新能源汽车动力蓄电池系统构造与检修 教案-项目三任务3-1 铅酸蓄电池认知

课题任务3-1铅酸蓄电池认知课时4课时（180min）教学目标知识技能目标：（1）掌握铅酸蓄电池工作原理、结构组成及特点（2）掌握影响铅酸蓄电池寿命的因素（3）能正确检查新能源汽车铅酸蓄电池素质目标：（1）培养学生的爱国主义精神和创新精神，立志科技报国（2）培养学生“敬、精、专、创”的工匠精神教学重难点教学重点：掌握铅酸蓄电池工作原理、结构组成及特点；掌握影响铅酸蓄电池寿命的因素教学难点：正确检查新能源汽车铅酸蓄电池教学方法情景模拟法、问答法、理实一体化教学法教学用具电脑、投影仪、多媒体课件、教材教学过程主要教学内容及步骤课前任务【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，组织学生下载“任务工单——铅酸蓄电池认知”，并根据任务工单进行组内分工，同时提醒同学通过超星APP或其他学习软件，收集新能源汽车铅酸蓄电池检查的相关资料，并进行了解【学生】提前上网观看相关资料，熟悉教材考勤【教师】使用超星APP进行签到【学生】按照老师要求签到互动导入【教师】讲述“帝豪EV450辅助蓄电池亏电，车辆无法起动的故障”案例，并提出问题如何对新能源汽车铅酸蓄电池进行检查？【学生】聆听、思考、讨论、回答传授新知【教师】通过大家的发言，引入新的知识点，讲解新能源汽车铅酸蓄电池工作原理、结构组成及特点、铅酸蓄电池的应用及发展以及影响铅酸蓄电池寿命的因素等内容铅酸蓄电池作为发展历史最悠久的动力蓄电池，1859年由法国科学家普兰特发明，1881年法国人发明的电动汽车就是以铅酸蓄电池作为动力的。铅酸蓄电池技术成熟、性能可靠、成本低廉、维护方便，在储能电源、起动电源等领域大量应用，部分电动汽车也采用铅酸蓄电池作为主能量源。1．铅酸蓄电池工作原理1）放电原理【教师】通过多媒体播放“铅酸蓄电池放电过程工作原理”动画视频，并进行讲解蓄电池的放电过程是化学能转变为电能的过程。放电时，正极板上的PbO2和负极板上的Pb，都与电解液中的H2SO4反应生成硫酸铅（PbSO4），沉附在正、负极板上。电解液中H2SO4不断减少，密度下降。正极化学反应为：负极化学反应为：电池总反应为：2）充电原理【教师】通过多媒体播放“铅酸蓄电池充电过程工作原理”动画视频，并进行讲解蓄电池充电过程是电能转换为化学能的过程。充电时，正、负极板上的PbSO4还原成PbO2和Pb，电解液中的H2SO4增多，密度上升。正极的化学反应为：负极的化学反应为：2．铅酸蓄电池的内部结构一个正极板和一个负极板组合成极板组，在正负极板中间插入一隔板，加入稀硫酸的电解液，这样便组成了一个单格电池。由于单格电池电量有限，实际上铅酸蓄电池都是由多个单格电池组成的。1）极板与极板组【教师】通过多媒体展示“铅酸蓄电池的结构”图片，并进行讲解极板是蓄电池的核心部分，极板分正极板和负极板，极板做成栅架（网架）形式，上面附满活性物质。正极板上活性物质为二氧化铅（PbO２）呈棕红色；负极板上活性物质为海绵状纯铅（Pb），呈青灰色。电池的充电和放电，就是靠正、负极板上活性物质与硫酸溶液的化学反应来实现的。2）隔板【教师】通过多媒体展示“铅酸蓄电池的结构”图片，并进行讲解隔板的作用是把正、负极板隔开，防止正、负极板互相接触造成短路。隔板要耐酸、具有多孔性，以利于电解液的渗透。常用的隔板材料有木质、微孔橡胶和微孔塑料等。微孔塑料隔板孔径小、孔率高、成本低，因此被广泛采用。