課題任務(wù)2-1動(dòng)力蓄電池的發(fā)展認(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）了解新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池的發(fā)展歷史。（2）了解新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀。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(chē)行業(yè)工作的職業(yè)素養(yǎng)。（3）培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，分工明確、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、相互幫助、共同進(jìn)步。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：了解新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池的發(fā)展歷史。教學(xué)難點(diǎn)：了解新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀。教學(xué)方法情景模擬法、問(wèn)答法、討論法教學(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——調(diào)研寧德時(shí)代麒麟電池、比亞迪刀片電池、高軒科技三元高鎳電池、孚能科技超級(jí)軟包電池和億緯鋰能動(dòng)力蓄電池的最新技術(shù)及電池性能參數(shù)”，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，收集新能源汽車(chē)常用充電方式的相關(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“2023年我國(guó)新能源汽車(chē)產(chǎn)銷(xiāo)量位居全球第一”相關(guān)新聞，并提出問(wèn)題純電動(dòng)汽車(chē)的核心動(dòng)力來(lái)源于動(dòng)力蓄電池，動(dòng)力蓄電池的發(fā)展決定了新能源汽車(chē)?yán)m(xù)航、安全等問(wèn)題，動(dòng)力蓄電池的發(fā)展史是什么呢？【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)，講解新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池的發(fā)展歷史，以及動(dòng)力蓄電池的現(xiàn)狀與未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)等內(nèi)容一、新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池的發(fā)展歷史【教師】通過(guò)多媒體展示“新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池的發(fā)展各階段”圖片，并進(jìn)行講解1800年，亞歷山大·伏特制成了人類(lèi)歷史上最早的電池，后人稱(chēng)之為伏特電池。1830年，威廉姆·斯特金解決了伏特電池的弱電流和極化問(wèn)題，使電池的使用壽命大大延長(zhǎng)。1836年，英國(guó)的丹尼爾對(duì)“伏特電堆”進(jìn)行了改良，提高了伏特電池的穩(wěn)定性。他使用稀硫酸作電解液，解決了電池極化問(wèn)題，制造出第一個(gè)不極化，能保持平衡電流的鋅─銅電池，又稱(chēng)“丹尼爾電池”。它是第一個(gè)可長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)供電的蓄電池。1859年，法國(guó)科學(xué)家普蘭特加斯東（PlantGaston）最早發(fā)明一種能夠產(chǎn)生較大電流的可重復(fù)充電的鉛酸蓄電池。1958年Harris提出了采用有機(jī)電解液作為電池的電解質(zhì)，20世紀(jì)70年代初期便實(shí)現(xiàn)了軍用和民用。隨后基于環(huán)?？紤]，研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向蓄電池。鎳-鎘電池在20世紀(jì)初實(shí)現(xiàn)商品化以后，在20世紀(jì)80年代得到迅速發(fā)展。1984年荷蘭的飛利浦（Philips）公司成功研制出LaNi5儲(chǔ)氫合金，并制備出Ni-MH電池。