新能源汽车动力电池及管理系统检修 课件 项目一任务一 常见单体蓄电池认知

项目一单体蓄电池检修任务一常见单体蓄电池认知新能源汽车动力蓄电池及管理系统检修1任务引入Tasktointroduce工作台上放了几种不同的单体蓄电池，作为一名助理工程师，你能从电池的标签上获得哪些信息？04锂电池组不一致性03锂电池的充电方式02磷酸铁锂电池模组的结构01磷酸铁锂电池的性能优缺点目录CONTENTS05电池均衡策略新

授NewTeaching单体蓄电池的定义01按照电池的能量来源，可以将电池分为化学电池、物理电池、生物电池等三大类，分类图片如图所示。其中化学电池是利用物质的化学反应发电的电池，物理电池是利用光、热、物理吸附等物理能量发电的电池，生物电池是利用生物化学反应发电的电池。1.电池的分类单体蓄电池的定义01动力蓄电池是为电动汽车动力系统提供能量的蓄电池。2.动力蓄电池的定义单体蓄电池的定义013.蓄电池系统的结构单体蓄电池动力蓄电池箱蓄电池模块蓄电池包蓄电池系统蓄电池管理系统动力蓄电池是纯电动汽车驱动能量的唯一来源，直接关系到电动汽车的动力性能、续驶能力和安全性。从纯电动汽车成本构成看，动力蓄电池系统占据了新能源汽车成本的30%～50%。动力蓄电池技术一直影响着电动汽车实用化的进程。02动力蓄电池的发展进程动力蓄电池的发展进程021.铅酸蓄电池阀控式密封铅酸蓄电池一度成为重要的车用动力蓄电池，应用在众多欧洲和美国汽车公司开发的电动汽车（ElectricVehicle，EV）和混合动力汽车（HybridElectricVehicle，HEV）上。第一代动力蓄电池为铅酸蓄电池，主要是阀控密封式铅酸蓄电池。优点：大电流放电性能良好，价格低廉、资源丰富、废旧电池回收率高。缺点：质量比能量低，主要原材料铅有污染。动力蓄电池的发展进程022.碱性蓄电池镍氢蓄电池具有良好的耐过充、过放能力，不存在重金属污染问题，而且在工作过程中不会出现电解液增减现象，可以实现密封设计、免维护。与铅酸蓄电池和镍镉蓄电池相比，镍氢蓄电池具有较高的比能量、比功率及循环寿命。第二代动力蓄电池为碱性蓄电池，如镍镉蓄电池、镍氢蓄电池。镍镉蓄电池因存在镉污染问题，欧盟各国已禁用于动力蓄电池，镍氢蓄电池的性价比明显比铅酸蓄电池高，是目前HEV的主要动力蓄电池。动力蓄电池的发展进程023.锂离子动力蓄电池锂离子动力蓄电池具有相对较高的工作电压和较大的比能量，是镍氢蓄电池的3倍。锂离子动力蓄电池体积小，重量轻，循环寿命长，自放电率低，无记忆效应且无污染。第三代动力蓄电池为锂离子动力蓄电池，锂离子动力蓄电池的能量密度高于阀控式密封铅酸蓄电池和镍氢蓄电池，质量比能量达到200W·h/kg，单体蓄电池电压高（3.6V），待其安全问题解决以后将是最具竞争力的动力蓄电池。动力蓄电池的发展进程电动汽车用锂离子动力蓄电池是在一次性锂动力蓄电池基础上发展起来的，是目前纯电动车用动力蓄电池研发的主要方向。锂动力蓄电池是继镍氢蓄电池之后，最受研发机构和汽车厂商青睐的具有潜力的车载动力蓄电池。