新能源汽车电池工程师笔试试题

新能源汽车电池工程师笔试试题一、填空题（每题3分，共15分）根据GB/T31486-2015《电动汽车用动力蓄电池安全要求及试验方法》，动力蓄电池模组在进行挤压试验时，挤压变形量达到______%或挤压力达到100kN时停止挤压。锂离子电池中，电解液的主要成分一般包含有机溶剂、锂盐和______。电池管理系统（BMS）中，用于估算电池剩余电量（SOC）的安时积分法，其基本原理是对______进行时间积分。新能源汽车电池包在进行IP防护等级测试时，IP67中的“7”表示防止浸水时水的侵入，在水深______米下持续30分钟，性能不受影响。三元锂离子电池正极材料中，常见的NCM811型号，其数字代表的元素比例为镍：钴：锰=______。二、选择题（每题4分，共20分）以下关于电动汽车用动力蓄电池循环寿命测试标准，描述正确的是（）A.GB/T31484-2015规定，当电池容量衰减至初始容量的70%时，认为达到循环寿命终止B.GB/T31484-2015规定，当电池容量衰减至初始容量的80%时，认为达到循环寿命终止C.GB/T31484-2015规定，当电池容量衰减至初始容量的90%时，认为达到循环寿命终止D.GB/T31484-2015规定，当电池容量衰减至初始容量的60%时，认为达到循环寿命终止锂离子电池在过充情况下，可能发生的最严重安全问题是（）A.电池容量降低B.电池内阻增大C.热失控引发起火爆炸D.电池电压下降以下哪种材料不属于常见的锂离子电池负极材料（）A.天然石墨B.人造石墨C.硅碳复合材料D.钴酸锂新能源汽车电池包的热管理系统中，采用液冷方式时，常用的冷却液不包含（）A.乙二醇水溶液B.硅油C.去离子水D.丙二醇水溶液依据《新能源汽车产业发展规划（2021－2035年）》，到2025年，我国新能源汽车新车销售量达到汽车新车销售总量的（）左右。A.15%B.20%C.25%D.30%三、判断题（每题3分，共15分）磷酸铁锂动力电池的能量密度一定低于三元锂离子电池。（）电池管理系统（BMS）的主要功能仅包括电池电压、电流和温度的监测。（）在进行新能源汽车电池包的跌落试验时，依据标准应从1米高度自由跌落至水泥地面。（）锂离子电池在低温环境下使用时，其充放电性能会下降，主要原因是电解液黏度增加、离子迁移速率降低。（）新能源汽车废旧动力蓄电池的回收利用活动必须严格遵守《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》。（）四、简答题（每题10分，共30分）简述GB/T38031-2020《电动汽车用动力蓄电池安全要求》中关于电池热失控防护的主要技术要求。分析锂离子电池的自放电现象产生的原因，并说明自放电对电池性能的影响。阐述新能源汽车电池包结构设计时，需要考虑的关键因素有哪些？五、论述题（20分）结合现行标准和行业发展趋势，论述如何提高新能源汽车动力电池的安全性和能量密度，并分析二者之间的矛盾与解决策略。新能源汽车电池工程师笔试试题答案一、填空题答案30添加剂充放电电流18:1:1二、选择题答案BCDBC三、判断题答案×××√√四、简答题答案GB/T38031-2020中电池热失控防护主要技术要求：首先，要求电池系统在单个电池发生热失控后，应在5分钟内不起火、不爆炸，为车内人员提供安全逃生时间；其次，电池系统应具备热失控报警功能，可通过车内报警装置或与车辆外部通信等方式，及时向用户发出热失控预警信号；另外，对于电池包的结构设计，需采用有效的隔热、防火等措施，防止热失控在电池包内蔓延，比如使用隔热材料对电池单体进行隔离等。锂离子电池自放电原因及对性能影响：自放电产生原因主要有两方面。一是电池材料自身的化学活性，正极、负极材料在电解液中并非完全稳定，会与电解液发生缓慢的化学反应，导致电量损失；二是电池内部存在微短路，由于制造工艺缺陷、杂质混入等原因，电池内部可能存在微小的导电通道，使得正负极之间发生电子迁移，造成自放电。