1991年，可充電的鋰離子蓄電池問(wèn)世，實(shí)驗(yàn)室制成的第一只18650型鋰離子電池容量?jī)H為600mA·h；1992年，SONY公司開(kāi)始大規(guī)模生產(chǎn)民用鋰離子蓄電池；1995年，日本索尼公司首先研制出100A·h鋰離子動(dòng)力蓄電池并在電動(dòng)汽車(chē)上應(yīng)用，展示了鋰離子蓄電池作為電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力蓄電池的優(yōu)越性能，引起了廣泛關(guān)注。1997年，豐田首次使用高功率鎳氫電池的普銳斯混合動(dòng)力汽車(chē)在日本上市。2008年，特斯拉Roadster跑車(chē)面世，極大地吸引了世人的目光。該車(chē)電池的正極材料使用的還是鈷酸鋰，首次使用18650型鋰離子蓄電池組。2010年，比亞迪F3DM低碳版雙模式電動(dòng)車(chē)上市，不過(guò)仍然沒(méi)有使用純電動(dòng)模式，而是發(fā)動(dòng)機(jī)和電機(jī)雙驅(qū)動(dòng)的混動(dòng)車(chē)型。搭載鐵電池的比亞迪3DM雙模電動(dòng)車(chē)純電動(dòng)續(xù)駛里程達(dá)100km。時(shí)至今日，新能源汽車(chē)需求飛漲，隨之而來(lái)的是電池電量需求的大幅上升，2018年全年動(dòng)力蓄電池電量出貨量為56.99GWh，同比2017增長(zhǎng)84%；2019年前兩個(gè)月的新能源汽車(chē)增長(zhǎng)到15萬(wàn)輛，電池電量增長(zhǎng)到731萬(wàn)kWh，同比增長(zhǎng)213%。二、動(dòng)力蓄電池的現(xiàn)狀與未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)【教師】通過(guò)多媒體展示“各類(lèi)型動(dòng)力蓄電池”圖片，并進(jìn)行講解動(dòng)力蓄電池的現(xiàn)狀長(zhǎng)期以來(lái)，電池的使用壽命和成本問(wèn)題一直是制約電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵因素。通過(guò)不斷的技術(shù)創(chuàng)新與改進(jìn)，電池技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。動(dòng)力蓄電池已經(jīng)從傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池發(fā)展到鎳氫、鈷酸鋰、錳酸鋰、聚合物、三元材料、磷酸鐵鋰等先進(jìn)的綠色動(dòng)力蓄電池。動(dòng)力蓄電池在比能量、比功率、安全性、循環(huán)壽命、成本等方面，都取得了很大的進(jìn)步。新能源汽車(chē)上使用的各主流動(dòng)力蓄電池的性能特點(diǎn)見(jiàn)表。項(xiàng)目鉛酸蓄電池鎳鎘電池鎳氫電池鋰離子電池比能量/（Wh/kg）507575～90180能量密度/（Wh/L）100150240～300300功率密度/（W/L）200300240200～300循環(huán)壽命/次300800＞500＞100記憶效應(yīng)無(wú)有有無(wú)月自放電率（%）3～515～2020～306～9工作溫度/℃-10～50-20～60-20～50-20～60毒性高高中低鉛酸蓄電池經(jīng)過(guò)一百多年的發(fā)展，技術(shù)不斷更新，其彰顯出安全性高、使用溫度寬及價(jià)格低廢等特點(diǎn)，藏得了市暢的青睞。但是鉛及其化合物對(duì)人體有春、對(duì)環(huán)境造成危害，從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，鉛酸蓄電池將被其他新型電池取代。鉛酸蓄電池在電動(dòng)自行車(chē)領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛，尤其是低端車(chē)型中。鎳氫電池和鋰離子電池都屬于新型動(dòng)力蓄電池。鎳氫電池作為早期鎳鎘電池的替代產(chǎn)品，它是目前最環(huán)保的電池之一，不再使用有毒的鎘，可以消除重金屬對(duì)環(huán)境帶來(lái)的污染問(wèn)題。鎳氫電池具有較大的能量密度，這意味著可以在不為設(shè)備增加額外重量的情況下，使用鎳氫電池能有效地延長(zhǎng)設(shè)備的工作時(shí)間，主要應(yīng)用于混合動(dòng)力車(chē)輛上。鋰離子電池一直是綠色環(huán)保電池的首選，鋰離子電池的生產(chǎn)技術(shù)不斷提升，成本不斷壓縮，故近幾年鋰離子電池被應(yīng)用到很多領(lǐng)域。主要圍繞磷酸鐵鋰、三元鋰等鋰離子電池進(jìn)行技術(shù)開(kāi)發(fā)及推廣應(yīng)用。