新能源汽车技术课件3.3电动汽车常用动力电池

新能源汽车技术三、认识新能源汽车动力电池1知识回顾2“三电”系统？目录

三、认识新能源汽车动力电池3.1动力电池的定义及分类3.2动力电池的主要性能指标

3.3电动汽车常用动力电池

3.4动力电池管理系统的功能和结构3.5动力电池的充电方法

3目录

三、新能源汽车的动力电池及管理系统

3.1动力电池的定义及分类3.2动力电池的主要性能指标

3.3电动汽车常用动力电池

3.4动力电池管理系统的功能和结构3.5动力电池的充电方法

43.3电动汽车常用动力电池5动力电池组结构×n=×n=×n=单体蓄电池蓄电池模块蓄电池包蓄电池系统电池箱3.3电动汽车常用动力电池6铅酸电池是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。1、铅酸蓄电池3.3电动汽车常用动力电池71、铅酸蓄电池1）极板组极板组是电池的核心部分，蓄电池的充放电过程是靠极板上的活性物质与电解液的电化学反应来实现的。正极板上活性物质是二氧化铅，负极板上的活性物质为海绵状铅。极板组基本结构隔板2）隔板隔离正、负极板，防止短路，作为电解液的载体。3）电解液

电解液又称电解质主要作用是参与电化学反应，是铅酸电池的活性物质之一。4）外壳蓄电池的外壳是用于盛装极板组和电解液的。5）安全阀位于电池顶部，起到安全、密封、防爆等作用。3.3电动汽车常用动力电池81、铅酸蓄电池工作原理铅酸蓄电池的电化学反应原理：充电时，将电能转化为化学能在电池内储存起来；放电时，将化学能转化为电能供给外系统。蓄电池中发生的化学反应是可逆的。铅酸蓄电池正极板上的活性物质是二氧化铅（ＰｂＯ２），负极板上是海绵状的纯铅（Ｐｂ），电解液是硫酸水溶液（Ｈ２ＳＯ４）。3.3电动汽车常用动力电池91、铅酸蓄电池特点01优点03应用02缺点1）价格低廉2）比功率高3）浮充寿命长4）使用安全5）再生率高1）汽车和摩托车行业2）工业电力系统3）电动汽车和电动自行车行业1）比能量低2）循环寿命短3）自放电，过充电时有大量气体产生4）供电不稳定5）使用寿命短6）污染严重3.3电动汽车常用动力电池10镍氢电池是20世纪90年代发展起来的一种新型蓄电池。2、镍氢电池丰田普锐斯用镍氢动力蓄电池组它的正极活性物质主要由氢氧化镍制成，负极活性物质主要由储氢合金制成，用氢氧化钾作为电解质，是一种碱性蓄电池。4.3电动汽车常用动力电池11工作原理2、镍氢电池充、放电时负极反应为：正极反应为：总反应为：3.3电动汽车常用动力电池122、镍氢电池特点01优点02缺点1）功率性能好2）低温性能好3）循环寿命长4）无污染1）电池的热效应2）蓄电池比能量较低3）标称电压低4）高温充电性差5）自放电大6）材料成本高5）耐过充、过放6）应用比较成熟7）管理系统相对简单8）具有较高的回收价值3.3电动汽车常用动力电池13锂离子电池一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料、石墨为负极材料、使用非水电解质的电池。锂离子蓄电池根据正极材料的不同，分为磷酸铁锂蓄电池、锰酸锂蓄电池、钴酸锂蓄电池以及三元材料锂离子蓄电池等。3、锂离子蓄电池锂离子动力蓄电池组3.3电动汽车常用动力电池143、锂离子蓄电池基本结构锂离子蓄电池由正极材料、负极材料、电解液、隔膜和导电材料等组成。锂离子电池外形性状有方形和圆柱形两种。负极活性物质是由碳材料与黏合剂的混合物再加上有机溶剂调和制成糊状，并涂覆在铜基上，呈薄层状分布。隔板的功能是关闭或阻断通道的作用。电解液是以混合溶剂为主体的有机电解液。3.3电动汽车常用动力电池153、锂离子蓄电池工作原理锂离子蓄电池的工作原理：在蓄电池充电时，Li+从正极脱出，经过电解质嵌入负极。蓄电池放电时，Li+从负极脱出，经过电解质嵌入正极。锂离子蓄电池的工作原理3.3电动汽车常用动力电池163、锂离子蓄电池特点01优点03应用02缺点1）单体电池工作电压高2）比能量高3）体积比能量高4）循环寿命长5）自放电率低6）无记忆效应1）磷酸铁锂电池2）三元锂电池1）成本高2）必须有特殊的保护电路以防止过充。3.3电动汽车常用动力电池17目前使用较多的锂动力电池有以下几类，以正极材料划分：代表车型特斯拉Roadster特斯拉modelS启辰晨风比亚迪E63.3电动汽车常用动力电池18请你查阅资料，在20分钟内以小组为单位找出以下四类锂电池主要性能指标对比，并使组内每位同学都认识并认可，使用表格列在纸张上。