動力電池及能量管理技術(高職新能源汽車專業(yè))PPT完整全套教學課件

動力電池及能量管理技術項目1電動汽車動力電池基礎認知項目2常見動力電池結(jié)構及應用項目3動力電池能量管理項目4典型動力電池及能量管理系統(tǒng)應用全套可編輯PPT課件項目一電動汽車動力電池基礎認知PART011.了解動力電池的基本概念。2.了解動力電池的發(fā)展現(xiàn)狀。3.掌握動力電池的發(fā)展趨勢。任務目標一、動力電池發(fā)展歷史（一）第一代動力電池第一代動力電池是鉛酸蓄電池，而且主要是閥控式鉛酸蓄電池。其優(yōu)點是大電流放電性能良好，價格低廉，資源豐富，電池回收率高，在電動自行車、電動摩托車上廣泛應用。缺點是比能量低，主要原材料鉛有污染。新開發(fā)的雙極耳卷繞式閥控密封鉛酸蓄電池已經(jīng)通過混合動力汽車試用，其能量密度比平板涂膏式鉛酸蓄電池有明顯提高。任務1電動汽車動力電池發(fā)展史（二）第二代動力電池第二代動力電池是堿性電池，如鎳鎘電池、鎳氫電池。鎳鎘電池由于鎘的污染，歐盟各國已禁止用于動力電池；鎳氫電池的價格明顯高于鉛酸蓄電池，目前是混合動力汽車的主要動力電池。任務1電動汽車動力電池發(fā)展史（三）第三代動力電池第三代動力電池是鋰離子電池和聚合物鋰離子電池，其能量密度高于閥控式鉛酸蓄電池和鎳氫電池，比能量達到200W·h/g（IB），單體電池電壓高（3.6V），其安全問題解決以后將是最具競爭力的動力電池。任務1電動汽車動力電池發(fā)展史（四）第四代動力電池第四代動力電池是燃料電池，如質(zhì)子交換膜燃料電池和直接甲醇燃料電池，其特點是無污染，放電產(chǎn)物為H2O，是真正的電化學發(fā)電裝置。燃料電池以H2或甲醇作為燃料，O2作為氧化劑，可直接轉(zhuǎn)化為電能作為車載動力。任務1電動汽車動力電池發(fā)展史二、動力電池發(fā)展現(xiàn)狀（一）目前新能源汽車上使用動力電池的類型任務1電動汽車動力電池發(fā)展史鉛酸電池比較適合低速、低成本的電動車輛，我國絕大多數(shù)電動自行車的電池都采用鉛酸電池，而且鉛酸電池在低速短途電動汽車領域也有著廣泛的應用。鎳氫電池和鋰離子電池屬于新型動力電池，日本走在鎳氫動力電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化前列。鋰離子動力電池具有容量高、比能量高、循環(huán)壽命長、無記憶效應等優(yōu)點，因而成為當前電動汽車用動力電池技術研究開發(fā)的主要方向。任務1電動汽車動力電池發(fā)展史（二）我國動力電池的發(fā)展現(xiàn)狀第一，技術方面，我國已經(jīng)基本掌握車用動力電池的關鍵技術。第二，產(chǎn)品方面，磷酸鐵鋰電池已經(jīng)趨于成熟。第三，我國已基本建立了比較完善的產(chǎn)業(yè)體系，在關鍵材料、單體電池、電池系統(tǒng)和電池裝備、檢測儀器等方面均具備一定生產(chǎn)能力。任務1電動汽車動力電池發(fā)展史任務1電動汽車動力電池發(fā)展史任務1電動汽車動力電池發(fā)展史三、動力電池發(fā)展趨勢任務1電動汽車動力電池發(fā)展史任務1電動汽車動力電池發(fā)展史（一）未來汽車發(fā)展主流能源——鋰離子電池鋰離子動力電池具有高能量密度的關鍵在于材料，三元材料將成為主流的正極材料體系，石墨與軟碳、硬碳等具備不同特性的負極材料混合應用也將成為負極材料的主流體系。另外，石墨烯在我國已經(jīng)開始進入中期試驗階段，量產(chǎn)后會大幅度提高電池的能量密度水平及壽命。從安全性角度考慮，磷酸鐵鋰電池要優(yōu)于其他種類電池;從正極材料來講，磷酸鐵鋰材料不僅是研究關注的重點，也是產(chǎn)業(yè)化的重點；此外從負極材料來講，石墨類的材料現(xiàn)在已經(jīng)是很成熟的產(chǎn)品，未來則以硅碳作為研發(fā)重點。任務1電動汽車動力電池發(fā)展史（二）未來汽車最理想的能源——燃料電池燃料電池是將化學能轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置，不是通常所說的“電池”，其能量的來源主要是依靠不斷供給燃料及氧化劑產(chǎn)生，而且能量轉(zhuǎn)換效率高、無污染、壽命長、運行平穩(wěn)，被業(yè)界公認為未來汽車的最佳能源。