鋰離子電池具有容量高、比能量高、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，因而成為當(dāng)前電動(dòng)汽車(chē)用動(dòng)力蓄電池技術(shù)研究開(kāi)發(fā)的主要方向。近幾年，大多數(shù)純電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)都采用了鋰離子動(dòng)力蓄電池。（2）動(dòng)力蓄電池未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)根據(jù)市場(chǎng)考察，在車(chē)用動(dòng)力蓄電池方面，主要圍繞鋰離子電池、氫燃料電池及超級(jí)電容器等進(jìn)行深入研發(fā)。能源補(bǔ)給方面，鋰離子電池、超級(jí)電容器適用于純電動(dòng)汽車(chē)，但是需要外部充電，而氫燃料電池汽車(chē)則需要外部加注氫氣。目前來(lái)看，鋰離子電池在未來(lái)相當(dāng)長(zhǎng)的一段時(shí)間內(nèi)將占據(jù)主要地位。三、國(guó)內(nèi)動(dòng)力蓄電池行業(yè)裝機(jī)供應(yīng)前五企業(yè)【教師】通過(guò)多媒體展示“國(guó)內(nèi)動(dòng)力蓄電池行業(yè)裝機(jī)供應(yīng)知名企業(yè)”圖片，并進(jìn)行講解（1）寧德時(shí)代寧德時(shí)代成立于2011年并于2018年6月11日在創(chuàng)業(yè)板上市。寧德時(shí)代建立了動(dòng)力和儲(chǔ)能電池領(lǐng)域完整的研發(fā)、制造能力，擁有材料、電芯、電池系統(tǒng)、電池回收的全產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)。在電動(dòng)汽車(chē)領(lǐng)域，已與國(guó)際頂級(jí)汽車(chē)廠商及國(guó)內(nèi)眾多知名汽車(chē)廠商建立了深度合作關(guān)系，為全球客戶(hù)研發(fā)、生產(chǎn)純電動(dòng)汽車(chē)、混合動(dòng)力汽車(chē)的動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)。（2）比亞迪比亞迪以電池起家，隨著新能源汽車(chē)快速發(fā)展，比亞迪也開(kāi)放了動(dòng)力蓄電池業(yè)務(wù)。比亞迪創(chuàng)立于1995年，主要生產(chǎn)商務(wù)轎車(chē)和家用轎車(chē)和電池。2003年成長(zhǎng)為全球第二大充電電池生產(chǎn)商，同年組建比亞迪汽車(chē)。在2017年，比亞迪宣布將動(dòng)力蓄電池業(yè)務(wù)獨(dú)立出來(lái)，并向外供應(yīng)動(dòng)力蓄電池，同時(shí)采購(gòu)具有競(jìng)爭(zhēng)力的其他企業(yè)動(dòng)力蓄電池。（3）國(guó)軒高科合肥國(guó)軒高科動(dòng)力能源有限公司成立于2006年5月。公司主要從事鐵鋰動(dòng)力蓄電池新材料、電池芯、電池組及電動(dòng)自行車(chē)、風(fēng)光鋰電綠色照明系統(tǒng)、電動(dòng)汽車(chē)等相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷(xiāo)售，并延伸開(kāi)發(fā)電動(dòng)高爾夫車(chē)、鋰電光伏電源、鋰電備用電源等多領(lǐng)域系列產(chǎn)品。（4）孚能科技孚能科技主要給北汽新能源、江鈴、長(zhǎng)安、長(zhǎng)城、瑞麗、昌河等車(chē)企實(shí)現(xiàn)動(dòng)力蓄電池批量供貨，其還通過(guò)了德國(guó)戴姆勒集團(tuán)VDA6.3過(guò)程質(zhì)量審核成功進(jìn)入戴姆勒供應(yīng)商體系。（5）億緯鋰能億緯鋰能采取的多方位技術(shù)路線布局戰(zhàn)略，目前已形全面覆蓋新能源專(zhuān)用車(chē)、商用車(chē)、乘用車(chē)等不同領(lǐng)域，億緯鋰能也由此成為國(guó)內(nèi)少數(shù)具備動(dòng)力蓄電池全面解決方案的電池生產(chǎn)企業(yè)之一?；葜輧|緯鋰能股份有限公司自2001年成立，具有自助知識(shí)產(chǎn)權(quán)和國(guó)際先進(jìn)技術(shù)水平的新型鋰電能源領(lǐng)先企業(yè)。圍繞著“追求卓越、質(zhì)量?jī)?yōu)先、創(chuàng)造價(jià)值、言而有信、團(tuán)隊(duì)合作、尊重個(gè)人”的企業(yè)核心價(jià)值觀，歷經(jīng)多年快速發(fā)展，現(xiàn)已成為中國(guó)鋰電池行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)?！