3）电解液【教师】通过多媒体展示“铅酸蓄电池的结构”图片，并进行讲解电解液是蓄电池内部发生化学反应的主要物质，蓄电池电解液是用纯净硫酸和蒸馏水（去离子水）按一定比例配制而成的。电解液的纯度和密度对电池容量和寿命有重要影响。电解液中硫酸密度高，可增强化学反应，提高电动势。冬季还可避免电解液冻结。但密度过高，会使极板腐蚀作用加快，缩短极板与隔板的使用寿命。电解液的比重一般为1.24～1.28（20℃）。气温高的地区或季节，应采用较低密度；气温低的地区或季节，应采用较高密度。4）外壳【教师】通过多媒体展示“铅酸蓄电池的结构”图片，并进行讲解外壳用硬橡胶或塑料制成。内用间隔分隔成几个单格，每个单格内放入极板组和电解液便组成一个单格电池。壳的底部有凸起的筋条（突棱）用来放置极板组。各单格电池极板组的正、负极柱，用联条接成串联，即一个单格电池的正极柱和相邻单格电池的负极柱相连。加液口上有盖，盖上有通气孔，它们应保持畅通，以防外壳内气体增多而把外壳胀裂。3.铅酸蓄电池的特点1）优点【教师】通过多媒体展示“铅酸蓄电池的特点”图片，并进行讲解电压为2.0V，常用电池中电压最高；价格低廉；可制成各容量、各形状的蓄电池；高倍率放电性能良好，可用于发动机起动；高、低温性能良好，可在-40-60℃条件下工作；易于浮充使用，没有记忆效应；易于识别荷电状态；电能效率高达60%。2）缺点【教师】通过多媒体展示“铅酸蓄电池的特点”图片，并进行讲解比能量低；使用寿命短，使用成本高；充电时间长；存在铅污染。4．铅酸蓄电池的应用【教师】通过多媒体展示“铅酸蓄电池的应用”图片，并进行讲解（1）电动自行车铅酸蓄电池，尤其是阀控式密封铅酸蓄电池以其低价、安全等优势，成为电动自行车、电动摩托和低速短途纯电动车的首选。（2）电动牵引车电动牵引车是制造工厂、物流中心等搬运产品时的常用运输工具，主要采用富液管式铅酸蓄电池或胶体阀控式密封铅酸蓄电池作为动力电源，具有无污染、无噪声的优点，尤其是在需要举升重物时，铅酸动力蓄电池还可以起到配重作用。（3）低速电动车与电动乘用车总部设在美国的先进铅酸蓄电池联合会一直致力于铅酸蓄电池在纯电动汽车和混合动力电动汽车上的应用研究，并取得了突破性进展。（4）电动大客车及其他应用铅酸蓄电池作为能量来源在大巴车上也有一定的应用。例如株洲时代集团公司研发的TEG6120EV-2型电动大客车采用水平铅酸蓄电池作为动力电源，其工作电压为384V。【教师】布置任务请调研市面上3款铅酸蓄电池的应用实物，阐述铅酸蓄电池技术的发展现状。【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答5.铅酸蓄电池的回收【教师】通过多媒体展示“铅酸蓄电池的回收”图片，并进行讲解铅酸蓄电池中的硫酸以及铅、镍等重金属会对环境产生污染，这成为限制铅酸蓄电池发展和应用的一个重要因素。例如，铅主要作用于神经系统、造血系统、消化系统和肝、肾等器官，能抑制血红蛋白的合成代谢，还能直接作用于成熟红细胞。铅对婴幼儿毒害很大，会导致儿童身体发育迟缓。随着社会各界对环境保护的重视，铅酸蓄电池回收问题显得越来越重要，目前已经形成了完善的工艺，常用的有火法冶金、湿法冶炼、固相电解还原等方法。6．铅酸蓄电池的发展【教师】通过多媒体播放“铅酸蓄电池的发展”视频，并进行讲解铅酸蓄电池自1859年发明以来，其使用和发展已有100多年的历史，广泛用作内燃机汽车的起动动力源。作为电动汽车动力源的铅酸蓄电池在比能量、深放电循环寿命、快速充电等方面不能很好地满足电动汽车的要求。