任務1電動汽車動力電池發(fā)展史（三）充滿活力的新型動力電池技術——物理電池物理電池是依靠物理變化來提供、儲存電能的電池統(tǒng)稱,如“瞬間充滿電的超級電容”“比功率達5000～10000W/kg的飛輪電池”等都屬于物理電池家族的成員。1.超級電容超級電容是一種介于傳統(tǒng)電容與電池之間的電源元件，功率密度高達300～500W/kg，是普通電池的5～10倍。任務1電動汽車動力電池發(fā)展史超級電容有三大明顯優(yōu)勢：（1）反復充、放電次數(shù)達十萬次，壽命上要比化學電池高出很多。（2）超級電容在充、放電時的功率密度極高，瞬間可放出大量電能，可滿足車輛更加寬泛的電力需求。（3）工作環(huán)境適應能力更佳，通常室外溫度在-40~65℃時，超級電容都能穩(wěn)定正常工作。任務1電動汽車動力電池發(fā)展史2.飛輪電池飛輪電池是20世紀90年代提出的一種新概念電池，它利用類似飛輪轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生能量的原理實現(xiàn)充、放電。大名鼎鼎的保時捷911GT3混合動力賽車及保時捷918Spyder均在兩前輪處安裝有飛輪電池，飛輪技術將制動所收集的動能轉(zhuǎn)化為電能，并將能量儲存于一個飛輪中。在加速過程，該能量將轉(zhuǎn)移至前輪，在提高加速性能的同時減少內(nèi)燃機的燃油消耗。由于技術和材料價格的限制，飛輪電池的價格相對較高，在小型場合還無法體現(xiàn)其優(yōu)勢，但在太空、大規(guī)模交通運輸以及軍事方面需要大型儲能裝置的場合，飛輪電池已得到逐步應用。任務1電動汽車動力電池發(fā)展史謝謝觀看項目一電動汽車動力電池基礎認知PART011.了解動力電池的主要類型。2.理解動力電池的基本組成及工作原理。3.掌握動力電池的基本參數(shù)及應用要求。任務目標一、動力電池的類型（一）按照電池的工作性質(zhì)及使用特征分類任務2電動汽車動力電池基礎知識1.一次電池一次電池又稱“原電池”或者“干電池”，是指放電后不能用充電的方法使它復原的電池，即該類電池只能使用一次，放電后電池只能廢棄。2.二次電池二次電池又稱“蓄電池”，是指放電后可以用充電的方法使活性物復原而能再次放電，且可反復循環(huán)使用的一類電池。這類電池實際上是一個化學能量儲存裝置，用直流電將電池充足，使電能以化學能的形式儲存在電池中。任務2電動汽車動力電池基礎知識3.儲備電池儲備電池又稱“激活電池”，這類電池的正、負極活性物質(zhì)和電解液不直接接觸，使用前臨時注入電解液或用其他方法激活電池。4.燃料電池燃料電池又稱“連續(xù)電池”，即只要活性物連續(xù)注入電池，就能長期不斷地連續(xù)放電的一類電池。其特點是電池自身只是一個載體，不存儲任何電能。當需要電能時將反應物從外部送入電池中即可，如氫燃料電池、肼空氣燃料電池等。任務2電動汽車動力電池基礎知識（二）按照電池的反應原理分類1.化學電池化學電池利用物質(zhì)的化學反應發(fā)電，按照工作性質(zhì)，化學電池可分為原電池、蓄電池、燃料電池和儲備電池；按照電解質(zhì)不同，可分為酸性電池、堿性電池、中性電池、有機電解質(zhì)電池、非水無機電解質(zhì)電池和固體電解質(zhì)電池等；按照電池的特性，可分為高容量電池、密封電池、高功率電池、免維護電池和防爆電池等。任務2電動汽車動力電池基礎知識2.物理電池物理電池是利用光、熱、物理吸附等物理能量發(fā)電的電池，如太陽能電池、超級電容和超高速飛輪電池等。3.生物電池生物電池是利用生物化學反應發(fā)電的電池，如微生物電池、酶電池和生物太陽能電池等。任務2電動汽車動力電池基礎知識（三）按照電池的應用分類動力電池按照其應用分為兩種不同的類型：能量型電池和功率型電池。任務2電動汽車動力電池基礎知識1.