1、新能源汽車動力蓄電池系統(tǒng)第2章 新能源汽車動力蓄電池系統(tǒng)第2章 2.1 汽車動力蓄電池編碼規(guī)則 國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T 340142017于2017年12月發(fā)布，2018.2.1開始執(zhí)行。2.1.1 動力蓄電池代碼結(jié)構(gòu)2.1 汽車動力蓄電池編碼規(guī)則2.1.2 代碼結(jié)構(gòu)表示方法1. 廠商代碼 廠商包括生產(chǎn)廠商、梯級利用廠商、進口商，廠商代碼由三位英文大寫字母、數(shù)字09或字母與數(shù)字組合表示，由行業(yè)管理部門統(tǒng)一分配。2. 產(chǎn)品類型代碼 分別用大寫字母P、M、C表示動力蓄電池包、蓄電池模塊及單體蓄電池。3. 電池類型代碼以電池材料類別代表電池類型，電池類型代碼由一位英文大寫字母表示。對于多組分混合材料體系，

2、采用含量最大的材料組分編寫代碼，存在兩種或兩種以上相同含量的材料組分，以安全性較差的材料組分編寫代碼。2.1.2 代碼結(jié)構(gòu)表示方法新能源汽車技術(shù)概論課件第2章-新能源汽車動力蓄電池系統(tǒng)4. 規(guī)格代碼 規(guī)格代碼由兩位英文大寫字母、數(shù)字09或字母與數(shù)字組合表示，由企業(yè)自行定義，指代不同的產(chǎn)品規(guī)格型號。企業(yè)需對自定義規(guī)格代碼進行備案說明。5. 追溯信息代碼 追溯信息代碼由七位英文大寫字母、數(shù)字09或字母與數(shù)字組合表示，由企業(yè)進行自行定義，對于新的動力蓄電池產(chǎn)品，需加入追溯信息代碼，梯級利用動力蓄電池產(chǎn)品，無追溯信息代碼。企業(yè)需對自定義追溯信息代碼進行備案說明，不建議使用容易和數(shù)字混淆的字母，如O、I

3、、Q、S、Z等字母。6. 生產(chǎn)日期代碼 生產(chǎn)日期由三位英文大寫字母和數(shù)字表示。其中第一位表示年份，年份代碼按照表2-3規(guī)定使用(30年循環(huán)一次)；第二位表示月份，以十六進制數(shù)值表示；第三位表示自然日，按照表2-4規(guī)定使用。4. 規(guī)格代碼新能源汽車技術(shù)概論課件第2章-新能源汽車動力蓄電池系統(tǒng)新能源汽車技術(shù)概論課件第2章-新能源汽車動力蓄電池系統(tǒng) 7.序列號 序列號代碼由七位10進制數(shù)值表示，數(shù)值范圍為00000009999999，是在指定生產(chǎn)線生產(chǎn)動力蓄電池包、模塊、單體產(chǎn)品的當(dāng)日順序號。8.梯級利用代碼 梯級利用代碼適用于梯級利用產(chǎn)品，由兩位大寫英文字母表示，見表2-5。非梯級利用產(chǎn)品，不需標(biāo)

4、識，對于梯級利用動力蓄電池產(chǎn)品需要重新按照編碼規(guī)則進行編碼，原動力蓄電池產(chǎn)品的編碼需要保留。 7.序列號2.1.3 舉例1. 101PE052011A117AAOOO0100 -101（廠商代碼）：某動力蓄電池包生產(chǎn)廠商的統(tǒng)一分配編碼； -P（產(chǎn)品類型代碼）：動力蓄電池包； -E（電池類型代碼）：動力蓄電池包中電池的正極活性材料主體為三元材料； -05（規(guī)格代碼）：備案的企業(yè)自定義動力蓄電池包規(guī)格代碼； -2011A11（擴展結(jié)構(gòu)l代碼）：備案的企業(yè)自定義動力蓄電池包的追溯信息代碼； -7AA(生產(chǎn)日期代碼)：動力蓄電池包生產(chǎn)日期為2017年10月10日； -OOO0100（序列號）：當(dāng)日生產(chǎn)

5、的同一規(guī)格動力蓄電池包的序列號。2.1.3 舉例2. 201MC038800002000RM -201(廠商代碼)：某動力蓄電池模塊梯級利用生產(chǎn)廠商的統(tǒng)一分配編碼； -M(產(chǎn)品類型代碼)：梯級利用動力蓄電池模塊編碼； - C(電池類型代碼)：梯級利用動力蓄電池模塊中電池的正極活性材料主體為錳酸鋰材料； -03（規(guī)格代碼）：備案的企業(yè)自定義梯級利用動力蓄電池模塊規(guī)格代碼； -880(生產(chǎn)日期代碼)：梯級利用動力蓄電池模塊生產(chǎn)日期為2018年8月31日； -0002000（序列號）：當(dāng)日生產(chǎn)的同一規(guī)格梯級利用動力蓄電池模塊的序列號； -RM(擴展結(jié)構(gòu)2)：蓄電池模塊直接梯級利用。2. 201MC0

