新能源汽车动力电池原理（教案）

新能源汽车动力电池原理项目三：新能源汽车充电系统保养课程名称：《新能源汽车维护与保养》项目三：新能源汽车充电系统保养新能源汽车动力电池原理动力电池是新能源汽车上的核心部件，动力电池的发展是新能源汽车发展的前提和基础。生命高于一切，安全重于泰山！思政洞察要对新能源汽车动力电池进行保养，你知道动力电池结构原理吗？新能源汽车动力电池原理动力电池是纯电动汽车的动力源，主要为整车提供稳定的能量,是整车的动力来源其综合性能直接影响整车的续航里程。动力电池主要用于接收和存储由外置充电装置和制动能量回收装置提供的电能。通过高压配电模块连接电池组件，为驱动电机、空调压缩机、空调加热器、DC-DC转换器等用电设备提供电能。

项目三：新能源汽车充电系统保养动力电池图1.概述新能源汽车动力电池原理由于动力电池类型比较多，下面以锂离子动力电池进行介绍。锂离子电池结构：锂离子电池基本都由正极、负极、电解质及隔膜组成，如图所示，另外加上正负极引线、安全阀、正温度控制端子(PTC)、电池壳等。

项目三：新能源汽车充电系统保养锂离子电池图2.锂离子动力电池结构组成新能源汽车动力电池原理（1）正极锂离子电池正极材料常采用能使锂离子较为容易地嵌入和脱出，并能同时保持结构稳定的过渡金属氧化物。在充、放电循环过程中，锂离子会在金属氧化物的电极上进行反复的嵌入和脱出反应，作为嵌入式电极材料的金属氧化物，依其空间结构的不同可分为三种类型。1）层状化合物2）尖晶石型结构3）橄榄石型结构

项目三：新能源汽车充电系统保养锂离子电池图2.锂离子动力电池结构组成新能源汽车动力电池原理（2）负极负极材料是决定锂离子电池综合性能优劣的关键因素之一，比容量高、容量衰减率小、安全性能好是对负极材料的基本要求。通常采用的负极材料有：1）碳材料2）氧化物负极材料3）金属基合金类负极材料

项目三：新能源汽车充电系统保养锂离子电池图2.锂离子动力电池结构组成新能源汽车动力电池原理（3）电解质电解质--般采用溶解有锂盐的有机制剂，可分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池两大类。它们的主要区别在于电解质的状态不同，液态锂离子电池使用的是液体电解质，而聚合物锂离子电池则以聚合物电解质来代替。不论是液态锂离子电池还是聚合物锂离子电池，它们所用的正负极材料都是相同的，工作原理也基本一致。

项目三：新能源汽车充电系统保养锂离子电池图2.锂离子动力电池结构组成新能源汽车动力电池原理虽然锂离子电池种类繁多，但工作原理大致相同。目前常用磷酸铁锂和镍钴锰酸锂三元材料。这些材料的分子形成了纳米等级的细小晶体格子结构，可用来嵌入储存锂原子。即便是电池外壳破裂，接触氧气，也会因氧分子太大，进人不了这些细小的晶体格子内，使得锂原子不会与氧气接触而剧烈反应导致爆炸。锂离子电池的这种结构，使得在获得高容量密度的同时，也达到安全的目的。锂离子电池充电时，正极的锂原子会丧失电子，在有外电路连接的情况下，就会形成电流，此时锂原子氧化为锂离子并经由电解液游到负极去，进入负极的储存晶格，并获得一个电子，还原为锂原子。放电时，整个过程相反。为了防止电池的正负极直接碰触而短路，电池正负极之间加上一层带有微孔的有机隔膜。有机隔膜微孔直径只允许锂离子往复通过，由于电子直径比锂离子直径大，不能通过隔膜。隔膜还可以在电池温度过高时，自动关闭微孔，让锂离子无法穿越，防止危险发生。

项目三：新能源汽车充电系统保养锂离子电池图3.锂离子动力电池工作原理新能源汽车动力电池原理1）充电过程锂离子电池的充电过程如图所示。充电时，锂离子电池正极材料上的锂分成锂离子和电子，电子通过外部电路跑到负极上，Li+从正极脱嵌进入电解液里，穿过隔膜上弯弯曲曲的小洞，嵌入到达晶状体结构负极，与外部跑过来的电子结合在一起，导致负极处于富锂状态。

项目三：新能源汽车充电系统保养锂离子电池充电原理图3.锂离子动力电池工作原理新能源汽车动力电池原理2）放电过程锂离子电池的放电过程如图所示。电池放电时，电子和Li+同时行动，电子从负极经过外电路导体跑到正极，Li+从晶状体结构