窘處煛侩S機(jī)邀請(qǐng)學(xué)生完成以下任務(wù)請(qǐng)用自己的話(huà)，簡(jiǎn)述各類(lèi)型動(dòng)力蓄電池?！緦W(xué)生】聆聽(tīng)、思考、回答【教師】總結(jié)學(xué)生的回答【學(xué)生】聆聽(tīng)、思考、理解、記憶實(shí)踐應(yīng)用【教師】掃碼播放“認(rèn)識(shí)寧德時(shí)代麒麟電池、比亞迪刀片電池、高軒科技三元高鎳電池、孚能科技超級(jí)軟包電池和億緯鋰能動(dòng)力蓄電池”視頻，然后帶領(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(zhuān)用工具、防護(hù)用具等。（3）電池：寧德時(shí)代麒麟電池、比亞迪刀片電池、高軒科技三元高鎳電池、孚能科技超級(jí)軟包電池和億緯鋰能動(dòng)力蓄電池（4）輔助資料：各電池信息手冊(cè)、教材等。2．操作步驟【教師】通過(guò)多媒體展示圖片，并進(jìn)行講解認(rèn)識(shí)寧德時(shí)代麒麟電池：調(diào)查填寫(xiě)電池采用技術(shù)、能量密度、續(xù)航里程、體積利用率、安全性及應(yīng)用領(lǐng)域。認(rèn)識(shí)比亞迪刀片電池：調(diào)查填寫(xiě)電池采用技術(shù)、能量密度、續(xù)航里程、體積利用率、安全性及應(yīng)用領(lǐng)域。認(rèn)識(shí)高軒科技三元高鎳電池：調(diào)查填寫(xiě)電池采用技術(shù)、能量密度、續(xù)航里程、體積利用率、安全性及應(yīng)用領(lǐng)域。認(rèn)識(shí)孚能科技超級(jí)軟包電池：調(diào)查填寫(xiě)電池采用技術(shù)、能量密度、續(xù)航里程、體積利用率、安全性及應(yīng)用領(lǐng)域。認(rèn)識(shí)億緯鋰能動(dòng)力蓄電池：調(diào)查填寫(xiě)電池采用技術(shù)、能量密度、續(xù)航里程、體積利用率、安全性及應(yīng)用領(lǐng)域?！緦W(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)工單——認(rèn)識(shí)各類(lèi)型電池”【教師】根據(jù)學(xué)生表現(xiàn)，填寫(xiě)學(xué)習(xí)成果評(píng)價(jià)表課堂小結(jié)【教師】簡(jiǎn)要總結(jié)本節(jié)課的要點(diǎn)（1）了解新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池的發(fā)展歷史（2）了解新能源汽車(chē)動(dòng)力蓄電池的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀【學(xué)生】總結(jié)回顧知識(shí)點(diǎn)作業(yè)布置【教師】布置課后作業(yè)（1）復(fù)習(xí)所學(xué)知識(shí)，完成任務(wù)工單中相關(guān)任務(wù)，并形成實(shí)踐報(bào)告（2）【學(xué)生】完成課后任務(wù)教學(xué)反思

課題2-2動(dòng)力蓄電池的性能指標(biāo)及參數(shù)識(shí)讀課時(shí)4課時(shí)（180min）教學(xué)目標(biāo)知識(shí)技能目標(biāo)：（1）了解動(dòng)力蓄電池的性能指標(biāo)。（2）掌握新能源汽車(chē)對(duì)動(dòng)力蓄電池的性能要求。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(chē)行業(yè)工作的職業(yè)素養(yǎng)。（3）培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，分工明確、優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)、相互幫助、共同進(jìn)步。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：了解動(dòng)力蓄電池的性能指標(biāo)。教學(xué)難點(diǎn)：掌握新能源汽車(chē)對(duì)動(dòng)力蓄電池的性能要求。教學(xué)方法情景模擬法、問(wèn)答法、討論法教學(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——吉利EV純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力蓄電池維護(hù)與單體蓄電池檢查”，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，收集新能源汽車(chē)常用充電方式的相關(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“國(guó)務(wù)院辦公廳印發(fā)的《新能源汽車(chē)產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》中，堅(jiān)持純電動(dòng)戰(zhàn)略取向，發(fā)展新能源汽車(chē)是我國(guó)從大國(guó)走向強(qiáng)國(guó)必由之路”相關(guān)新聞，并提出問(wèn)題動(dòng)力蓄電池作為純電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力核心，如何判斷其動(dòng)力性能呢？