳定性和离子传导性直接影响电芯的性能，如充电速度和电能效率。电解液电解液极耳的主要作用是将内部正负极的电能传递到外部电路。聚合物电池极耳为正极为铝带、负极为镍带极耳极耳锂离子电芯工作原理如图a所示，当用外部电源为锂离子蓄电池充电时，锂离子从正极材料晶格中脱出，通过电解液和隔膜嵌入到负极材料晶格中。如图b所示，当锂离子蓄电池的正负极连接负载时，锂离子从负极材料晶格中脱出，通过电解液和隔膜嵌入到正极材料晶格中。在整个充放电过程中，锂离子往返于正负极之间。同时，由于隔膜的作用，电子只能通过外电路由正极移动至负极（充电时）形成充电电流，或者由负极移动至正极（放电时）形成放电电流。如图2-1-5所示。小贴士锂离子蓄电池内部时刻都在发生副反应。在每次充放电循环中，任何能够产生或消耗锂离子（或电子）的副反应都会改变锂离子蓄电池容量的平衡，并且这种改变是不可逆的。经过多次循环累积，锂离子蓄电池的性能将会出现衰退甚至失效。因此，通常使用锂离子蓄电池的充放电循环次数来表示其使用寿命。电芯电池成组技术04●电池单体：将化学能与电能进行相互转换的基本单元装置。●电池模组：串并组成，由单体电池通过并串联而成。并联增加容量，电压不变，串联后电压倍增，容量不变。先并后串：并联由于内阻的差异、散热不均等都会影响并联后电池循环寿命。但单个电池失效自动退出，除了容量降低，不影响并联后使用，并联工艺较严格。并联中某个单位电池短路时，造成并联电路电流非常大，通常加熔断保护技术避免。先串后并：根据整组电池容量先进行串联，如整组容量1/3，最后进行并联，降低了大容量电池组故障概率。电芯成组动力电池包的组装05组装前的准备工作组装前的准备工作材料和工具准备工作环境准备材料和工具准备01动力电池单体根据设计要求选择合适的电池单体，如锂离子电池、三元锂电池等。02电池管理系统（BMS）用于监控和管理电池包的状态，确保电池的安全和性能。03连接材料包括导线、连接器、绝缘材料等。05工具提供保护和固定电池单体的结构。如扳手、螺丝刀、钳子、焊接工具等。04外壳工作环境准备避免灰尘、湿气等对电池包的影响。手套、护目镜、灭火器等。清洁、干燥的工作空间配备必要的安全设备组装步骤组装步骤01电池单体筛选和配对070206030504电池单体排列和固定连接电池单体安装电池管理系统（BMS）进行绝缘处理安装外壳和密封进行测试和调试电池单体筛选和配对对电池单体进行筛选，去除有缺陷的电池。根据电池的容量、内阻、电压等参数进行配对，确保电池单体的一致性。电池单体排列和固定你知道吗根据设计要求，将电池单体排列在外壳内。可以采用串联、并联或串并联结合的方式连接电池单体。使用固定装置，如夹具、螺栓等，将电池单体固定在外壳内，确保电池单体在运行过程中不会移动或晃动。安装电池管理系统（BMS）BMS可以实时监测电池的电压、电流、温度等参数，并对电池进行充放电管理、均衡管理、故障诊断等功能。将BMS安装在电池包内，并与电池单体进行连接。安装电池管理系统（BMS)0102进行绝缘处理进行绝缘处理在电池包内进行绝缘处理，以防止电池单体之间、电池单体与外壳之间发生短路。进行绝缘处理使用绝缘材料，如绝缘胶带、绝缘套管等，对导线、连接器等进行包裹和固定。使用绝缘材料安装外壳和密封将外壳安装在电池包上，并使用螺栓等固定装置进行固定。对外壳进行密封处理，以防止灰尘、湿气等进入电池包内。可以使用密封胶、密封圈等密封材料进行密封。安装外壳和密封进行测试和调试一二三对组装好的动力电池包进行测试和调试，以确保电池包的性能和安全。测试内容包括电池的容量、内阻、电压、充放电性能、安全性能等。根据测试结果，对电池包进行调整和优化，确保电池包满足设计要求。注意事项安全第一测试和调试处理正确连接绝缘处理确保一致性安

全

第

一在组装过程中，要严格遵守安全操作规程，避免发生触电、火灾等安全事故。对电池单体进行操作时，要避免短路、过充、过放等情况，以免引起电池爆炸或起火。确

保

一

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性电池单体的一致性对电池包的性能和寿命至关重要。在组装过程中，要严格筛选和配对电池单体，确保电池单体的一致性。正

确

连

接连接电池单体时，要确保连接牢固、可靠，避免接触不良或短路。同时，要注意导线的截面积和长度，以确保电池包的充放电性能。此外，电芯的智能化管理也是当前的一个研究热点。通过对电芯的状态进行实时监测和管理，可以提高电芯的使用效率和寿命，降低维护成本。同时，智能化管理还可以为用户提供更加便捷的使用体验，例如实时显示电池电量、预测剩余续航里程等。绝缘处理绝缘处理是确保电池包安全的重要措施。在组装过程中，要对电池包内的导线、连接器等进行充分的绝缘处理，以防止短路。测试和调试处理测试和调试是确保电池包性能和安全的关键环节。在组装完成后，要对电池包进行全面的测试和调试，发现问题及时解决。总

结我们今天这堂课的主要内容呢就是电芯的作用电芯的智能化管理也是当前的一个研究热点。通过对电芯的状态进行实时监测和管理，可以提高电芯的使用效率和寿命，降低维护成本。同时，智能化管理还可以为用户提供更加便捷的使用体验，例如实时显示电池电量、预测剩余续航里程等。总之，电芯作为电子产品和新能源产业的核心部件之一，其作用不可忽视。它不仅为设备提供能量，保证设备的稳定性和可靠性，还推动了新能源产业的发展，促进了科技创新。随着科技的不断进步，电芯的性能和技术也将不断提升，为人们的生活带来更多的便利和惊喜。知识点小结

电芯最主要的作用就是提供能量。无论是手机、平板电脑、笔记本电脑，还是电动汽车、电动工具等，都需要电芯来为其提供动力。电芯通过内部的化学反应，将化学能转化为电能，为设备的运行提供持续的能量供应。提供能量

除了提供能量外，电芯还对设备的稳定性和可靠性起着重要作用。一个质量好的电芯可以在不同的环境条件下