新能源汽车镍氢电池课程教学设计

新能源汽车镍氢电池课程教学设计一、任务引入（时间：5分钟）【知识回顾】1.新能源汽车电池的类型、基本原理和性能参数2.新能源汽车对动力电池的要求。【任务分析】本次课学习内容包括镍氢电池的结构、原理和主要材料及充放电特性和优缺点。【目标要求】1.掌握镍氢电池的工作原理2.掌握镍氢电池正负极材料的要求【教学活动设计】教师活动：创设情境，展示教具；学生活动：体会场景，感知实物。二、知识准备（时间：40分钟）【相关知识】1.导入新课镍氢蓄电池是一种绿色镍金属电池，它的正负极分别为镍氢氧化物和储氢合金材料，不存在重金属污染问题，且其在工作过程中不会出现电解液增减现象，蓄电池可以实现密封设计。镍氢蓄电池在比能量、比功率及循环寿命等方面都比镍镉蓄电池有所提高，使用镍氢蓄电池的电动汽车一次充电后的续驶里程曾经达到600km，目前在欧美已实现批量生产和使用。下面我们一起进入镍氢电池的学习。2.讲授新知识引导问题：镍氢蓄电池的结构特点及用用情况？教学开展：设置问题引导学生自学，并答疑提问和学生一起总结。一、镍氢电池简介镍氢电池是20世纪90年代发展起来的一种新型电池。它的正极活性物质主要由镍制成，负极活性物质主要由储氢合金制成，是一种碱性蓄电池。镍氢电池具有高比能量、高功率、适合大电流放电、可循环充放电、无污染等优点，被誉为“绿色电源”。二、镍氢电池结构镍氢电池可以分为方形（左下图）和圆形（右下图）两种类型。镍氢蓄电池主要由正极、负极、极板、隔板、电解液等组成。隔板采用多孔维尼纶无纺布或尼龙无纺布等。为了防止充电过程后期蓄电池内压过高，蓄电池中装有防爆装置。三、镍氢电池的工作原理镍氢电池正极是活性物质氢氧化镍，负极是储氢合金，用氢氧化钾作为电解质，在±极之间有隔膜，共同组成镍氢单体电池。在金属铂催化作用下，完成充电和放电可逆反应。四、镍氢电池正极材料镍氢电池的正极以质量轻、孔隙率高的泡沫镍作为电极基体，起导电和电极骨架的作用，泡沫镍的使用可增加电池容量。正极的活性物质是平均粒径为10～20μm的Ni（OH）2粉末，由于纯Ni（OH）2的导电性很差，通常在Ni（OH）2粉末中加入一定量的导电物质如CoO、镍粉、石墨或乙炔黑等来增加活性物质的导电性。粉料混合均匀后加入一定浓度的黏结剂调成膏糊状，然后涂至泡沫镍基体中，再经烘干、压片制成镍电极。五、镍氢电池负极材料镍氢电池负极材料为储氢合金，在充电和放电过程中发生吸氢和放氢反应，涉及电极表面电化学及体相扩散过程。特别是在大电流或高温工作时，储氢电极对镍氢电池的性能有重要影响。六、镍氢电池充放电特性1.充电特性充电特性与充电电流大小有关。充电电流越大（充电速度越快），电池充电电压越高，越早地达到充电截止电压，能充人的电量越少，充电效率也越低。2．放电特性下图为镍氢电池的放电特性图。在刚开始放电时，电压快速下降，后缓慢下降，在接近放电终了时，放电电压又急剧下降。另外，放电电流越大，放电电压越低，越早地到达放电终止电压，放电时间越短，能放出的容量越小。七、镍氢电池的优缺点1、优点（1）比能量达50～70Wh/kg，比功率达150～300W/kg。（2）使用寿命较长，循环充放电达1000次。（3）耐过充、过放电能力较强。（4）绿色环保，无铅、镉等对人体有害金属的污染。（5）使用温度范围宽，可以在-23～55℃下正常工作。2、缺点（1）自放电损耗较大，月损失20%～40%。（2）对温度敏感，温度对放电电压和容量有较大影响。（3）目前成本较高，是铅酸电池价格的5倍以上。（4）单体电池电压较低，为1.2V。【教学活动设计】教师活动：讲授知识，讲演结合；学生活动：理解结构、原理、性能。三、任务实施（时间：30分钟）【任务实施】镍氢电池的检测1.基本设备一块镍氢电池。2.操作步骤镍氢电池的结构特点、性能参数检测。3.具体操作【步骤一】示范操作【步骤二】学生操作训练或课堂实践4.适任评估对任务效果进行检验评价。1.评估要素结合能力要求2.评估标准①操作准确、熟练（100％×满分）；②操作准确、较为熟练（80％×满分）；③熟练程度一般、能完成操作（60％×满分）；……【教学活动设计】教师活动：示范操作，突出要领；学生活动：工学结合，学做合一。四、项目拓展（时间：10分钟）镍氢电池的应用现状。五、课堂总结（时间：5分钟）【任务总结】本次课学习内容包括镍氢电池的结构、原理和主要材料及充放电特性和优缺点。【教学活动设计】教师活动：知识归纳；学生活动评价