【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)，講解動(dòng)力蓄電池的相關(guān)性能要求等內(nèi)容一、電池的儲(chǔ)能原理與基本結(jié)構(gòu)【教師】通過(guò)多媒體展示“電池的儲(chǔ)能原理與基本結(jié)構(gòu)”圖片，并進(jìn)行講解1.電池的儲(chǔ)能原理在化學(xué)電池中，化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苁强侩姵貎?nèi)部自發(fā)進(jìn)行氧化、還原等化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，這種反應(yīng)分別在兩個(gè)電極上進(jìn)行。當(dāng)外電路斷開(kāi)時(shí)，兩極之間雖然有電位差（開(kāi)路電壓），但沒(méi)有電流，存儲(chǔ)在電池中的化學(xué)能并不轉(zhuǎn)換為電能。當(dāng)外電路閉合時(shí)，在兩電極電位差的作用下即有電流流過(guò)外電路。同時(shí)在電池內(nèi)部，由于電解質(zhì)中不存在自由電子，電荷的傳遞必然伴隨兩極活性物質(zhì)與電解質(zhì)界面的氧化或還原反應(yīng)，以及反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的物質(zhì)遷移。電荷在電解質(zhì)中的傳遞也要由離子的遷移來(lái)完成。充電時(shí)，電池內(nèi)部的傳電和傳質(zhì)過(guò)程的方向恰與放電相反；電極反應(yīng)必須是可逆的，才能保證反方向傳質(zhì)與傳電過(guò)程的正常進(jìn)行，儲(chǔ)能原理示意圖如圖所示。以經(jīng)典的丹尼爾原理電池單體化學(xué)反應(yīng)為例進(jìn)行講解：在金屬冶金中，如果把鋅加入Cu2+溶液中，銅就會(huì)沉淀出來(lái)了。該化學(xué)反應(yīng)就是從含有鋅的礦石中提取出銅的常用方法。該化學(xué)反應(yīng)包含的化學(xué)能是不可利用的，能量以熱能的形式被消耗掉。上述從電解液中提取銅的反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)是在鋅表面發(fā)生。如果鋅和銅處于獨(dú)立的兩個(gè)元件中，那么上述反應(yīng)式就必須在兩個(gè)不同的位置（電極）發(fā)生，而且只有在有電流連接兩個(gè)電極的情況下反應(yīng)才能繼續(xù)進(jìn)行。該反應(yīng)可以通過(guò)控制正、負(fù)極的連接狀態(tài)實(shí)現(xiàn)有效控制，使化學(xué)能按需轉(zhuǎn)化為有用的電能，丹尼爾電池示意圖如圖2-2-2所示。負(fù)極：Zn—2e-=Zn2+正極：Cu2++2e-=Cu電池反應(yīng)：Zn+Cu2+=Zn2++Cu2.電池的基本結(jié)構(gòu)電池要實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的過(guò)程，必須滿(mǎn)足如下條件：1）必須把化學(xué)反應(yīng)中失去電子的氧化過(guò)程（在負(fù)極進(jìn)行），得到電子的還原過(guò)程（在正極進(jìn)行），分在兩個(gè)區(qū)域進(jìn)行，這與一般的氧化還原反應(yīng)存在區(qū)別。2）兩電極必須具有離子導(dǎo)電性的物質(zhì)。3）化學(xué)變化過(guò)程中電子傳遞必須經(jīng)過(guò)外線路。電池需包含以下組成部分，結(jié)構(gòu)如圖所示。1）正極活性物質(zhì)。它具有較高的電極電位，電池放電時(shí)進(jìn)行還原反應(yīng)或陰極過(guò)程。2）負(fù)極活性物質(zhì)。它具有較低的電極電位，電池工作時(shí)進(jìn)行氧化反應(yīng)或陽(yáng)極過(guò)程。3）電解質(zhì)。它擁有很高的、選擇性的離子電導(dǎo)率，提供電池內(nèi)部的離子導(dǎo)電的介質(zhì)。大多數(shù)電解質(zhì)為無(wú)機(jī)電解質(zhì)水溶液，也有固體電解質(zhì)、熔融鹽電解質(zhì)、非水溶液電解質(zhì)和有機(jī)電解質(zhì)。