能量型電池能量型電池指以高能量密度、高容量為特點，單位時間內(nèi)輸出電量多，能夠給車輛提供較高的續(xù)駛里程，但是最大放電電流較低。2.功率型電池功率型電池指以高功率密度為特點，單位時間內(nèi)產(chǎn)生的電功率較高，其提供的電磁轉(zhuǎn)矩較大，能夠給車輛提供較高的轉(zhuǎn)速，支持較大的最大持續(xù)與最大瞬間放電電流，但電池容量相對較低。任務2電動汽車動力電池基礎知識（四）按電池所用正負極材料分類1.鋅系列電池以金屬鋅為負極材料的化學電源稱為鋅系列電池。金屬鋅具有容量高、資源豐富等優(yōu)點。目前已廣泛應用的鋅系列電池有鋅錳電池、鋅銀電池等。鋅系列電池的主要特征為：（1）鋅負極活性物質(zhì)的組成特征：一次電池、儲備電池、鋅空氣燃料電池直接采用單質(zhì)或合金鋅這種充電態(tài)負極形式；蓄電池多采用氧化鋅這種放電態(tài)負極形式。（2）鋅負極的電極結(jié)構特征：一次電池采用鋅箔和鋅粒；儲備電池采用電沉積鋅粉干壓或濕壓成箔式，或直接電沉積鋅箔；蓄電池多采用粘結(jié)式氧化鋅負極結(jié)構。任務2電動汽車動力電池基礎知識2.鎳系列電池鎳系列電池是指采用金屬作為負極活性物質(zhì)，氫氧化鎳作為正極活性物質(zhì)的堿性蓄電池。大型袋式和開口式鎳系列電池主要用于鐵路機車、礦山、裝甲車輛、飛機發(fā)動機等作為起動或應急電源。圓柱密封式鎳系列電池主要用于電動工具、剃須器等便攜式電器。小型扣式鎳系列電池主要用于小電流、低倍率放電的無繩電話、電動玩具等。任務2電動汽車動力電池基礎知識3.鉛系列電池鉛酸電池，是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的蓄電池。鉛酸電池放電狀態(tài)下，正極主要成分為二氧化鉛，負極主要成分為鉛；充電狀態(tài)下，正負極的主要成分均為硫酸鉛。鉛蓄電池的優(yōu)點是工作電壓平穩(wěn)、使用溫度及使用電流范圍寬、充放電循環(huán)次數(shù)多、儲存性能好、造價較低，目前廣泛應用于汽車、火車、拖拉機、摩托車、電動車以及通信、電站、電力輸送、儀器儀表、UPS電源和飛機、坦克、艦艇、雷達系統(tǒng)等領域。其缺點是比能量（單位重量所蓄電能）小，而且會對環(huán)境造成污染。任務2電動汽車動力電池基礎知識4.鋰系列電池鋰系列電池分為動力鋰電池和鋰離子電池。鋰電池是一種二次電池，它主要依靠鋰離子在正極和負極之間移動來工作。在充放電過程中，Li+在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌：充電時，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負極，負極處于富鋰狀態(tài)；放電時則相反。鋰電池具有電壓高、工作溫度范圍寬、比能量大、循環(huán)壽命長、自放電小等優(yōu)點，其缺點是生產(chǎn)成本高、使用條件有限制且高低溫使用危險性較大等。任務2電動汽車動力電池基礎知識5.二氧化錳系列電池二氧化錳電池是以鋅、鎂、鋰等金屬為負極、二氧化錳為正極的系列電池。電解液采用堿性的KOH水溶液，所以叫作堿性二氧化錳電池。二氧化錳電池結(jié)構簡單，所使用的原材料來源豐富，所以其成本低、價格便宜，而且使用方便，不需維護，便于攜帶。由于這些優(yōu)點，與其他電池系列相比，堿性二氧化錳電池在民用方面具有很強的競爭力，被廣泛地應用于信號裝置、儀器儀表、通信、計算器、照相機閃光燈、收音機、BP機、電動玩具及鐘表、照明等各種電器用具的直流電源。任務2電動汽車動力電池基礎知識6.空氣（氧氣）系列電池空氣（氧氣）電池是新一代綠色二次電池的代表之一，包括鋅空氣電池、鋁空氣電池、鋰空氣電池和鎂空氣電池等，具有成本低、無毒、無污染、比功率高、比能量高等優(yōu)點，是替代傳統(tǒng)電池的理想產(chǎn)品。為解決金屬空氣電池電極的腐蝕及自放電現(xiàn)象，需要注意：（1）選用合理的電極材料和制造工藝。（2）合理地配置電解液。（3）開發(fā)高效的催化劑，提高氧空氣電極活性。