課題任務(wù)3-2鎳氫動(dòng)力蓄電池認(rèn)知課時(shí)4課時(shí)（180min）教學(xué)目標(biāo)知識(shí)技能目標(biāo)：（1）掌握鎳氫動(dòng)力蓄電池的結(jié)構(gòu)及工作原理（2）掌握鎳氫動(dòng)力蓄電池的特性（3）能完成鎳氫動(dòng)力蓄電池組的拆卸與檢查素質(zhì)目標(biāo)：（1）培養(yǎng)學(xué)生的愛(ài)國(guó)主義精神和創(chuàng)新精神，立志科技報(bào)國(guó)（2）培養(yǎng)學(xué)生具備從事汽車行業(yè)工作的職業(yè)素養(yǎng)和團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：鎳氫動(dòng)力蓄電池的結(jié)構(gòu)及工作原理；鎳氫動(dòng)力蓄電池的特性教學(xué)難點(diǎn)：鎳氫動(dòng)力蓄電池組的拆卸與檢查教學(xué)方法情景模擬法、問(wèn)答法、理實(shí)一體化教學(xué)法教學(xué)用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學(xué)過(guò)程主要教學(xué)內(nèi)容及步驟課前任務(wù)【教師】布置課前任務(wù)，和學(xué)生負(fù)責(zé)人取得聯(lián)系，組織學(xué)生下載“任務(wù)工單——鎳氫動(dòng)力蓄電池認(rèn)知”，并根據(jù)任務(wù)工單進(jìn)行組內(nèi)分工，同時(shí)提醒同學(xué)通過(guò)超星APP或其他學(xué)習(xí)軟件，收集鎳氫動(dòng)力蓄電池的相關(guān)資料，并進(jìn)行了解【學(xué)生】提前上網(wǎng)觀看相關(guān)資料，熟悉教材考勤【教師】使用超星APP進(jìn)行簽到【學(xué)生】按照老師要求簽到互動(dòng)導(dǎo)入【教師】講述“一輛卡羅拉雙擎混合動(dòng)力汽車出現(xiàn)動(dòng)力蓄電池單體電壓過(guò)低、動(dòng)力蓄電池性能下降的故障”案例，并提出問(wèn)題如果你作為一名新入職新能源汽車維護(hù)檢測(cè)人員，現(xiàn)在車間主管安排你完成此任務(wù)，你應(yīng)該如何處理呢？【學(xué)生】聆聽(tīng)、思考、討論、回答傳授新知【教師】通過(guò)大家的發(fā)言，引入新的知識(shí)點(diǎn)，講解鎳氫動(dòng)力蓄電池的結(jié)構(gòu)及工作原理、鎳氫動(dòng)力蓄電池的特性、應(yīng)用等內(nèi)容鎳氫動(dòng)力蓄電池是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來(lái)的一種新型電池。它的正極活性物質(zhì)主要由鎳制成，負(fù)極活性物質(zhì)主要由儲(chǔ)氫合金制成，是一種堿性蓄電池。鎳氫動(dòng)力蓄電池具有高比能量、高功率、適合大電流放電、可循環(huán)充放電、無(wú)污染，被譽(yù)為“綠色電源”。與鉛酸蓄電池相比，鎳氫動(dòng)力蓄電池具有比能量高、質(zhì)量輕、體積小、循環(huán)壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)。1．鎳氫動(dòng)力蓄電池的結(jié)構(gòu)【教師】通過(guò)多媒體展示“鎳氫動(dòng)力蓄電池的結(jié)構(gòu)”圖片，并進(jìn)行講解鎳氫動(dòng)力蓄電池的正極材料采用球形氫氧化鎳，負(fù)極板的主要材料是鎳的儲(chǔ)氫合金。一個(gè)完整的單體鎳氫動(dòng)力蓄電池由正極材料、負(fù)極材料以及具有保液能力和良好透氣性的隔膜、堿性電解液、金屬殼體、具有自動(dòng)密封的安全閥及其他部件組成。2．