钴酸锂锰酸锂三元材料磷酸铁锂正极材料稳定性循环寿命容量（Wh/kg）价格3.3电动汽车常用动力电池19四类锂电池主要性能指标对比：钴酸锂锰酸锂三元材料磷酸铁锂正极材料稳定性180度分解分解温度高于钴酸锂分解温度高于钴酸锂600度仍稳定循环寿命最短一般短最长容量（Wh/kg）150-160100-110150-200100左右价格中最低低低3.3电动汽车常用动力电池20钴酸锂电池——不适合做动力电池钴酸锂电池是锂离子电池正极材料的鼻祖；钴酸锂电池在3C市场中占90%的份额；核心优点是能量密度大；缺点是稳定性差。特斯拉Roadster3.3电动汽车常用动力电池21锰酸锂电池——日韩青睐日韩、欧美、国内均有企业采用；能量密度中等，价格最便宜，寿命一般，安全环保，没有专利限制；日韩系的锰酸锂电池技术领先。日产-聆风3.3电动汽车常用动力电池22磷酸酸锂电池——中国企业“弯道超车”梦想最大优点是稳定性好，寿命长；缺点是比能量低、一致性差；制作性成本高于锰酸锂，还需深入研究；国内研发热情很高，国家投入亦较大。比亚迪-E63.3电动汽车常用动力电池23三元锂电池——国际锂电池新星三元锂电池是指正极材料使用镍钴锰三种正极材料按一定比例混合搭配的锂电池；能量密度最高；安全性差，但优于钴酸锂；特斯拉ModelS3.3电动汽车常用动力电池24车用动力电池主流之争——磷酸铁锂VS三元锂电池？请以小组为单位讨论并查询相关资料，可以从哪些指标来PK两种动力电池的性能特点？写在纸张上，写完即可上交（10分钟内完成）。3.3电动汽车常用动力电池25车用动力电池主流之争——磷酸铁锂VS三元锂电池？政策补贴、耐高温、耐低温、能量密度。3.3电动汽车常用动力电池26车用动力电池主流之争——磷酸铁锂VS三元锂电池？请以小组为单位讨论并查询相关资料，这些性能指标的特点是什么？为什么？写在纸张上，写完即可上交（15分钟内完成）。3.3电动汽车常用动力电池27车用动力电池主流之争——磷酸铁锂VS三元锂电池以磷酸铁锂电池为例,磷酸铁锂晶体中的P-O键需要达到700-800摄氏度才会发生分解,即便发生猛烈撞击、针刺和短路的情况,也不会释出氧分子,也就不会产生剧烈的燃烧。与此相比较的三元锂电池,其内部达到250-300摄氏度就会发生分解,遇到电池中可燃的电解液和碳材料,产生的热量进一步加剧分解,从而发生爆燃的情况,这种不稳定性也让三元锂电池在热管理上需要达到较高的要求。耐高温性视频3.3电动汽车常用动力电池28车用动力电池主流之争——磷酸铁锂VS三元锂电池补贴VS能量密度3.3电动汽车常用动力电池29车用动力电池主流之争——磷酸铁锂VS三元锂电池冒险选择三元锂？18650三元锂电池，能量密度达到232Wh/kg;磷酸铁锂电池一直徘徊在170-190Wh/kg左右。空间性和续航能力的提升3.3电动汽车常用动力电池30车用动力电池主流之争——磷酸铁锂VS三元锂电池耐低温性磷酸铁锂电池在零下20摄氏度时电池容量仅为常温下的53%,三元锂电池表现尚可,能达到常温下的70%。在耐低温性方面,三元锂电池确实更有优势,相当于抵消了自身耐高温性不足的缺点。3.3电动汽车常用动力电池31车用动力电池主流之争——磷酸铁锂VS三元锂电池转折点比亚迪刀片电池——电池结构设计创新直接把电芯宽度无限拉长，厚度做薄，做成90厘米甚至快1米的超长电芯，像刀片一样。效果续驶里程达到了三元锂电池同等水平，首款搭载刀片电池的车型比亚迪汉EV，综合工况下的续航里程已经达到了605公里；顺利通过“针刺测试”。视频3.3电动汽车常用动力电池32车用动力电池主流之争——磷酸铁锂VS三元锂电池转折点特斯拉无钴电池——宁德时代特斯拉中国版Model3系列搭载宁德时代生产的磷酸铁锂电池。实质采用CTP技术设计的磷酸铁锂电池。CTP技术将电芯放入设计好的电池包内，然后按照最佳的排列组合方式，组装成高效的锂电池。视频成组效率：电芯重量/体积与电池包的重量/体积之比。成组效率越高，电池包的能量密度和体积密度越高，性能就越强。3.3电动汽车常用动力电池33新技术——叠片工艺锂电池1.0时代是由日本索尼公司缔造,其推出的卷绕工艺锂电池广泛应用于手机、相机、笔记本电脑等3C消费电子领域。锂电池2.0时代即传统卷绕电池时代,该电池相比索尼时代已经有很大进步,并开始被应用于汽车上,但本质上也是3C锂电池的改进版。接下来,动力电池将进入3.0时代,即动力电池叠时代——以高速叠片工艺应用为鲜明特征的全新锂电池时代。相比于1.0、2.0时代的电池,3.0时代的电池具有安全性高、能量密度高、循环寿命高等“三高”优势,同时可匹配电动汽车对电池大尺寸、大容量的明确需求,有“下一代动力电池