任務2電動汽車動力電池基礎知識二、動力電池的基本組成與工作原理任務2電動汽車動力電池基礎知識（一）單體電池的基本組成單體電池主要由正極板、負極板、電解質(zhì)（電解液）、隔板（隔膜）、外殼及極樁等構成。任務2電動汽車動力電池基礎知識1.正極板正極板是由正極板柵和涂于正極板柵的活性物質(zhì)組成，它在電池放電時發(fā)生還原反應并獲得來自外電路的電子。正極板上的活性物質(zhì)是某種氧化物或硫化物以及一些其他混合物。典型的正極材料有二氧化鉛和氫氧化鎳等。任務2電動汽車動力電池基礎知識2.負極板負極板是由負極板柵和涂于負極板柵的活性物質(zhì)組成的，它在電池放電時發(fā)生氧化反應并向外電路釋放出電子。負極板的活性物質(zhì)是某種金屬或合金。典型的負極材料有鉛和鎘等。任務2電動汽車動力電池基礎知識3.電解質(zhì)電解質(zhì)是使電池正負極之間具有離子導電性的介質(zhì)。電解質(zhì)在電極發(fā)生反應時應具有較高的離子導電性，同時還必須對電子絕緣，以免在電池內(nèi)部發(fā)生自放電。電解質(zhì)的材料一般是液體、膠體或者固體，它可以是酸性的，也可以是堿性的，取決于電池的類型。任務2電動汽車動力電池基礎知識4.隔板（隔膜）在鉛酸蓄電池中，兩極板之間需插入隔板以防止正、負極板相互接觸發(fā)生短路，隔板材料包括木質(zhì)、橡膠、微孔橡膠、微孔塑料、玻璃等。隔膜是一層具有電絕緣特性的物質(zhì)，具有使電解質(zhì)中離子通過及儲存、固定電解質(zhì)的功能。目前動力電池所用的隔膜都是由高分子聚合物制成的。實際應用中，隔膜又分為單層PP或PE隔膜、雙層PE/PP復合隔膜以及三層PP/PE/PP復合隔膜等。任務2電動汽車動力電池基礎知識5.外殼外殼是電池的容器，具有保護和容納電池內(nèi)部正負極板、電解液、隔板等作用，還有密封防塵的功能。電池的外殼材料必須能經(jīng)受電解質(zhì)的腐蝕，而且應該具有一定的機械強度。鉛酸電池一般采用硬橡膠。堿性蓄電池一般采用鍍鎳鋼材。近年來，由于塑料工業(yè)的發(fā)展，各種工程塑料諸如尼龍、ABS、聚丙烯、聚苯乙烯等已成為電池殼體常用的材料。任務2電動汽車動力電池基礎知識6.正負極樁正負極樁是電池正負極板與外部電路的連接點，也稱為電極樁。它可以給外部電路提供工作電壓。除了上述主要組成部分以外，電池還常常需要導電柵、匯流體、安全閥等零件。任務2電動汽車動力電池基礎知識（二）動力電池的工作原理當無源電路元件連接到電池極樁上時，電池負極釋放電子，正極獲得電子，從而使外電路中產(chǎn)生電流。在這個過程中，電池放電。當電池放電時，正極從外部電路獲得電子，發(fā)生還原反應；負極向外電路釋放電子，發(fā)生氧化反應。若給動力電池提供高于電池端電壓的電源，使電流能夠反向流入電池中，就完成了給電池充電的過程。當電池充電時，正極向外電路釋放電子，發(fā)生氧化反應；負極從外電路獲得電子，發(fā)生還原反應。任務2電動汽車動力電池基礎知識電池正極的反應如以式（1-1）所示，當電池充電時，電池正極的物質(zhì)A發(fā)生氧化反應，生成物質(zhì)C并同時對外電路釋放電子，對電解質(zhì)釋放出陽離子。放電時則正好相反，正極上的材料吸收電子并與離子結(jié)合，最終生成物質(zhì)A。電池負極發(fā)生的反應如式（1-2）所示，當電池充電時，電池負極的物質(zhì)B與電解質(zhì)中的陽離子連同外電路的電子共同作用產(chǎn)生不帶電的物質(zhì)D。電池放電時反應正好相反。任務2電動汽車動力電池基礎知識三、動力電池的性能指標與應用要求（一）性能指標1.電壓（1）電動勢。

（2）端電壓和終止電壓。（3）開路電壓。

（4）工作電壓。（5）額定電壓。

（6）充電電壓。（7）電壓效率。任務2電動汽車動力電池基礎知識2.內(nèi)阻電池的內(nèi)阻是指電流通過電池內(nèi)部時所受到的阻力。一般所說的內(nèi)阻是指充電態(tài)內(nèi)阻及電池滿電時的內(nèi)阻。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)阻是指化學電源的正極與負極在電化學反應進行時由于極化所引起的內(nèi)阻。（1）正負極電阻。