6、38800002000RM2.2 新能源汽車動力蓄電池概述2.2.1 電池基本知識1電池的放電 電池放電是將電池內(nèi)儲存的化學(xué)能以電能方式釋放出來的過程，即電池向外電路輸送電流。蓄電池的放電特性主要由放電深度、放電率和連續(xù)放電時間等參數(shù)來描述。放電深度是指電池當(dāng)前的放電狀態(tài)，用實際放電容量與額定容量的百分比來表示。放電率是指放電的速率，常用時率或倍率表示。時率是指一定的放電電流放完額定容量所需的小時數(shù)，倍率是指規(guī)定時間內(nèi)放出其額定容量時所輸出電流的數(shù)值與額定值的倍數(shù)。2.2 新能源汽車動力蓄電池概述2電池的充電 電池充電是將外部電源的電能輸入蓄電池，在蓄電池內(nèi)將電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能儲存起來的過程。蓄

7、電池的充電參數(shù)主要有充電特性、完全充電和充電率。充電特性是指充電時蓄電池的電流、電壓和時間之間的關(guān)系。3電池的極化 極化是電池在靜止?fàn)顟B(tài)（對外電路的電流I=O）時，出現(xiàn)的電池電壓、電極電位變化的現(xiàn)象。電壓與電流的乘積等于功率，再乘以電池運行時間即為輸出電能，所以極化現(xiàn)象反映了在靜止?fàn)顟B(tài)能量損失的大小，極化損失越小越好。2電池的充電4記憶效應(yīng) 記憶效應(yīng)是指電池在沒有完全放電之前就重新充電，電池會儲存這一放電平臺并在下次循環(huán)中將其作為放電的終點，盡管電池本身的容量可以使電池放電到更低的平臺上，但在以后的放電過程中，電池將只記得這一容量。5電池的組合 動力蓄電池作為汽車的動力源，一般要求有較高的電壓

8、和電流，所以需要將若干單體電池通過串聯(lián)、并聯(lián)與復(fù)聯(lián)的方式組合成電池組使用。電池組合中對單體電池性能有嚴(yán)格的要求，在同一組電池中必須選擇同一系列、同一規(guī)格、性能盡可能一致的單體電池。4記憶效應(yīng)2.2.2 電池的分類1按照工作原理分類 按工作原理劃分，主要可分為生物電池、物理電池和化學(xué)電池三大類。生物電池是利用生物（如生物酶、微生物或葉綠素等）分解反應(yīng)過程中表現(xiàn)出來的帶電現(xiàn)象所進行的能量轉(zhuǎn)換，有酶電池、微生物電池和生物太陽電池等。物理電池是指利用物理原理制成的電池，其特點是能在一定條件下實現(xiàn)直接的能量轉(zhuǎn)換，主要有太陽能電池、飛輪電池、核能電池和溫差電池。 化學(xué)電池是將化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的能量直接轉(zhuǎn)換為電

9、能的裝置，也稱為化學(xué)電源，此外還有超級電容器，它是一種介于傳統(tǒng)電解質(zhì)電容器和電化學(xué)電池之間的新型儲能元件。2.2.2 電池的分類2. 電解液種類分類 堿性電池：電解質(zhì)主要以氫氧化鉀水溶液為主的電池，如堿性鋅錳電池 （俗稱堿錳電池或堿性電池）、鎘鎳電池、氫鎳電池等。 酸性電池：主要以硫酸水溶液為介質(zhì)的電池，如鉛酸電池。 中性電池：以鹽溶液為介質(zhì)的電池，如鋅錳干電池、海水激活電池等。 有機電解液電池：主要以有機溶液為介質(zhì)的電池，如鋰離子電池等。2. 電解液種類分類按工作性質(zhì)和儲存方式分類 一次電池，又稱原電池，即不能再充電使用的電池，如鋅錳干電池、鋰原電池等。 二次電池，即可充電電池，如鉛酸電池、