有的電解質(zhì)也參加電極反應(yīng)而被消耗。除了主要組成部分外，電池還常常需要導(dǎo)電柵、匯流體、端子、安全閥等零件。電池可以制成各種形狀和結(jié)構(gòu)，如圓柱形、扣式、扁平和方形，如圖所示。二、電池的特性參數(shù)【教師】通過(guò)多媒體展示“各類(lèi)型動(dòng)力蓄電池特性參數(shù)”圖片，并進(jìn)行講解1.電壓參數(shù)（1）電動(dòng)勢(shì)電動(dòng)勢(shì)是電池在理論上輸出能量大小的度量之一，電池的電動(dòng)勢(shì)是熱力學(xué)的兩極平衡電極電位之差。（2）開(kāi)路電壓開(kāi)路電壓是指在開(kāi)路狀態(tài)下（幾乎沒(méi)有電流通過(guò)時(shí)），電池兩極之間的電勢(shì)差。（3）額定電壓額定電壓也稱(chēng)公稱(chēng)電壓或標(biāo)稱(chēng)電壓，是指在規(guī)定條件下電池工作的標(biāo)準(zhǔn)電壓。采用額定電壓可以區(qū)分電池的化學(xué)體系。如下表常用不同電化學(xué)體系電池的單體額定電壓值所示。序號(hào)電池類(lèi)型單體額定電壓/V1鉛酸蓄電池（VRLA）22鎳鎘電池（Ni-Cd）1.23鎳鋅電池（Ni-Zn）1.64鎳氫電池（Ni-MH）1.25鋅空氣電池（Zn/Air）1.26鋁空氣電池（Al/Air）1.47鈉氯化鎳電池（Na/NiCl2）2.58鈉硫電池（Na/S）2.09錳酸鋰電池（LiMn2O4）3.710磷酸鐵鋰電池（LiFePO4）3.2（4）工作電壓工作電壓是指電池接通負(fù)載后在放電過(guò)程中顯示的電壓，又稱(chēng)負(fù)荷（載）電壓或放電電壓。工作電壓低于開(kāi)路電壓，當(dāng)然也必然低于電動(dòng)勢(shì)。（5）放電終止電壓也稱(chēng)放電截止電壓是指電池放電時(shí)，電壓下降到不宜再繼續(xù)放電的最低工作電壓值。不同類(lèi)型的電池及不同的放電條件，放電終止電壓是不同的。一般而言，低溫或大電流放電時(shí)，終止電壓規(guī)定得低些；小電流或間歇放電時(shí)，終止電壓值規(guī)定得高些。2.容量參數(shù)電池在一定的放電條件下所能放出的電量稱(chēng)為電池容量，以符號(hào)C表示。其單位常用A·h或mA·h表示。1）理論容量（C0），即假定活性物質(zhì)全部參加電池的成流反應(yīng)所能提供的電量。理論容量可根據(jù)活性物質(zhì)的數(shù)量按法拉第定律計(jì)算求出。2）額定容量（C），即按國(guó)家或有關(guān)部門(mén)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。3）實(shí)際容量（Ct），在工作中電池實(shí)際放出的電量，是放電電流與放電時(shí)間的積分，實(shí)際放電容量受放電率的影響較大，所以常在字母C的右下角標(biāo)明放電率，如C20=50A·h，表明在20小時(shí)率下的容量為50A·h。由于電池內(nèi)阻和其他原因，活性物質(zhì)不可能完全被利用，所以實(shí)際容量、額定容量總是低于理論容量。4）剩余容量。剩余容量是指在一定放電倍率下放電后，電池剩余的可用容量。剩余容量的估計(jì)和計(jì)算受到電池前期放電率、放電時(shí)間等因素以及電池老化程度、應(yīng)用環(huán)境等多種因素影響，所以在準(zhǔn)確估算上存在一定的困難。3.內(nèi)阻參數(shù)電流通過(guò)電池內(nèi)部時(shí)受到阻力，使電池的工作電壓降低，該阻力稱(chēng)為電池內(nèi)阻，由于電池內(nèi)阻的作用，放電時(shí)端電壓低于電動(dòng)勢(shì)和開(kāi)路電壓，充電時(shí)充電端電壓高于電動(dòng)勢(shì)和開(kāi)路電壓。電池內(nèi)阻是非常重要的參數(shù)，它直接影響電池的工作電壓、工作電流、輸出能量與功率等，實(shí)用的化學(xué)電源，其內(nèi)阻越小越好。電池內(nèi)阻不是常數(shù)，它包括歐姆內(nèi)阻和電極在化學(xué)反應(yīng)時(shí)所表現(xiàn)出的極化內(nèi)阻。歐姆內(nèi)阻主要是由電極材料、電解液、隔膜的內(nèi)阻及各部分零件的接觸電阻組成。它與電池的尺寸、結(jié)構(gòu)、電極的成形方式以及裝配的松緊度有關(guān)；極化內(nèi)阻是正極與負(fù)極由于電化學(xué)極化和濃差極化所引起的電阻之和，與活性物質(zhì)的本性、電極結(jié)構(gòu)、電池制造工藝有關(guān)，尤其是與電池的工作條件密切相關(guān)，隨放電率、溫度等條件的改變而改變。4.能量與能量密度電池的能量是指電池在一定放電制度下，電池所能釋放出的能量，通常用W·h或kW·h表示。