（2）電解液電阻。（3）隔板電阻。

（4）連接體電阻。任務2電動汽車動力電池基礎知識3.容量和比容量（1）容量。電池完全放電的過程中，電極的通電材料所能釋放出的電荷數(shù)量稱為電池容量，用符號C表示，其單位為安·時（A·h）。表征電池容量特性的專用術語有三個，即理論容量、額定容量和實際容量。（2）比容量。比容量是指單位質(zhì)量或單位體積的電池所能給出的電量，相應地也稱為質(zhì)量比容量或體積比容量。任務2電動汽車動力電池基礎知識4.能量和比能量（1）能量。電池的能量是指電池在一定放電條件下，對外做功所能輸出的電能，通常用瓦·時（W·h）表示，它等于電池的放電容量和電池平均工作電壓的乘積。衡量電池能量的標準有兩個，即理論能量和實際能量。（2）比能量。比能量即電池的能量密度，是指單位質(zhì)量或單位體積的電池所能輸出的能量，相應地稱為質(zhì)量能量密度（W·h/kg）或體積能量密度（W·h/L）。能量密度也分為理論能量密度和實際能量密度。任務2電動汽車動力電池基礎知識5.電能效率電能效率是指電池的能量輸出效率，是電池放電時輸出的能量與充電時輸入的能量之比，影響能量效率的因素是電池的內(nèi)阻，它使電池充電電壓增加，放電電壓下降，造成電池能量的損耗。電池及電池組的內(nèi)阻越小，無用的熱耗就越小，輸出效率就越大。任務2電動汽車動力電池基礎知識6.功率和比功率電池的功率是指在一定的放電條件下，電池在單位時間內(nèi)所輸出的能量。單位是瓦或千瓦。電池的單位質(zhì)量或單位體積的功率稱為電池的比功率，它的單位是瓦/千克或瓦/升。如果一個電池的比功率較大，則表明在單位時間內(nèi)，單位質(zhì)量或單位體積中給出的能量較多，即表示此電池能用較大的電流放電。任務2電動汽車動力電池基礎知識7.荷電狀態(tài)荷電狀態(tài)，又稱剩余電量，是指電池當前還有多少電量。常取其與額定容量或?qū)嶋H容量的比值，稱荷電程度，是最不易獲得的參數(shù)，指示的荷電程度總是非線性變化的。任務2電動汽車動力電池基礎知識8.儲存性能和自放電電池的儲存性能是指電池在開路時，一定條件下（如濕度、溫度等）儲存一定時間后主要性能參數(shù)的變化，包括容量的下降、外觀情況有無變化或滲液現(xiàn)象。對于所有的化學電池，即使在與外部電路沒有接觸的條件下開路設置，經(jīng)過干儲存（不帶電解液）或濕儲存（帶電解液）一定時間后，其容量會自行降低，這個現(xiàn)象稱自放電，也稱為荷電保持能力。任務2電動汽車動力電池基礎知識9.壽命（1）儲存壽命。儲存壽命指從電池制成到開始使用之間允許存放的最長時間，以年為單位。包括儲存期和使用期在內(nèi)的總期限稱電池的有效期。（2）使用壽命與循環(huán)壽命。使用壽命是指電池實際使用的時間長短。充放電循環(huán)壽命，是衡量二次電池性能的一個重要參數(shù)。經(jīng)受一次充電和放電，稱為一次循環(huán)。在一定的充放電制度下，電池容量降至某一規(guī)定值之前，電池能耐受的充放電次數(shù)，稱為二次電池的充放電循環(huán)壽命。任務2電動汽車動力電池基礎知識10.不一致性動力電池不一致性是指同一規(guī)格、同一型號的單體電池組成電池組后，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。電池的不一致性會導致動力電池組在電動汽車上使用的性能指標達不到單體電池的原有水平，使用壽命可能縮短數(shù)倍甚至十幾倍，嚴重影響電動汽車的性能和應用。任務2電動汽車動力電池基礎知識（二）應用要求1.比能量高2.比功率大3.充電技術成熟、時間短4.連續(xù)放電率高、自放電率低5.適應車輛運行環(huán)境6.安全可靠7.壽命長，免維護任務2電動汽車動力電池基礎知識謝謝觀看項目二常見動力電池結(jié)構及應用PART021.了解動力電池的主要類型。2.理解動力電池的基本組成及工作原理。3.掌握動力電池的基本參數(shù)及應用要求。任務目標一、鉛酸動力電池的類型與特點（一）鉛酸蓄電池的類型1.按蓄電池結(jié)構分（1）普通鉛酸蓄電池。（2）干荷電鉛酸蓄電池。