10、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池等。 燃料電池，活性材料在電池工作時才連續(xù)不斷地從外部加入電池，如氫氧燃料電池、金屬燃料電池等。 儲備電池，儲備電池儲存時電極板不直接接觸電解液，直到電池使用日才如入電解液，如鎂一氯化銀電池，又稱海水激活電池。按工作性質(zhì)和儲存方式分類4.按電池所用正、負(fù)極材料分類 鋅系列電池，如鋅錳電池、鋅銀電池等。 鎳系列電池，如鎳鎘電池、鎳氫電池等。 鉛系列電池，如鉛酸電池。 鋰系列電池，如鋰離子電池、鋰聚合物電池和鋰硫電池等。 二氧化錳系列電池，如鋅錳電池、堿錳電池等。 空氣（氧氣）系列電池，如鋅空氣電池、鋁空氣電池等。4.按電池所用正、負(fù)極材料分類2.2.3 新能源汽車動

11、力蓄電池的性能指標(biāo)1.端電壓和電動勢端電壓：動力蓄電池正極和負(fù)極之間的電位差。動力蓄電池在沒有負(fù)載情況下的端電壓叫開路電壓。電動勢(E)：電池上兩個電極的平衡電極電位之差。2.2.3 新能源汽車動力蓄電池的性能指標(biāo)2.容量容量是指電池在一定的放電條件下所能放出的電量，用符號C示，單位常用Ah或mAh表示。理論容量：假定電池中的活性物質(zhì)全部參加電池的成流反應(yīng)所能提供的電量。理論容量：電池容量的最大極限值，電池實際放出的容量只是理論容量的一部分。額定容量：也叫標(biāo)稱容量，是指按國家或有關(guān)部門規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，保證電池在一定的放電條件（如溫度、放電率、終止電壓等）下應(yīng)該放出的最低限度的容量。實際容量(C)：

12、電池在實際應(yīng)用工作情況下放出的電量。充滿電的電池在一定條件下所能輸出的電量，等于放電電流與放電時間的積分。2.容量3. 內(nèi)阻 電流通過電池內(nèi)部時受到阻力，使電池的工作電壓降低，該阻力稱為電池內(nèi)阻。電池內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻兩部分。 歐姆內(nèi)阻主要由電極材料、電解液、隔膜的內(nèi)阻及各部分零件的接觸電阻組成。 極化內(nèi)阻是指化學(xué)電源的正極與負(fù)極在電化學(xué)反應(yīng)進行時由于極化所引起的內(nèi)阻，它是電化學(xué)極化和濃差極化所引起的電阻之和。3. 內(nèi)阻5. 功率與功率密度功率是指在一定的放電制度下，單位時間內(nèi)電池輸出的能量，單位為W或kW。 功率密度又稱比功率，是單位質(zhì)量或單位體積電池輸出的功率，單位為W/kg或W/

13、L。比功率是評價電池及電池包是否滿足電動汽車加速和爬坡能力的重要指標(biāo)。6. 荷電狀態(tài) 荷電狀態(tài)(State of Charge，SOC)描述了電池的剩余電量，其值為電池在一定放電倍率下，剩余電量與相同條件下額定容量的比值。荷電狀態(tài)值是個相對量，一般用百分比的方式來表示，SOC的取值為：0SOC100%。5. 功率與功率密度9. 自放電率 自放電率是指電池在存放時間內(nèi)，在沒有負(fù)荷的條件下自身放電，使得電池容量損失的速度，用單位時間（月或年）內(nèi)電池容量下降的百分?jǐn)?shù)來表示。10. 輸出效率 電池的輸出效率通常用容量效率和能量效率來表示。電池的容量效率指電池放電時輸出的容量與充電時輸入容量之比，電池的

14、能量效率指電池放電時輸出的能量與充電時輸入的能量之比。9. 自放電率11. 抗濫用能力抗濫用能力指電池對短路、過充電、過放電、機械振動、撞擊、擠壓以及遭受高溫和著火等非正常使用情況的容忍程度。12. 成本電池的成本與電池的技術(shù)含量、材料、制作方法和生產(chǎn)規(guī)模有關(guān)，目前新開發(fā)的高比能量、高比功率電池，如鋰離子電池，成本較高，使得電動汽車的造價也高。11. 抗濫用能力13. 放電制度放電制度是電池放電時所規(guī)定的各種條件，主要包括放電速率（電流）、終止電壓和溫度等。放電電流：放電電流是指電池放電時電流的大小。時率是以放電時間(h)表示的放電速率，即以一定的放電電流放完額定容量所需要的時間(h)，常用C