（1）理論能量假設(shè)電池在放電過(guò)程中電壓保持電動(dòng)勢(shì)的數(shù)值，而且活性物質(zhì)的利用率為100%，在此條件下電池所輸出的能量為理論能量W0，即：W0=C0E。（2）實(shí)際能量實(shí)際能量是指電池放電時(shí)實(shí)際輸出的能量，數(shù)值上等于電池實(shí)際放電電壓、放電電流與放電時(shí)間的積分。在實(shí)際應(yīng)用中，估算常采用電池組額定容量與放電平均電壓乘積進(jìn)行電池實(shí)際能量的計(jì)算。由于活性物質(zhì)不可能完全被利用，電池的工作電壓總是小于電動(dòng)勢(shì)，所以電池的實(shí)際能量總是小于理論能量。（3）能量密度電池的能量密度是指單位質(zhì)量或單位體積的電池所能輸出的能量，相應(yīng)地稱(chēng)為質(zhì)量能量密度（Wh/kg）或體積能量密度（Wh/L），也稱(chēng)質(zhì)量比能量或體積比能量。5.功率與功率密度（1）功率電池的功率是指在一定的放電制度下，單位時(shí)間內(nèi)電池輸出的能量，其單位為瓦（W）或千瓦（kW）。理論上電池的功率可以表示為:P0=W0/t=C0/t=IE式中：t—放電時(shí)間；C0—電池的理論容量；I—恒定的放電電流。此時(shí)，電池的實(shí)際功率應(yīng)當(dāng)為：P0=IV=I（E-IRW）=IE-I2RW式中I2RW是消耗于電池內(nèi)阻上的功率，這部分功率對(duì)于負(fù)載是無(wú)用的。（2）功率密度單位質(zhì)量或單位體積電池輸出的功率稱(chēng)為功率密度，又稱(chēng)比功率，單位為kW/kg或W/g。比功率的大小，表征電池所能承受的工作電流的大小，電池比功率大，表示它可以承受大電流放電。比功率是評(píng)價(jià)電池及電池組是否滿(mǎn)足電動(dòng)汽車(chē)加速和爬坡能力的重要指標(biāo)。6.荷電狀態(tài)電池荷電狀態(tài)（StateofCharge，SOC）描述了電池的剩余電量，是電池使用過(guò)程中的重要參數(shù)，此參數(shù)與電池的充放電歷史和充放電電流大小有關(guān)。荷電狀態(tài)值是個(gè)相對(duì)量，一般用百分比的方式來(lái)表示。美國(guó)先進(jìn)電池聯(lián)合會(huì)（USABC）定義SOC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。由于SOC受充放電倍率、溫度、自放電、老化等因素的影響，實(shí)際應(yīng)用中要對(duì)SOC的定義進(jìn)行調(diào)整。例如，日本本田公司定義SOC為：其中，剩余容量等于額定容量減去凈放電量、自放電量、溫度補(bǔ)償容量后的差值。電池剩余電量受到動(dòng)力蓄電池的基本特征參數(shù)（端電壓、工作電流、溫度、容量、內(nèi)部壓強(qiáng)、內(nèi)阻和充放電循環(huán)次數(shù)）和動(dòng)力蓄電池使用特性因素的影響，使得對(duì)電池組的荷電狀態(tài)SOC的測(cè)定很困難。7.放電深度放電深度（DepthofDischarge，DOD）是放電容量與額定容量之比的百分?jǐn)?shù)，與SOC之間存在如下數(shù)學(xué)計(jì)算關(guān)系：DOD=1-SOC放電深度的高低對(duì)二次電池的使用壽命有很大的影響，一般情況下，二次電池常用的放電深度越深，其使用壽命就越短，因此在使用中應(yīng)盡量避免二次電池深度放電。8.使用壽命電池經(jīng)歷一次充電和放電，稱(chēng)為一次循環(huán)或一個(gè)周期。在一定放電制度下，二次電池的容量降至某一規(guī)定值之前，電池所能耐受的循環(huán)次數(shù)，稱(chēng)為蓄電池的循環(huán)壽命或使用周期。鉛酸蓄電池為300-500次；鋰離子蓄電池可達(dá)1000次以上。9.自放電率自放電率是電池在存放時(shí)間內(nèi)，在沒(méi)有負(fù)荷的條件下自身放電，使得電池的容量損失的速度，自放電率采用單位時(shí)間（月或年）內(nèi)電池容量下降的百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。自放電率=式中Aha—電池儲(chǔ)存時(shí)的容量（A·h）；Ahb—電池儲(chǔ)存以后的容量（A·h）；t—電池儲(chǔ)存的時(shí)間（天或月）。自放電率通常與時(shí)間和環(huán)境溫度有關(guān)，電池久置時(shí)要定期補(bǔ)電，并在適宜的溫度和濕度下儲(chǔ)存。10.不一致性電池的不一致性是指同一規(guī)格、同一型號(hào)的單體蓄電池組成電池組后，在電壓、內(nèi)阻及其變化率、荷電量、容量、充電接受能力、循環(huán)壽命、溫度影響、自放電率等參數(shù)方面存在的差別。電動(dòng)汽車(chē)必須使用多塊單體蓄電池構(gòu)成的電池組來(lái)滿(mǎn)足使用要求。