（3）免維護鉛酸蓄電池。（4）閥控密封式鉛酸蓄電池。任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用2.按蓄電池用途分根據(jù)鉛酸蓄電池用途不同，可分為三種類型：起動式鉛酸蓄電池、牽引式鉛酸蓄電池、固定式鉛酸蓄電池。任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用（二）鉛酸蓄電池的特點1.使用壽命長2.高倍率放電性能優(yōu)良3.自放電低4.維護簡單5.安全性高6.安裝簡捷7.潔凈環(huán)保二、鉛酸蓄電池結(jié)構與儲能原理（一）鉛酸蓄電池結(jié)構鉛酸蓄電池主要構成部件：正負極板、隔板、電解液、溢氣閥、外殼等。任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用1.極板極板是鉛酸蓄電池的核心部件，它以鉛銻合金為骨架，涂有鉛膏。經(jīng)過化學處理后，正、負極板上形成各自的活性物質(zhì)，正極板上的活性物質(zhì)是二氧化鉛，負極板上的活性物質(zhì)為海綿狀純鉛。任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用2.隔板隔板的功能是隔離正、負極的活性物質(zhì)，防止短路，其作為電解液的載體，能夠吸收大量的電解液，起到促進離子良好擴散的作用；隔板還是正極產(chǎn)生的氧氣到達負極板的“通道”，以順利建立氧循環(huán)，減少水的損失。在電池內(nèi)部，按照正極板—隔板—負極板，然后再重復正極板—隔板—負極板這樣的規(guī)律構成多層次的結(jié)構，它們中間充滿電解液。任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用3.電解液鉛酸蓄電池的電解液均為硫酸，即用蒸餾水和純硫酸按一定比例配制而成，其主要作用是參與電化學反應。電解液是鉛酸蓄電池的活性物質(zhì)之一。電池槽中裝入一定密度的電解液后，由于電化學反應，正、負極板間會產(chǎn)生約2.1V的電動勢。4.溢氣閥溢氣閥位于電池頂部，起到安全、密封、防爆等作用。任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用5.電池槽及槽蓋電池槽及槽蓋是盛放正、負極板和電解液的容器，即蓄電池外殼。它是整體結(jié)構，殼內(nèi)由隔板分成三格或六格互不相通的單格；其底部有凸起的肋條，用來擱置極板組；肋條間的空隙用來堆放從極板上脫落下來的活性物質(zhì)，以防止極板短路。槽的厚度及材料直接影響到電池是否膨脹變形。外殼材料一般是用橡膠或工程塑料，如PVC或ABS槽蓋。任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用（二）鉛酸蓄電池儲能原理蓄電池的工作過程就是化學能與電能之間的相互轉(zhuǎn)化過程。鉛酸蓄電池使用時，把化學能轉(zhuǎn)化為電能的過程叫放電。在使用后，借助于外部直流電在電池內(nèi)進行化學反應，把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能而儲存起來，這種蓄電過程稱作充電。任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用鉛酸蓄電池在充放電時總的化學反應式為:任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用1.高效階段這一階段主要反應是PbSO4轉(zhuǎn)換成為Pb和PbO2，充電接受率約為100%。充電接受率是轉(zhuǎn)化為電化學儲備的電能與來自充電機輸出的電能之比。這一階段在電池電壓達到2.39V/單格時結(jié)束。2.混合階段水的電解反應與主反應同時發(fā)生，充電接受率逐漸下降。當電池電壓和酸液的濃度不再上升時，電池單元即被充滿。任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用3.