15、/n,來表示，其中，C為額定容量，n為一定的放電電流。放電率所表示的時間越短，所用的放電電流越大；放電率所表示的時間越長，所用的放電電流越小。倍率實際上是指電池在規(guī)定的時間內(nèi)放出其額定容量所輸出的電流值。它在數(shù)值上等于額定容量的倍數(shù)。例如，3倍率(3C)放電，其表示放電電流的數(shù)值是額定容量數(shù)值的3倍。若電池的容量為15Ah，那么放電電流應(yīng)為315=45Ah。放電終止電壓：電池放電時，電壓下降到不宜再繼續(xù)放電的最低工作電壓稱為終止電壓，其值與電池材料直接相關(guān)，并受到電池結(jié)構(gòu)、放電率、環(huán)境溫度等多種因素影響。13. 放電制度2.2.4 新能源汽車對動力蓄電池的要求 電動汽車對動力蓄電池的要求主要有

16、：1比能量高為了提高電動汽車的續(xù)駛里程，要求電動汽車上的動力蓄電池盡可儲存多的能量，但電動汽車又不能太重，其安裝電池的空間也有限，這就要求電池具有高的比能量。2比功率大為了能使電動汽車在加速行駛、爬坡能力好負(fù)載行駛等方面能與燃油汽車相競爭，就要求電池具有高的比功率。2.2.4 新能源汽車對動力蓄電池的要求3循環(huán)壽命長循環(huán)壽命越長，則電池在正常使用周期內(nèi)支撐電動棄車行駛的里數(shù)就越多，有助于降低車輛使用期內(nèi)的運行成本。4均勻一致性好對于電動汽車而言，電池組的工作電壓大多均應(yīng)達(dá)到數(shù)百伏，這就要求至少有幾十到上百只電池的串聯(lián)。為達(dá)到設(shè)計容量要求，有時甚至需要更多的單體并聯(lián)。5高低溫性能好、環(huán)境適應(yīng)性強

17、電動汽車作為一種交通工具，要求電池既要在北方冬天極冷的氣溫下，又要在南方夏天炎熱環(huán)境中長期穩(wěn)定地工作。在最惡劣的氣候條件下，電池的工作溫度可能要從-40變到60，甚至80。3循環(huán)壽命長6安全性好能夠有效避免因泄漏、短路、撞擊、顛簸等引起的起火或爆炸等危險事故發(fā)生，確保汽車在正常行駛或非正常行駛過程中的安全。7. 價格低廉包括材料來源豐富，電池制造成本低，以降低整車價格，提高電動汽車的市場競爭力。8綠色、環(huán)保要求電池制作的材料與環(huán)境友好、無二次污染，并可再生利用。2010年工信部頒發(fā)了先進動力蓄電池系統(tǒng)規(guī)格和等級：工作溫度：-2055；儲存和運輸溫度：-4080；比能量90Whkg（以電池包總體

18、計）；最大放電倍率5C；最大充電倍率3C；循環(huán)壽命2000次（單體），1200次（系統(tǒng)）。6安全性好2.2.5 各種動力蓄電池性能比較新能源汽車對動力電源的要求主要有以下幾點：比功率大（在大電流工況下可平穩(wěn)放電，提高加速、爬坡性能）；比能量大（延長續(xù)駛里程）；循環(huán)壽命長；安全可靠；成本低；對使用環(huán)境溫度要求低；能量轉(zhuǎn)換效率高；對環(huán)境污染小等。2.2.5 各種動力蓄電池性能比較新能源汽車技術(shù)概論課件第2章-新能源汽車動力蓄電池系統(tǒng)新能源汽車技術(shù)概論課件第2章-新能源汽車動力蓄電池系統(tǒng)2.3 動力鉛酸蓄電池2.3.1 動力鉛酸蓄電池特點與種類1.動力鉛酸蓄電池的特點（1）鉛酸蓄電池的優(yōu)點1）除鋰離

19、子電池外，在常用蓄電池中，鉛酸蓄電池的電壓最高，為2.OV；2）價格低廉；3）可制成小至1Ah大至幾千安時的各種尺寸和結(jié)構(gòu)的蓄電池；4）高倍率放電性能良好，可用于發(fā)動機起動；5）高低溫性能良好，可在-40-60條件下工作；2.3 動力鉛酸蓄電池6）電能效率高達(dá)80%；7）易于浮充使用，沒有“記憶”效應(yīng)；8）易于識別荷電狀態(tài)。（2）鉛酸蓄電池的缺點1）比能量低，在電動汽車中所占的質(zhì)量和體積較大，一次充電行駛里程短；2）使用壽命短，使用成本高；3）充電時間長；4）鉛是重金屬，存在污染。6）電能效率高達(dá)80%；2.動力鉛酸蓄電池種類與現(xiàn)狀（1）開口式鉛酸蓄電池 （2）閥控式密封鉛酸蓄電池 閥控式密封