在锂动力蓄电池中，磷酸铁锂动力蓄电池由于比能量、比功率较三元锂动力蓄电池低，但是循环寿命长、安全性高。因此在大型纯电动汽车应用方面更具优势。锂电池大致可分为两类：锂金属蓄电池和锂离子蓄电池。锂金属蓄电池是以二氧化锰作为正极材料、用金属锂或锂合金作为负极材料，使用非水解电解质溶液的电池。02动力蓄电池的发展进程024.燃料电池燃料电池是一种使用燃料进行化学反应产生电能的装置，所用燃料包括纯氢气、甲醇、乙醇、天然气以及现在使用最广泛的汽油。按电解质的种类不同，燃料电池可分为碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、质子交换膜燃料电池等。第四代动力蓄电池为质子交换膜燃料电池和直接甲醇燃料电池，其特点是无污染，放电产物为H2O，是真正的电化学发电装置。燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料电池也有正负极和电解质等，像一个动力蓄电池，它实质上是一个“发电厂”。1.磷酸铁锂蓄电池磷酸铁锂蓄电池是一种使用磷酸铁锂（LiFePO4）作为正极材料，碳作为负极材料的锂离子蓄电池，单体标称电压为3.2V，充电截止电压为3.6V~3.65V，放电截止电压为2.5V。最大持续放电倍率为3C。常见单体蓄电池的内部结构与工作原理03常见单体蓄电池的内部结构与工作原理031.磷酸铁锂蓄电池在充放电的过程中，磷酸铁锂蓄电池正极的离子、电子得失如下：充电：放电：2.三元锂蓄电池常用的三元锂蓄电池有镍钴锰（，NCM）三元锂蓄电池和镍钴铝三元锂蓄电池（，NCA）。其中，镍元素起到提升电池能量密度的作用；钴元素能提高材料的放电容量，且能稳定电池材料结构。NCA电池中的铝元素能帮助提高电池的稳定性，还可以帮助提升镍含量，使电池具有更高的能量密度。常见单体蓄电池的内部结构与工作原理03三元锂蓄电池单体常见单体蓄电池的内部结构与工作原理032.三元锂蓄电池通常情况下我们说的三元锂蓄电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂三元正极材料的锂电池，三元复合正极材料前驱体产品，是以镍盐、钴盐、锰盐为原料，里面镍钴锰的比例可以根据实际需要调整，三元材料做正极的电池相对于钴酸锂电池安全性高。三元锂蓄电池在低温条件下表现更好，不容易出现降低续航里程的情况，而且能量密度比磷酸铁锂蓄电池更高，在同样的体积下电容量更大。三元锂单体蓄电池标称电压为3.6V，充电截止电压为4.20V～4.25V，放电截止电压为2.75V，最大持续放电倍率为1C。2.三元锂蓄电池镍钴锰三元锂蓄电池的充放电过程原理如图所示，其工作原理是依赖于的浓度差，在这一过程中，由于隔膜本生是不导电的，阻碍了正负极的电子之间传输，导致电子只能通过外电路进行流动，而锂离子却可以通过隔膜和电解液在正负极材料之间不断的嵌入和脱出，从而实现能量的转移。常见单体蓄电池的内部结构与工作原理03三元锂蓄电池内部结构常见单体蓄电池的内部结构与工作原理03

