项目一新能源汽车概述及动力电池发展历程

1.1新能源汽车概述及动力电池发展历程1.2新能源汽车的结构组成1.3动力电池的工作原理及性能指标项目一

1.3电池的工作原理及性能指标１．动力电池发展概述动力电池是电动汽车驱动力的来源，是电动汽车重要的核心组成部分。能量密度产品性能使用寿命成本电动汽车“三电”电池电机电控续航里程动力性使用寿命经济性铅酸蓄电池镍镉、镍氢电池锂离子电池１．动力电池发展概述１．动力电池发展概述铅酸蓄电池１．动力电池发展概述铅酸蓄电池１．动力电池发展概述镍镉电池和镍氢电池“记忆效应”严重

循环寿命较短

镉重金属，污染环境镍镉电池１．动力电池发展概述正极镍氢电池镍氧化物负极金属氢化物电解液碱液（KOH)能量密度高-80Wh/kg可快速充放电循环寿命长记忆效应很小无污染镍镉电池和镍氢电池１．动力电池发展概述丰田“普锐斯”单体电池电压1.2V单体电池数量168个电池组总电压201.6V电池组电量13kWh镍镉电池和镍氢电池镍氢电池１．动力电池发展概述

锂离子电池（1）前身锂金属电池：起源于1962年，一次电池，负极材料是金属锂，正极材料是二氧化锰。三洋公司1972年将这种电池投放市场。（2）加拿大(MoliEnergy)1985年开发出第一个可再充锂电池(二次电池)，负极金属锂，正极硫化钼。１．动力电池发展概述（3）吉野彰1987年以焦碳为负极，以钴酸锂(LCO)为正极的锂离子电池。

锂离子电池工作原理正极负极总的反映式：式中M代表Co、Ni、Mn等金属正极失去电子，还原反应；负极得到电子，氧化反应。１．动力电池发展概述

锂离子电池目前车用电池最广泛的两种电池类型（1）三元锂电池（2）磷酸铁锂电池１．动力电池发展概述

锂离子电池１．动力电池发展概述三种类型动力电池对比电池类型能量效率(%)能量密度(W·h/kg)标称电压（V）循环寿命铅酸蓄电池8035-502.1500-1000镍氢电池7060-801.21000-1500锂离子电池（三元锂）90150-2003.71500-3000三元锂离子电池与镍氢电池相比：标称电压是镍氢电池3倍、能量密度是镍氢电池2.5倍左右，而且体积小、质量轻、循环寿命长、自放电率低、无记忆效应、无污染等。

锂离子电池2.动力电池参数与性能指标（1）电压电动势:指电池断路时，正负两极间的电位差。开路电压:

指开路状态下，电池两电极之间的内电压。端电压：指电池接通负载后两电极之间的有效电压。终止电压：指电池必须停止放电的电压限值。（掌握）工作电压：指电池在某负载下实际放电电压。额定电压：又称标称电压，指电池工作时公认的标准电压。2.动力电池参数与性能指标（2）容量与比容量电池容量指电池完全放电过程中，所能释放出的电荷数量，用符号C表示，其单位为安时(A·h)。电池容量与放电电流的大小和终止电压有关。理论容量:指根据电化学当量数计算得到的电量。额定容量：指环境温度为25℃±3℃条件下，充满电的电池以额定电流放电至终止电压所能放出电量，单位为A·h。实际容量：指在一定的放电电流和温度下，电池在终止电压前所能放出的电量。比容量：指单位质量或单位体积的电池所能给出的电量，相应地称为质量比容量（A·h/kg)或体积比容量(A·h/L)2.动力电池参数与性能指标（3）能量与比能量能量指电池在一定放电条件下，对外做功所能输出的电能，等于电池的容量(A·h)和电池平均工作电压(V)的乘积。单位W·h理论能量:指电池在放电过程中始终处于平衡状态，其放电电压保持电动势的数值，而且活性物质的利用率为100%，在此条件下电池所输出的能量。实际能量：指电池放电时实际输出的能量，它在数值上等于电池实际容量和电池平均工作电压的乘积。实际能量总是小于理论能量比能量：也称为能量密度，指单位质量和单位体积的电池所能输出的能量。单位为(W·h/kg)或（W·h/L）2.动力电池参数与性能指标（4）功率与比功率功率：指在一定的放电条件下，电池在单位时间内所能输出的能量，单位W或kW。比功率：单位质量或单位体积的功率，单位是W/kg或W/L。比功率大，表示在单位时间内单位质量或单位体积中输出的能量较多，即表示此电池能用较大的电流放电。2.动力电池参数与性能指标（5）电池状态(1)SOC(StateofCharge)指电池当前还有多少电量。常取其与额定容量或实际容量的比值，0%代表电池完全没电了，100%代表电池满电。2.动力电池参数与性能指标(2)电池功率边界SOP(StateofPower)