20、鉛酸蓄電池即VRLA (Valve Regulated Lead Acid Battery)電池。 VRLA電池是全密封的，不會漏酸，而且在充放電時不會像老式鉛酸蓄電池那樣會有酸霧放出來而腐蝕設(shè)備，污染環(huán)境，所以從結(jié)構(gòu)特性上把VRLA電池又稱為密封鉛酸蓄電池。2.動力鉛酸蓄電池種類與現(xiàn)狀 1）采用多元優(yōu)質(zhì)板柵合金，提高氣體釋放的過電位。 2）讓負(fù)極有多余的容量，即比正極多出10%的容量。 3）為了讓正極釋放的氧氣盡快流通到負(fù)極，必須采用和普通鉛酸蓄電池所采用的微孔橡膠隔板不同的新型超細(xì)玻璃纖維隔板。 4）采用密封式閥控濾酸結(jié)構(gòu)，使酸霧不能逸出，達(dá)到安全、保護環(huán)境的目的。 1）采用多元優(yōu)質(zhì)板柵合

21、金，提高氣體釋放的過電位。 （3）雙極性密封鉛酸蓄電池 雙極性鉛酸蓄電池就是由雙極性板、正負(fù)單極性板和隔板及電解液組成的電池，雙極性是指一塊基板的兩面分別涂上正極膏和負(fù)極膏形成的兩個極性。 （3）雙極性密封鉛酸蓄電池 雙極性鉛酸蓄電池就是由雙極性（4）卷繞式密封鉛酸蓄電池 將正負(fù)極板做成軟性條狀，中間和兩側(cè)均夾有纖維隔板，然后緊卷起來裝入圓柱形電池殼內(nèi)，焊接好極柱，加蓋密封，組成電池，就形成了卷繞式密封鉛酸蓄電池。（4）卷繞式密封鉛酸蓄電池 將正負(fù)極板做成軟性條狀，中間和卷繞式密封鉛酸蓄電池現(xiàn)已商品化生產(chǎn)，其主要優(yōu)點如下。1）內(nèi)阻低，輸出電壓比較平穩(wěn)；2）比功率高，適合高功率密度放電；3）循環(huán)

22、壽命長；4）低溫性能好；5）快速充電性能好；6）放電速度小。卷繞式密封鉛酸蓄電池現(xiàn)已商品化生產(chǎn)，其主要優(yōu)點如下。3.鉛酸蓄電池的應(yīng)用 目前，性能得到改進的多種類型的鉛酸蓄電池主要應(yīng)用在速度不高、線路固定、充電站設(shè)立容易規(guī)劃的電動車輛上。3.鉛酸蓄電池的應(yīng)用2.3.2 鉛酸蓄電池的工作原理與結(jié)構(gòu)1. 鉛酸蓄電池工作原理 蓄電池的工作過程就是化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化。當(dāng)蓄電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能而向外供電時，稱為放電過程；當(dāng)蓄電池與外界直流電源相聯(lián)而將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來時，稱為充電過程。 當(dāng)蓄電池充足電時，正極板上的活性物質(zhì)是二氧化鉛，負(fù)極板上的活性物質(zhì)是純鉛。2.3.2 鉛酸蓄電池的工作原理與

23、結(jié)構(gòu)放電過程，放電前，正極板上二氧化鉛電離為四價鉛離子(Pb4+)和二價氧離子（02-），鉛離子附著在正極板上，氧離子進入電解液中，使正極板具有2.OV的正電位。負(fù)極板上的純鉛電離為二價鉛離子(Pb2+)和兩個電子(2e)，鉛離子進入電解液中，電子留在負(fù)極，使負(fù)極板具有一0.1V的負(fù)電位。這樣正負(fù)極板之間就有了電位差，這個電位差為2.1V。 充電過程，如果把放電后的蓄電池接一直流電源，使蓄電池正極接上直流電源的正極，蓄電池的負(fù)極接直流電源的負(fù)極。當(dāng)外加電源電壓高于蓄電池電動勢時，電流將以放電電流相反的方向流過蓄電池，使蓄電池正、負(fù)極發(fā)生與放電相反的化學(xué)反應(yīng)。放電過程，放電前，正極板上二氧化鉛電

24、離為四價鉛離子(Pb4+2. 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)鉛酸蓄電池由正負(fù)極板、隔板、電解液、溢氣閥、外殼等部分組成。2. 鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)2.3.3 鉛酸蓄電池的充放電特性1鉛酸蓄電池的放電特性在鉛酸蓄電池不放電的情況下，蓄電池中的活性物質(zhì)微孔中的電解液H2S04的密度與極板外的電解液密度相同。鉛酸蓄電池開始放電，活性物質(zhì)表面的電解液密度立即下降，而極板外的電解液是緩慢地向活性物質(zhì)表面擴散，不能立即補償活性物質(zhì)表面電解液的密度，隨著放電過程的進行，活性物質(zhì)表面的電解液密度繼續(xù)下降，結(jié)果導(dǎo)致蓄電池的端電壓下降。2.3.3 鉛酸蓄電池的充放電特性2鉛酸蓄電池的充電特性 在蓄電池充電開始后，首先活性物質(zhì)表面的Pb