在充放电过程中，由于锂离子在正负极材料中的往复运动，锂电池也被称为“摇椅电池”。其化学表达式如下所示：放电时：正极反应：负极反应：放电时：正极反应：负极反应：放电时：正极反应：负极反应：3.钛酸锂蓄电池钛酸锂蓄电池是一种用钛酸锂作锂离子蓄电池负极材料，可与锰酸锂、三元材料或磷酸铁锂等正极材料组成2.4V或1.9V的锂离子二次电池。此外，它还可以用钛酸锂作正极，与金属锂或锂合金负极组成1.5V的锂二次电池。常见单体蓄电池的内部结构与工作原理03钛酸锂蓄电池的结构常见单体蓄电池的内部结构与工作原理03锂离子蓄电池的工作原理：内电路中，正负极中的锂离子连续嵌入和脱出；外电路中，等量电子移动产生电流和电压。钛酸锂蓄电池充放电时的反应方程式如下（正、逆反应方向分别为充、放电）：正极：负极：总反应：单体蓄电池的标识及其含义04单体蓄电池的标签上一般含有产品名称、产品型号、标称电压、标称能量、标称容量、生产厂家、充电电压等。如图所示。1.单体蓄电池标签组成

单体蓄电池组标签单体蓄电池的标识及其含义042.锂离子蓄电池标识识别根据IEC61960标准，锂离子蓄电池标识组成由3个字母后跟5个数字（圆柱形）或6个数字（方形）。二次锂电池的标识如下：第一个字母表示电池的负极材料：I表示有内置电池的锂离子，L表示锂金属电极或锂合金电极。第二个字母表示电池的正极材料：C基于钴的电极，N基于镍的电极，M基于锰的电极，V基于钒的电极。第三个字母表示电池的形状：R表示圆柱形电池，P表示方形电池。单体蓄电池的标识及其含义042.锂离子蓄电池标识识别根据IEC61960标准，锂离子蓄电池标识组成由3个字母后跟5个数字（圆柱形）或6个数字（方形）。二次锂电池的标识如下：数字：圆柱形电池型号用5位数字表示，分别表示电池的直径和高度，前两位表示直径，后两位表示高度，直径的单位为mm，高度的单位为0.1mm，直径或高度任一尺寸大于或等于100mm时两个尺寸之间应加一条斜线。单体蓄电池的标识及其含义042.锂离子蓄电池标识识别标识含义ICR18650表示一个圆柱形二次锂离子蓄电池正极材料为钴直径约18mm，高约65mmICP083448表示一个方形二次锂离子蓄电池正极材料为钴厚度约8mm，宽度约34mm，高约48mmICP08/34/150表示一个方形二次锂离子蓄电池正极材料为钴厚度约8mm，宽度约34mm，高约150mmICPt73448表示一个方形二次锂离子蓄电池正极材料为钴厚度约0.7mm，宽度约34mm，高约48mm锂离子蓄电池标识含义实

训Practicaltraining01设备及工具准备序号设备及工具名称数量1数字万用表1台2动力蓄电池分容柜1台3一个圆柱型电池1个4一个方形电池1个5游标卡尺1套实训准备02场地设备准备任务实施前需要做好场地防护准备以及检查实训场地和设备设施是否及存在安全隐患，如不正常请汇报老师并进行处理方可实施任务。（1）圆柱形电池正负极在上下表面，使用游标卡尺测量电池高度是注意不要使卡尺触碰上下面金属部分，以免造成短路。（2）将单体蓄电池放置在分容柜上，注意选择正确的仓位以及单体蓄电池正负极朝向。（3）如遇单体蓄电池正负极标识不清晰，须先使用万用表测量，以确定正负极。（4）分容柜不支持串联充放电，使用分容柜进行充放电时，注意设置电池保护参数。（5）单体蓄电池充电和放电各存在电压上限和下限，不同类型电池一般不尽相同，充电时注意根据实际情况进行调整。03安全防护准备04实训记录单体蓄电池的辨识序号步骤记录完成情况1圆柱型电池的识别圆柱型电池的型号标注方法一般是直径*高度*电池类型；部分圆柱型电池型号标注不清晰的电池可通过游标卡尺进行测量直径和高度来判定型号

已完成□未完成□2方型电池的识别方型电池的6个数字分别表示电池的厚度、宽度和高度，单位毫米。使用游标卡尺对方形电池底边厚度、宽度和高度分别测量

已完成□未完成□3判定电池正负极方形电池的正负极在电池的上表面，标有正极，负极标示。圆柱型电池未标注正负极，一般上表面为正极有凸起，下表面为负极。如遇特殊电池，可使用万用表测量正负极

已完成□未完成□04实训记录单体蓄电池的辨识4使用万用表检测电池的正负极使用万用表测量圆柱型电池和方形电池的正负极，万用表调至电压挡，红黑表笔分别接触圆柱型电池下上表面或方形电池上表面凸起，则测得电池电压为正数，则证明红表笔接触的为正极，黑表笔接触的为负极。否则相反.

已完成□未完成□质检意见原因：已完成□未完成□04实训记录搭建单体蓄电池基础的充电电路序号步骤记录完成情况1放置单体蓄电池时查看标示，方形电池正极朝外

已完成□未完成□2启动仓位开关。可看到通道一有电压，证明接触良好，电池安装正确

已完成□未完成□3长按通道一，出现圆形光圈后松开，点击启动，调整出设置界面

已完成□未完成□04实训记录搭建单体蓄电池基础的充电电路4单体蓄电池常规充电方式有三种，分别是恒流充电，恒压充电和恒功率充电。需要对这三种充电方式在电池的容量、充电电压值和充电功率的基本认知

已完成□未完成□5随着充电时间增加，可直观看见电池电压上升，但是充电电流始终保持不变，充电电压和充电电流的乘积恒为固定值，达到截止固定电压时，充电截止

已完成□未完成□质检意见原因：已完成□未完成□04实训记录搭建单体