新能源汽车电池及管理系统电子教案 1.6 锂离子电池技术分析

课题名称1.6锂离子电池技术分析授课时数2教学目标知识目标：熟悉锂电池的结构；了解锂电池的工作原理；熟悉典型锂电池的结构；熟悉锂电池的最新技术及特点。能力目标：能描述锂电池的结构；能描述锂电池的工作原理；能描述典型锂电池的结构；锂电池的最新技术及特点。素质与思政目标：树立安全意识，6S管理意识；2.养成关注和自主学习电池新技术的习惯；3.树立爱护锂离子电池部件的意识。教学重点熟悉锂电池的结构教学难点熟悉锂电池的结构；教学方法讲授法、讨论法课型理论教具（含电教设备）PPT授课后记教学过程一、复习旧知（3分钟）二、导入新课（3分钟）新能源汽车常用的锂电池有三元锂电池和磷酸铁锂电池。三元锂电池能量密度高被大部分纯电动汽车采用，最典型的车型为特斯拉Model系列车型。磷酸铁锂电池有安全性能好、容量大、寿命长、无污染等优点，以比亚迪纯电汽车为代表，越来越多新能源汽车搭载磷酸铁锂电池，比亚迪公司推出刀片磷酸铁电池后，越来越多的新能源汽车有使用磷酸铁锂电池的意愿，因此，作为新能源汽车维修企业的技术人员，应掌握锂电池技术，能对锂电池的技术进行分析。讲解新知（20分钟）（一）锂离子电池单体的类型和结构（1）锂离子电池的类型按形状不同常用的有圆柱形、方形、软包电池；按材料不同常用的有三元锂电池和磷酸铁锂电池。三元锂电池用镍钴铝或镍钴锰做正极材料，磷酸铁锂电池用磷酸铁锂做正极材料。两种电池的负极都是用石墨做负极材料，如下图所示。三元锂电池单体与磷酸铁锂电池单体外形及区别（2）锂离子电池单体的基本结构锂电池单体的基本结构如下图所示。（3）典型锂离子动力电池组技术分析1）特斯拉Model3电池组内部结构特斯拉Model3电池模组特斯拉Model3电池组高压配电盒电池单体2017年下半年开始，特斯拉Model3用21700-4300mAh-3.6V三元锂电池做电芯单体，电池包总容量不同，所搭载的电芯总数不同，总容量80.5kWh长里程版电池由4416个电芯组成电池包。电池砖（Brick）特斯拉Model3长里程版电池把46个电芯通过集电器和熔断器相互并联成一块电池砖，整个电池包由96块电池砖构成。③电池模组Model3电池模组的构成：21700电池单体→96块电池砖→4个电池模组。④电池高压热熔断器Model3电池组高压热熔断器安装在电池组前端PCS（电源转换系统）旁边，如图所示。高压热熔断器用来保护高压电路，防止电路过载。电池模组内每节电池还有熔断器连接，以防止单节电池过热影响电池组。Model3高压热熔断器比亚迪e5动力电池结构比亚迪一般磷酸铁锂电池的结构②比亚迪刀片电池结构比亚迪汉EV的电池电芯额定电压3.2V，单体能量0.44kWh，电池包额定容量138.5Ah，额定电压为569.6V，整个电池包至少由178块电芯串联组成刀片电池，电芯的长度大约为400~2000mm，电芯按阵列方式排布固定在托盘上，下方有护板，上方有冷却板，如图所示。刀片磷酸铁锂电池的结构特点：安全性能增强，能有效通过扎针科学试验；单位体积能量密度大；续航里程较长；电池价格下降。刀片电池的价格比相同容量和功率的电池下降30%以上。降温工艺性能好。刀片电池比传统磷酸铁锂电池更薄，散热效果更好。（二）锂电池电池的工作原理虽然锂离子电池种类较多，但其工作原理大致相同。充电时，锂离子从正极材料中脱嵌，经过隔膜和电解液，嵌入到负极材料中，放电以相反过程进行。课堂练习（10分钟）1.描述锂电池的结构；2.描述锂电池的工作原理；3.描述典型锂电池的结构；4.描述锂电池的最新技术及特点。四、课堂考核（10分钟）1.考核内容描述典型锂电池的结构2.考核方法教师