25、S04轉(zhuǎn)換為Pb，并在活性物質(zhì)表面附近生成H2S04，蓄電池的端電壓迅速地上升。當(dāng)達(dá)到B點以后，活性物質(zhì)表面和微孔內(nèi)的H2S04濃度平緩地增加，蓄電池的端電壓上升也比較緩慢。隨著充電過程繼續(xù)進行，達(dá)到充電量90%左右，反應(yīng)的極化增加，蓄電池的端電壓明顯地再次上升，這時蓄電池的端電壓達(dá)到D點，蓄電池的兩極開始大量析出氣體。超過D點以后進行的電解過程，蓄電池的端電壓又達(dá)到一個新的穩(wěn)定值。2鉛酸蓄電池的充電特性2.3.4 鉛酸蓄電池的SOC估計 蓄電池剩余容量的多少一般用蓄電池荷電狀態(tài)(SOC)來描述。蓄電池荷電狀態(tài)是無量綱的量，既可以反映蓄電池剩余的電量，也可以反映蓄電池消耗的電量。2.3.4 鉛

26、酸蓄電池的SOC估計2.4 鋰離子電池 2.4.1 鋰離子電池的分類與結(jié)構(gòu)1鋰離子電池的分類（1）按照鋰離子電池外形形狀分 1）方形鋰離子電池；2）圓柱形鋰離子電池。2.4 鋰離子電池 （2）按照鋰離子電池正極的材料不同分 1）錳酸鋰離子電池；2）磷酸鐵鋰離子電池；3）鎳鈷鋰離子電池或鎳鈷錳鋰離子電池。（2）按照鋰離子電池正極的材料不同分 2鋰離子電池的結(jié)構(gòu) 鋰離子電池由正極、負(fù)極、隔板、電解液和安全閥等組成。圓柱形鋰離子電池結(jié)構(gòu)如圖所示。2鋰離子電池的結(jié)構(gòu)2.4.2 鋰離子電池的特點優(yōu)點 ：1）工作電壓高。 2）比能量高。 3）循環(huán)壽命長。 4）自放電率低。 5）無記憶性。 6）對環(huán)境無污染

27、。 7）能夠制造成任意形狀。 不足： 1）成本高。 2）必須有特殊的保護電路，以防止過充。2.4.2 鋰離子電池的特點 不足：2.4.3 鋰離子電池的工作原理 鋰離子電池正極材料采用鋰化合物L(fēng)iCo02、LiNi02或LiMn204，負(fù)極采用鋰碳層間化合物L(fēng)ixC6，電解液為有機溶液。典型的電池體系為：(-)C|LiPF6EC+DEC|LiCo02(+)2.4.3 鋰離子電池的工作原理2.4.4 鋰離子電池的充放電特性在電壓方面，鋰離子電池對充電終止電壓的精度要求很高，一般誤差不能超過額定值的1%。充電電流方面，鋰電池的充電率（充電電流）應(yīng)根據(jù)電池生產(chǎn)廠的建議選用。放電方面，鋰離子電池的最大放

28、電電流一般被限制在23C左右。對于過放電的鋰離子電池，在充電前需要進行預(yù)處理，即使用小電流充電，使電池內(nèi)部被過放電的單元被激活。在電池電壓被充電到3.0V后再按正常方式充電，通常將這一階段的充電稱為預(yù)充電。鋰電池的充電溫度一般應(yīng)該被限制在O60范圍。2.4.4 鋰離子電池的充放電特性2.4.5 鋰離子電池的充電方法鋰離子電池可以采用不同的充電方法，其中最簡單的充電方法是恒壓充電。采用恒壓充電時，電池電壓保持不變，而充電電流將逐漸降低。當(dāng)充電電流降到低于0.1C時，就認(rèn)為電池被充分充電了。鋰離子電池通常都采用恒流恒壓充電方法，其充電過程可分為預(yù)充電、恒流充電、恒壓充電三個階段。2.4.5 鋰離子