鎳氫動(dòng)力蓄電池的工作原理【教師】通過(guò)多媒體播放“鎳氫動(dòng)力蓄電池的工作原理”視頻，并進(jìn)行講解鎳氫動(dòng)力蓄電池正極板的活性物質(zhì)為NiOOH（放電時(shí)）和Ni(OH)2（充電時(shí)），負(fù)極板的活性物質(zhì)為H2（放電時(shí)）和H2O（充電時(shí)），電解液采用30%的氫氧化鉀溶液，其電化學(xué)反應(yīng)如下：負(fù)極反應(yīng)式：正極反應(yīng)式：電池總反應(yīng)式：鎳氫動(dòng)力蓄電池在充、放電過(guò)程中，正、負(fù)極板在進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時(shí)不發(fā)生任何中間態(tài)的可溶性金屬離子，電解液中沒(méi)有任何組分消耗和生成，因而鎳氫動(dòng)力蓄電池可以做成密封型結(jié)構(gòu)。3.鎳氫動(dòng)力蓄電池的特性鎳氫動(dòng)力蓄電池具有能量密度高，與同尺寸鎳鎘動(dòng)力蓄電池相比，其容量是鎳鎘動(dòng)力蓄電池的1.5～2倍；環(huán)境相容性好，無(wú)污染；可大電流快速充放電，充放電倍率高；無(wú)明顯的記憶效應(yīng)；低溫性能好，耐過(guò)充放能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。工作電壓與鎳鎘動(dòng)力蓄電池相同為1.2V。鎳氫動(dòng)力蓄電池的缺點(diǎn)是自放電率高與壽命短，但也能達(dá)到500次循環(huán)壽命和國(guó)際電工委員會(huì)的推薦標(biāo)準(zhǔn)。1）充電特性【教師】通過(guò)多媒體展示“鎳氫動(dòng)力蓄電池的充電特性曲線”圖片，并進(jìn)行講解開(kāi)始時(shí)電壓上升較快，然后比較平坦。這是由于Ni(OH)2導(dǎo)電性極差，但充電產(chǎn)物NiOOH導(dǎo)電性是前者的10倍，因而充電剛開(kāi)始時(shí)，電壓上升很快。有NiOOH生成后，充電電壓上升速率降低，電壓變得比較平坦。隨著充電過(guò)程的進(jìn)行，當(dāng)充電容量接近電池的額定容量的75%左右時(shí)，儲(chǔ)氫合金中的氫原子擴(kuò)散速度減慢。由于氧在儲(chǔ)氫合金中的擴(kuò)散速度受負(fù)極反應(yīng)速度的限制，以及此時(shí)正極開(kāi)始逐步析出O2，充電電壓就再次呈現(xiàn)快速上升的趨勢(shì)。當(dāng)充電量超過(guò)電池設(shè)計(jì)容量之后就進(jìn)入過(guò)充電階段。此時(shí)正極析出的O2會(huì)在負(fù)極儲(chǔ)氫合金表面進(jìn)行還原、去極化，使負(fù)極電位正移，電池溫度迅速升高，加之鎳氫動(dòng)力蓄電池反應(yīng)溫度系數(shù)是負(fù)值，因此電池的充電電壓就會(huì)下降。2）放電特性【教師】通過(guò)多媒體展示“鎳氫動(dòng)力蓄電池典型的放電性能”圖片，并進(jìn)行講解鎳氫動(dòng)力蓄電池工作電壓為1.2V，指的是放電電壓的平臺(tái)電壓。它是鎳氫動(dòng)力蓄電池的重要性能指標(biāo)。鎳氫動(dòng)力蓄電池的放電性能隨放電電流、溫度和其他因素的變化而變化。3）容量特性【教師】通過(guò)多媒體展示“鎳氫動(dòng)力蓄電池的容量特性”圖片，并進(jìn)行講解電池的實(shí)際容量受到理論容量的限制，但與實(shí)際放電機(jī)制和應(yīng)用工況密切相關(guān)。在高倍率即大電流放電條件下，電極的極化增強(qiáng)，內(nèi)阻增大，放電電壓下降很快，電池的能量效率降低，電池的實(shí)際容量一般都低于額定容量。相應(yīng)地，在低倍率放電條件下，放電電壓下降緩慢，電池實(shí)際放出的容量常常高于額定容量。鎳氫動(dòng)力蓄電池的充電電流、擱置時(shí)間、放電終止電壓和放電電流等均會(huì)對(duì)放電容量產(chǎn)生影響。4）內(nèi)壓及溫度特性【教師】通過(guò)多媒體展示“鎳氫動(dòng)力蓄電池充電過(guò)程中內(nèi)壓變化曲線”圖片，并進(jìn)行講解鎳氫動(dòng)力蓄電池內(nèi)壓產(chǎn)生的基本原因是電池在充放電過(guò)程中，正極析出氧氣和負(fù)極析出氫氣。從而產(chǎn)生電池的內(nèi)壓。鎳氫動(dòng)力蓄電池的內(nèi)壓是一直存在的，通常都維持在正常水平，不會(huì)引起安全問(wèn)題。5）自放電和儲(chǔ)存性能【教師】通過(guò)多媒體展示“鎳氫動(dòng)力蓄電池的自放電和儲(chǔ)存性能”圖片，并進(jìn)行講解電池的自放電主要是由電極材料、制造工藝、儲(chǔ)存條件等多方面因素決定的。