为了解决电动汽车用铅酸蓄电池这三大技术难题，国际铅锌组织于1992年联合62家世界著名铅酸蓄电池厂家成立了先进铅酸蓄电池研制联盟，共同研制电动汽车用铅酸蓄电池。先进铅酸蓄电池研制联盟开发的铅酸蓄电池的各项性能均取得了明显的提高。铅酸蓄电池作为纯电动汽车动力源，在比能量、深放电循环寿命、快速充电等方面均比镍氢动力蓄电池、锂离子动力蓄电池差，不适用于电动轿车。但由于其价格低廉，国内外将它的应用定位在速度不高、路线固定、充电站设立可以规划的车辆上。7．影响铅酸蓄电池寿命的因素1）放电深度【教师】通过多媒体展示“影响铅酸蓄电池寿命的因素”图片，并进行讲解放电深度即使用过程中放电到什么程度开始停止，100%深度指放出全部容量。铅酸蓄电池寿命受放电深度影响很大，设计考虑的重点就是深循环使用、浅循环使用还是浮充使用，若把浅循环使用的电池用于深循环使用，则铅酸蓄电池会很快失效。正极活性物质二氧化铅本身互相结合不牢，放电时生成硫酸铅，充电时又恢复为二氧化铅，硫酸铅的摩尔体积比氧化铅大，放电时活性物质体积膨胀。2）过充电程度【教师】通过多媒体展示“影响铅酸蓄电池寿命的因素”图片，并进行讲解过充电时有大量气体析出，这时正极板活性物质遭受气体的冲击，这种冲击会促进活性物质脱落。此外，正极板栅合金也遭受严重的阳极氧化而腐蚀，所以电池过充电会使应用期限缩短。3）温度的影响【教师】通过多媒体展示“影响铅酸蓄电池寿命的因素”图片，并进行讲解铅酸蓄电池寿命随温度升高而延长。在109℃~35℃,每升高19℃，增加5~6个循环；在35℃~45℃，每升高1℃，可延长寿命25个循环以上；高于50℃，则因负极硫化容量损失而降低了寿命。电池寿命在一定温度范围内随温度升高而增加，是因为容量随温度升高而增加。如果放电容量不变，则在温度升高时，其放电深度降低，循环寿命延长。4）硫酸浓度的影响【教师】通过多媒体展示“影响铅酸蓄电池寿命的因素”图片，并进行讲解硫酸密度的增加，虽对正极板容量有利，但电池的自放电增加，板栅的腐蚀加速，也促使二氧化铅的松散脱落。随着蓄电池中使用硫酸密度的增加，循环寿命下降。5）放电电流密度的影响【教师】通过多媒体展示“影响铅酸蓄电池寿命的因素”图片，并进行讲解随着放电电流密度的增加，电池的寿命降低。这是因为在大电流密度和高酸浓度条件下，正极二氧化铅松散脱落。【教师】随机邀请学生完成以下任务请用自己的话，简述铅酸蓄电池在维护保养时需要注意哪些问题？【学生】聆听、思考、回答【教师】总结学生的回答【学生】聆听、思考、理解、记忆实践应用【教师】带领学生到实操间进行实践操作1．准备工作（1）实训场所：理实一体化实训室。（2）工具及设备：拆装专用工具、防护用具等。（3）台架/车辆：帝豪EV450。（4）辅助资料：车辆维修手册、教材等。2．操作步骤【教师】通过多媒体展示图片，并进行讲解1）关闭点火开关，拔下钥匙2）观：观察、观看蓄电池的外观看：看蓄电池的真伪；看蓄电池的壳体老化程度（塑料壳）；看蓄电池的生产批次；看蓄电池底部是否有脱落物质；看蓄电池正负电池头是否松动或漏夜看电解液的颜色是否正常；看正负极板膨胀程度（是否达到正常的使用期）；看工作栓及中隔的颜色（判断有过过充电情况）闻：闻蓄电池的气味是否正常；3）测：测量蓄电池的开路电压；测量蓄电池的单体电压；测量蓄电池的密度；测量蓄电池的放电电压（利用放电叉测量）；测量蓄电池的放电电流（在有条件情况下）4）根据铅酸蓄电池实训台架的功能演示，完成铅