29、電池的充電方法新能源汽車技術(shù)概論課件第2章-新能源汽車動力蓄電池系統(tǒng) 1預(yù)充電階段 在該狀態(tài)下，首先檢測單節(jié)鋰離子電池電壓是否較低(3.OV)，如果是則采用涓流充電（又稱維護充電，用來彌補電池在充滿電后由于自放電而造成的容量損失，一般采用脈沖電流充電，使蓄電池保持在近似完全充電狀態(tài)的連續(xù)小電流充電。 2恒流充電階段 涓流充電后，充電器轉(zhuǎn)入恒流充電狀態(tài)。該狀態(tài)下，充電電流保持不變的較大的值，電池的最大充電電流決定于電池的容量。 （1）電池最高電壓終止法 （2）電池最高溫度終止法 1預(yù)充電階段3恒壓充電階段恒流充電結(jié)束后，則轉(zhuǎn)入恒壓充電狀態(tài)。在該狀態(tài)下，充電電壓保持恒定。常用的恒壓充電終止方法有以

30、下四種方法：（1）電池最高電壓 （2）電池最高溫度 （3）最長充電時間 （4）最小充電電流 3恒壓充電階段2.5 燃料電池氫燃料電池的基本工作原理非常簡單，實驗裝置如圖所示。燃料電池是一種通過電化學(xué)反應(yīng)的方式將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2.5 燃料電池新能源汽車技術(shù)概論課件第2章-新能源汽車動力蓄電池系統(tǒng)2.5.1燃料電池的特點1燃料電池的優(yōu)勢 （1）能量轉(zhuǎn)換效率高 （2）環(huán)境相容性好 （3）使用壽命長 （4）能源補充快 （5）燃料的來源廣泛 2存在的問題 （1）燃料種類單一 （2）要求高質(zhì)量的密封 （3）價格高 （4）需要配備輔助電池系統(tǒng)2.5.1燃料電池的特點2存在的問題2

31、.5.2 燃料電池的分類1按燃料電池的運行機理分類1)酸性燃料電池；2)堿性燃料電池。2按電解質(zhì)分類1)質(zhì)子交換膜燃料電池(PEMFC)，這類主要用于汽車驅(qū)動的燃料電池；2)堿性燃料電池(AFC)；3)磷酸燃料電池(PAFC)；2.5.2 燃料電池的分類4)熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)；5)固體氧化物燃料電池(SOFC)；6)直接甲醇燃料電池(DMFC)；7)再生型燃料電池(RFC)；8)鋅空燃料電池(ZAFC)；9)質(zhì)子陶瓷燃料電池(PCFC)。4)熔融碳酸鹽燃料電池(MCFC)；3按燃料使用類型分類1)直接型燃料電池；2)間接型燃料電池；3)再生型燃料電池。4按燃料種類分類1)氫燃料電池

32、；2)甲醇燃料電池；3)乙醇燃料電池等。3按燃料使用類型分類5按工作溫度分類1)低溫型（溫度低于200）；2)中溫型（溫度為200750）；3)高溫型（溫度為7501000）；4)超高溫型（溫度高于1000c）。6按燃料狀態(tài)分類1)液體型燃料電池；2)氣體型燃料電池。5按工作溫度分類新能源汽車技術(shù)概論課件第2章-新能源汽車動力蓄電池系統(tǒng)2.5.3 質(zhì)子交換膜燃料電池的工作原理2.5.3 質(zhì)子交換膜燃料電池的工作原理PEMFC的工作過程。 1）從圖左側(cè)雙極板送來的氫氣經(jīng)過陽極的氣體擴散層，與陽極表面的催化劑Pt接觸，氫分子被分裂，并鍵合在Pt的表面，形成弱的H-Pt鍵。 2）氫分子被分裂的過程就

33、是氧化反應(yīng)的過程，一個氫原子分裂后，釋放出自己的電子，沿著陽極通過外電路，奔向陰極。 3）從圖右側(cè)雙極板送來的氧氣經(jīng)過陰極的氣體擴散層，與陰極表面的催化劑Pt接觸，氧分子被分裂，并鍵合在Pt的表面，形成弱的O-Pt鍵。 4）氧分子被分裂的過程就是還原反應(yīng)的過程，一個氧原子分裂后，在陰極吸收從陽極通道外電路送來的兩個電子，并與陽極通過質(zhì)子交換膜在電解質(zhì)中送來的兩個H+結(jié)合，生成水。PEMFC的工作過程。新能源汽車技術(shù)概論課件第2章-新能源汽車動力蓄電池系統(tǒng)2.5.4 PEMFC的雙極板結(jié)構(gòu)技術(shù) 單個單體PEMFC所產(chǎn)生的電壓只有0.7V，要得到足夠高的工作電壓，就必須把多個單體串聯(lián)起來，形成燃料