電池的不一致性對(duì)于成組使用的動(dòng)力蓄電池才有意義，由于不一致性的影響，動(dòng)力蓄電池組在電動(dòng)汽車(chē)上使用的性能指標(biāo)往往達(dá)不到單體蓄電池原有水平，使用壽命可能縮短數(shù)倍甚至十幾倍，嚴(yán)重影響電動(dòng)汽車(chē)的性能和應(yīng)用。11.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)，新開(kāi)發(fā)的高比能量、比功率的電池成本就高，如鋰離子電池，使得電動(dòng)汽車(chē)的造價(jià)也較高。因此開(kāi)發(fā)和研制高效、低成本的電池是電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵。電池成本一般以電池單位容量或能量的成本進(jìn)行表示，單位為：元/A·h或元/kW·h，以方便對(duì)于不同類(lèi)型或同類(lèi)型不同生產(chǎn)廠家、不同型號(hào)的電池進(jìn)行比較。12.放電制度放電制度就是電池放電時(shí)所規(guī)定的各種條件，主要包括放電電流（放電速率）、終止電壓和溫度等。1）放電電流：放電電流的大小直接影響到電池的各項(xiàng)性能指標(biāo)，因此介紹電池的容量或能量時(shí)，必須說(shuō)明放電電流的大小，指出放電的條件。放電電流通常用放電率表示，放電率是指電池放電時(shí)的速率，有時(shí)率或倍率兩種表示形式。2）放電終止電壓：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。一般來(lái)說(shuō)，由于低溫大電流放電時(shí)，電極的極化大，活性物質(zhì)不能充分利用，電池的電壓下降較快。三、新能源汽車(chē)對(duì)動(dòng)力蓄電池的性能要求【教師】通過(guò)多媒體展示“新能源汽車(chē)對(duì)動(dòng)力蓄電池的性能要求”圖片，并進(jìn)行講解動(dòng)力蓄電池最重要的特點(diǎn)就是高功率和高能量。高功率意味著更大的充放電強(qiáng)度，高能量表示更高的質(zhì)量比能量和體積比能量。動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要按照最優(yōu)化的整車(chē)設(shè)計(jì)應(yīng)用指標(biāo)設(shè)計(jì)電池系統(tǒng)。1.高能量對(duì)于電動(dòng)車(chē)輛高能量意味著更長(zhǎng)的續(xù)駛里程，續(xù)駛里程的延長(zhǎng)可有效提升車(chē)輛應(yīng)用的方便性和適用范圍。鋰離子動(dòng)力蓄電池能夠在電動(dòng)車(chē)輛上廣泛推廣和應(yīng)用，主要原因就是其能量密度是鉛酸動(dòng)力蓄電池的3倍，并且還有繼續(xù)提高的可能性。2.高功率動(dòng)力蓄電池組要能夠提供驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)高功率輸出，滿(mǎn)足車(chē)輛動(dòng)力性要求。但長(zhǎng)期大電流、高功率放電對(duì)于電池的使用壽命和充放電效率會(huì)產(chǎn)生負(fù)面影響，甚至影響電池使用的安全性，因此在功率方面還需要一定的功率儲(chǔ)備，避免讓動(dòng)力蓄電池在全功率工況下工作。3.長(zhǎng)壽命鉛酸動(dòng)力蓄電池使用壽命在深充深放工況下可以達(dá)到400次，鋰離子動(dòng)力蓄電池可以達(dá)到1000次以上，混合動(dòng)力用鎳氫蓄電池已經(jīng)可以達(dá)到10年以上。但動(dòng)力蓄電池長(zhǎng)壽命，關(guān)系到電池成本。車(chē)輛應(yīng)用過(guò)程中電池更換的費(fèi)用，是電動(dòng)汽車(chē)使用成本的重要組成部分。提高動(dòng)力蓄電池的使用壽命目前是電池技術(shù)研究的重點(diǎn)問(wèn)題之一。4.低成本動(dòng)力蓄電池的成本與電池的新技術(shù)含量、材料、制作方法和生產(chǎn)規(guī)模有關(guān)，目前高比能量的電池成本較高，使得電動(dòng)汽車(chē)的造價(jià)也較高，開(kāi)發(fā)和研制高效、低成本的動(dòng)力蓄電池是電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵。5.安全性好動(dòng)力蓄電池為電動(dòng)汽車(chē)提供了高達(dá)300V以上的驅(qū)動(dòng)供電電壓，可能危及人身安全和車(chē)載電器的使用安全。動(dòng)力蓄電池作為高能量密度的儲(chǔ)能載體，自身也存在一定的安全隱患，以鋰離子電池為例：1）充放電過(guò)程如果發(fā)生熱失控反應(yīng)，可能導(dǎo)致電池短路起火，甚至產(chǎn)生爆