是电池的功率承受能力，指下一时刻电池能够提供的最大的放电和被充电的功率。SOP的精确估算可以最大限度地提高电池的利用效率。(3)电池健康状态SOH(StateofHealth)

包括容量变化和功率变化。一般认为:当电池容量衰减20%或者输出功率衰减25%时，电池的寿命就到了。（5）电池状态2.动力电池参数与性能指标（6）电池寿命(1)存储寿命（Self/StorageLife)用于衡量电池自放电的大小，可以用电池在没有负荷的一定条件下，存储至某规定容量时的天数表示。(2)循环寿命

指电池容量等性能满足规定条件下，所能达到的最大充放电循环次数。循环寿命测试必须同时符合规定充放电循环试验制度，包括充放电倍率(C)、放电深度（DOD)和环境温度范围等。2.动力电池参数与性能指标（7）电池放电倍率

电池放电倍率表示电池放电快慢的程度，用C表示。电池1小时放电完毕，称为1C放电倍率，0.5小时放电完毕称为2C放电倍率，5小时放电完毕称为0.2C放电倍率。（8）电池放电深度DOD(DepthOfDischarge)指电池放出的容量占额定容量的百分数。充满电的电池一次放完电，即为100%DOD，放出一半的电量，则为50%DOD。3.锂离子动力电池锂离子电池组成正极：锂的化合物，如钴酸锂（LCO)、锰酸锂（LMO)、磷酸铁锂（LFP）、三元锂（NCM）等。负极：石墨材料、无序碳材料、硅碳复合材料、钛酸锂等。隔膜：单层PP（聚丙烯）、单层PE（聚乙烯）、双层PP/PE等。电解质：通常为有机溶液、电解质锂盐和必要的添加剂3.锂离子动力电池

锂离子电池分类外形封装形式优点缺点圆柱形工艺成熟、组装成本低、成品率高、一致性好、便于各种组合重量重、比能量低、热量难释放、安全性能不好方形高硬度、重量轻、散热好，易于组成模组，含防爆阀，安全性能较好型号太多，尺寸变化需开模，成本较高软包比能量高、尺寸变化灵活，成本低。循环性能好、安全性好机械强度差、封口工艺较难，模组结构复杂，散热性差3.锂离子动力电池锂离子电池分类型号根据IEC61960标准，二次锂电池型号的命名规则如下：ICL083448ICR18650三元锂3.锂离子动力电池2.锂离子电池分类TESLA

MODELS(85kWh）采用了松下公司生产的7104节18650圆柱形锂离子电池，每颗电池都安装有保险、电压、电流和温度采样。最新的MODEL3淘汰了18650电池，改用近4000节松下21700电池。从松下的动力锂离子电池测试数据看，21700电池系统的能量密度达300W·h/kg，比18650电池系统的250Wh/kg提升了20%,成本下降了9%,而且质量更轻。3.锂离子动力电池2.锂离子电池分类正极材料不同正极材料钛酸锂离子电池（负极）(LTO)锰酸锂离子电池(LMO)磷酸铁锂离子电池(LFP)三元锂离子电池(NCM)能量密度理论极限（W·h/kg）80100170280标称电压（V）2.23.73.33.7循环寿命10000600-10002000-30002000安全性好较好好较差成本最高最低较低高三元锂离子电池优点：电压平台高能量密度高一致性好低温性能好三元锂离子电池缺点：热稳定性差（250℃～350℃化学成份分解）成本高（每W·h价格高出30%）安全性差循环寿命短3.锂离子动力电池1.动力电池包组成3.锂离子动力电池1.动力电池包组成并联提高电池模组的容量，串联提升电池模组的电压。电池模组进行编号，如2P5S，2个单体电池并联，再将5组串联。3.锂离子动力电池电池的串联：增加电池的电压；电池的并联：增加电池的容量；电池的复联：增加电压和容量。项目参数标称容量（Ah）150标称电压（V）346工作电压范围（V）266-408.5总能量（kWh）51.9成组方式95S1P重量（kg）384尺寸（L×W×H）（mm）1985×1080×287充电功率(kW)