34、電池堆。圖所示為實現(xiàn)串聯(lián)的最簡單的方法，即利用導(dǎo)線將相鄰兩個單體的電極進行連接。2.5.4 PEMFC的雙極板結(jié)構(gòu)技術(shù)新能源汽車技術(shù)概論課件第2章-新能源汽車動力蓄電池系統(tǒng)2.5.5燃料電池的水管理與熱管理1水管理的意義 膜電極是PEMFC的核心部件之一，對電池的輸出功率、能量密度及工作壽命有著決定性的影響。提高膜電極性能的關(guān)鍵是在催化粒子的周圍形成良好的質(zhì)子、電子和氣體通道，使膜具有一定的含水量，以保證質(zhì)子的傳導(dǎo)性。2.5.5燃料電池的水管理與熱管理2PEMFC內(nèi)部水平衡的影響因素 水分子在膜中的分布受以下因素的影響： 1）電滲力的拖動作用。 2）電池工作時，還原反應(yīng)在陰極生成水，生成水的多

35、少與電流大小成正比。 3）由于氫氣和氧氣供進來是要加濕的，會帶進來水分。 4）陰極向陽極的反擴散作用。2PEMFC內(nèi)部水平衡的影響因素3燃料電池水管理的方法 （1）調(diào)節(jié)反應(yīng)氣的濕度 調(diào)節(jié)反應(yīng)氣的濕度是最常用的方法。反應(yīng)氣體的增濕有兩種方法：外增濕方法和內(nèi)增濕方法。（2）改進電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 通過改進電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)進行增濕的技術(shù)主要集中在新型極板的設(shè)計和膜電極結(jié)構(gòu)的優(yōu)化兩方面。3燃料電池水管理的方法 4燃料電池的熱管理 1）燃料電池中的熱量來源主要有四個，分別是 化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的熱量； 歐姆極化產(chǎn)生的焦耳熱量； 加濕氣體帶來的熱量； 吸收環(huán)境輻射的熱量。 2）對于這些熱量通常分幾種情況，分別采取不同

36、的處理方式。 自然冷卻。 風(fēng)冷。 水冷。 4燃料電池的熱管理2.5.6 增壓式燃料電池與常壓式燃料電池1增壓式燃料電池2.5.6 增壓式燃料電池與常壓式燃料電池壓縮機與膨脹機安裝在同一根傳動軸上，燃料電池啟動時，壓縮機由電動機1驅(qū)動（電動機1由蓄電池供電），壓縮機將空氣經(jīng)穩(wěn)壓罐壓入陰極入口In2。 膨脹機的作用是回收陰極出口Out2排出的剩余壓縮氣體的能量，助力壓縮機工作，以減少壓縮機所消耗的電能。壓縮機與膨脹機安裝在同一根傳動軸上，燃料電池啟動時，壓縮機由新能源汽車技術(shù)概論課件第2章-新能源汽車動力蓄電池系統(tǒng)2常壓式燃料電池2常壓式燃料電池常壓式燃料電池具有以下特點：1）陽極上直接用液態(tài)水對

37、膜加濕，保證電解膜充分含水；2）陰極供應(yīng)空氣近似常壓，所以寄生功率??；3）給陰極供應(yīng)的不是加濕空氣，不需要加濕模塊；4）供給陰極的空氣量很大，可以清除陰極上生成的大部分水；5）通過蒸發(fā)，反應(yīng)氣體中的水冷卻，使冷卻系統(tǒng)大為簡化；6）由于是低壓系統(tǒng)，電池堆與系統(tǒng)的密封、管道接頭等容易處理。常壓式燃料電池具有以下特點：2.6 其他新能源汽車驅(qū)動電池2.6.1 鎳氫蓄電池和鈉硫蓄電池1. 鎳氫蓄電池 鎳氫電池按照工作電壓可分為高壓和低壓兩類；按照其外形可分為方形和圓形兩類。高壓鎳氫電池單體采用鎳(Ni)為正極，氫(H2)為負(fù)極，因此高壓鎳氫電池也稱為Ni-H2電池。 低壓鎳氫電池又分為兩種：一種是在鎳氫電池中放入具有可逆吸放氫的儲氫合金，以降低氫壓；另一種低壓鎳氫電池以儲氫合金(MH)為負(fù)極，氫氧化鎳Ni(OH)2為正極，氫氧化鉀(KOH)溶液為電解質(zhì)。2.6 其他新能源汽車驅(qū)動電池2. 鈉硫蓄電池 鈉硫蓄電池也是一種具有發(fā)展?jié)摿Φ能囉脛恿π铍姵?，美國Ford公司的Mnivan牌電動汽車使用的就是這種電池。鈉硫蓄電池曾被美國先進電池聯(lián)合體（USABC）列為重點研究開發(fā)的高能電池之一。2. 鈉硫蓄電池 2.6.2 太陽能電池 1. 太陽能電池的分類 （1）硅系列太陽能電池 （2）化合