自放电对电池性能的影响主要表现为：降低电池的储存容量，长时间自放电会使电池在未使用状态下电量显著减少；影响电池的使用性能，导致电池在使用过程中实际可用容量降低，续航里程缩短；还可能引起电池组内各单体电池的不一致性增加，影响电池组的整体性能和寿命。新能源汽车电池包结构设计关键因素：一是机械强度，需保证电池包在车辆行驶过程中承受各种振动、冲击以及碰撞时，内部电池不受损坏，要符合相关的碰撞安全标准；二是密封性和防护性，具备良好的IP防护等级，防止水、灰尘等进入电池包内部，影响电池性能和安全性；三是散热设计，合理的热管理结构设计至关重要，要确保电池在充放电过程中产生的热量能够及时散发出去，维持电池工作在合适的温度区间，可采用风冷、液冷等散热方式；四是空间布局，需充分考虑车辆底盘及其他部件的空间限制，合理布置电池单体、模组以及相关的电气和控制部件，在保证电池容量和性能的前提下，尽量减小电池包体积和重量；五是电气安全，设计合理的电气绝缘结构，防止漏电现象发生，同时要考虑电磁兼容问题，避免电池包内的电气设备对车辆其他电子系统产生干扰。五、论述题答案（一）提高新能源汽车动力电池安全性的措施优化电池材料体系：选用热稳定性好的正极材料，如磷酸铁锂材料，相比三元材料，其热分解温度更高，安全性更好；负极材料方面，采用硅碳复合材料等新型负极材料时，需优化其结构和工艺，降低因体积膨胀导致的电池内短路风险；改进电解液配方，添加阻燃剂、过充保护添加剂等，提高电解液的热稳定性和安全性。完善电池管理系统（BMS）：提升BMS对电池状态参数（电压、电流、温度等）的监测精度和实时性，采用更先进的传感器和算法；加强对电池过充、过放、过流、过热等异常状态的诊断和预警能力，及时采取有效的保护措施；优化电池均衡管理策略，确保电池组内各单体电池的一致性，降低因单体差异导致的安全隐患。改进电池结构设计：采用更安全的电池封装形式，如方形硬壳封装，相比软包封装在抗挤压、穿刺等方面具有更好的性能；加强电池包的机械防护结构设计，提高其抗碰撞、抗冲击能力；在电池包内设置有效的隔热、防火和防爆装置，防止热失控蔓延。遵循严格标准规范：严格按照GB/T38031-2020等相关标准进行电池设计、生产和测试，确保电池产品满足各项安全性能要求；加强对电池生产过程的质量控制和管理，从原材料采购、生产工艺到成品检验，每一个环节都严格把关。（二）提高新能源汽车动力电池能量密度的措施开发新型高能量密度材料：正极材料方面，研究和发展高镍三元材料（如NCM900505、NCA等），提高镍元素含量，可显著提升材料的比容量；负极材料开发高比容量的硅基负极材料，通过纳米化、复合化等技术手段，解决硅材料在充放电过程中的体积膨胀问题；探索新型电解液和隔膜材料，提高电池内部的离子传导效率和稳定性。优化电池结构和工艺：采用更紧凑的电池单体和模组设计，减少电池内部的非活性物质占比，提高空间利用率；改进电极制备工艺，提高电极的压实密度，增加活性物质负载量；优化电池的装配工艺，降低电池内阻，提高电池的充放电效率。采用先进的电池技术：研究和应用固态电池技术，固态电解质具有更高的离子电导率和更宽的电化学窗口，可有效提高电池的能量密度和安全性；探索锂硫电池等新型电池体系，其理论能量密度远高于传统锂离子电池。（三）安全性和能量密度之间的矛盾与解决策略矛盾体现：从材料角度看，高能量密度的材料往往热稳定性较差，例如高镍三元正极材料，随着镍含量增加，其能量密度提升，但热稳定性下降，在高温、过充等情况下更容易发生热失控；从结构设计角度，为提高能量密度采用更紧凑的结构，可能会导致电池散热困难，增加热管理难度，从而影响安全性；在电池工艺方面，提高电极压实密度等提升能量密度的工艺措施，可能会降低电极的循环稳定性和安全性。解决策略：在材料研发上，通过材料改性和复合技术，平衡材料的能量密度和安全性，如对高镍三元材料进行表面包覆、体相掺杂等改性处理，提高其热稳定性；