影響自放電速率的因素主要是電池儲(chǔ)存的溫度和濕度條件等。溫度升高會(huì)使電池內(nèi)正負(fù)極材料的反應(yīng)活性提高，同時(shí)電解液的離子傳導(dǎo)速度加快，隔膜等輔助材料的強(qiáng)度降低，從而使自放電反應(yīng)速率大大提高。6）循環(huán)壽命【教師】通過(guò)多媒體展示“鎳氫動(dòng)力蓄電池的循環(huán)壽命”圖片，并進(jìn)行講解鎳氫動(dòng)力蓄電池的循環(huán)壽命受充放電濕度、溫度和使用方法的影響。在當(dāng)前的技術(shù)狀態(tài)下，按照IEC標(biāo)準(zhǔn)充放電時(shí)，充放電循環(huán)可以超過(guò)500次。在電動(dòng)車輛上應(yīng)用，鎳氫動(dòng)力蓄電池一般采用淺充淺放的應(yīng)用機(jī)制，即SOC在40%～80%之間應(yīng)用，因此電池的使用壽命可以達(dá)到5年以上，甚至達(dá)到10年以上鎳氫動(dòng)力蓄電池失效的原因有多方面，主要?dú)w納如下：①電解液的損耗②電極材料的改變③隔膜的變化4．鎳氫動(dòng)力蓄電池的應(yīng)用【教師】通過(guò)多媒體展示“鎳氫動(dòng)力蓄電池的應(yīng)用”圖片，并進(jìn)行講解鎳氫動(dòng)力蓄電池可以滿足混合動(dòng)力汽車高功率密度的要求，該類電池目前在混合動(dòng)力汽車，尤其是在日系車型中應(yīng)用廣泛。豐田第一代混合動(dòng)力汽車普銳斯的動(dòng)力蓄電池采用的就是288V，6.5A·h的鎳氫動(dòng)力蓄電池。該電池組可以通過(guò)發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)充放電，且輸出功率大、重量輕、壽命長(zhǎng)、耐久性好，豐田凱美瑞混合動(dòng)力車也采用了該鎳氫動(dòng)力蓄電池組。此外，本田思域、福特Escape以及大眾公司的新途銳混合動(dòng)力汽車也都采用了鎳氫動(dòng)力蓄電池作為動(dòng)力電源。新途銳混合動(dòng)力汽車是大眾汽車旗下第一款采用電驅(qū)動(dòng)技術(shù)的車型。該車型通過(guò)結(jié)合電力驅(qū)動(dòng)、車輛滑行、能量回收和起動(dòng)-停車系統(tǒng)四個(gè)方面的技術(shù)，使得這輛重達(dá)2.3t的SUV在城市路況的燃油效率較同級(jí)別車型提高了25%；在城市、高速公路和鄉(xiāng)間的綜合路況，平均油耗則降低了17%。【教師】布置任務(wù)查詢相關(guān)資料，思考鎳氫動(dòng)力蓄電池的技術(shù)研究對(duì)于中國(guó)混動(dòng)企業(yè)的發(fā)展有什么啟發(fā)？?！緦W(xué)生】聆聽(tīng)、思考、回答【教師】總結(jié)學(xué)生的回答實(shí)踐應(yīng)用【教師】帶領(lǐng)學(xué)生到實(shí)操間進(jìn)行實(shí)踐操作1．準(zhǔn)備工作（1）實(shí)訓(xùn)場(chǎng)所：理實(shí)一體化實(shí)訓(xùn)室。（2）工具及設(shè)備：拆裝專用工具、防護(hù)用具等。（3）臺(tái)架/車輛：卡羅拉雙擎鎳氫動(dòng)力蓄電池組。（4）輔助資料：車輛維修手冊(cè)、教材等。2．操作步驟【教師】通過(guò)多媒體展示圖片，并進(jìn)行講解1）拔下鑰匙斷開(kāi)12V蓄電池負(fù)極2）佩戴絕緣手套，拆下維修開(kāi)關(guān)并妥善保管維修開(kāi)關(guān)10min后進(jìn)行驗(yàn)電。3）拆卸后排座椅坐墊及其他飾板4）拆卸混合動(dòng)力蓄電池1號(hào)進(jìn)氣管和冷卻鼓風(fēng)機(jī)總成5）拆卸動(dòng)力蓄電池右側(cè)蓋6）拆卸動(dòng)力蓄電池連接線束，并包裹絕緣7）拆卸動(dòng)力蓄電池與車身連接6個(gè)螺栓8）抬出動(dòng)力蓄電池9）根據(jù)鎳氫動(dòng)力蓄電池實(shí)訓(xùn)臺(tái)架的功能演示，完成鎳氫動(dòng)力蓄電池的認(rèn)知10）檢查驗(yàn)收安裝情況，確認(rèn)6S管理【學(xué)生】以小組為單位，進(jìn)行實(shí)操，根據(jù)分工填寫(xiě)“任務(wù)工