氣體析出階段電池已充滿，電池中進行水的電解和自放電反應。由于密封的閥控免維護鉛酸電池中，具有氧循環(huán)的設計，即正極板上析出的氧在負極板上被還原重新生成水而消失，因此析出氣量很小，不需要補充水。任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用三、鉛酸蓄電池的性能及影響因素（一）鉛酸蓄電池的性能1.放電特性放電是在規(guī)定的條件下，電池向外電路輸出電能的過程。當鉛酸蓄電池接上負載后，在電動勢的作用下，電流就會從蓄電池的正極經(jīng)外電路的設備流向蓄電池的負極，這一過程稱為放電。任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用2.充電特性蓄電池的充電特性是指在恒流充電過程中，蓄電池的端電壓U、暫時電動勢E、靜止電動勢Ej和電解液密度隨充電時間的變化關系。任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用（二）鉛酸蓄電池的充電方法蓄電池的充電方法可分為常規(guī)充電和快速充電兩種，常規(guī)充電方法主要有恒流充電法、分段電流充電法、恒壓充電法、恒壓限流充電法等。恒流充電法是通過調(diào)整充電裝置輸出電壓或改變與蓄電池串聯(lián)的電阻的方式使充電電流保持不變的充電方法。分段電流充電法。在充電過程中，為更有效地利用電能而采用逐漸減小電流的方法。任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用恒壓充電法。充電電源的電壓在全部充電時間里保持恒定的數(shù)值，隨著蓄電池端電壓的逐漸升高，電流逐漸減小。恒壓限流充電法。為了克服恒壓充電法初期電流過大而使充電設備不能承受的缺點，常采用恒壓限流充電法代替恒壓充電法。任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用（三）影響鉛酸蓄電池性能的因素1.溫度對電池性能的影響鉛酸蓄電池在充電和放電時都伴隨有熱效應。電池熱效應可以分為兩部分。一部分是產(chǎn)生焦耳熱，為克服電池極化和歐姆內(nèi)阻而產(chǎn)生的電壓降，損失的電能將全部轉(zhuǎn)化為熱量。另一部分是根據(jù)熱力學第二定律的吉布斯-亥姆霍茲方程式放熱或吸熱。由此理論，電池放電時是吸熱，充電時是放熱。溫度對鉛酸蓄電池的容量和壽命影響很大。電池硫酸電解液的溫度高，容量輸出則多，電解液的溫度低，容量輸出則少。任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用2.放電深度對電池循環(huán)壽命的影響首先放電深度對蓄電池的循環(huán)壽命影響很大，由于放電深度增加，PbSO4溶解度降低，造成極板硫化腐蝕，令使用壽命變短。其次，統(tǒng)一額定容量的蓄電池經(jīng)常采用大電流充電和放電，會影響蓄電池壽命。最后大電流充電特別是過充電時，極板活性物質(zhì)容易脫落，嚴重時還會使正、負極板短路，大電流放電時，產(chǎn)生的硫酸鹽顆粒大，極板活性物質(zhì)不能被充分利用，長此下去電池的實際容量將逐漸減小，影響電池的使用壽命。任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用四、鉛酸蓄電池的應用及回收（一）鉛酸蓄電池的應用實例1.電動自行車應用動力VRLA電池的電動摩托車和電動自行車。電動自行車一般配置3~5只12V/10A·h的VRLA電池，平均壽命1年左右。任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用2.電動牽引車電動牽引車是制造工廠、物流中心等搬運產(chǎn)品的常用運輸工具，主要采用富液管式鉛酸蓄電池或膠體VRLA電池作為動力電源，具有無污染、無噪聲的優(yōu)點。圖為采用膠體鉛酸蓄電池的電動牽引車。任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用3.低速純電動車在二、三線城市和農(nóng)村地區(qū)，以閥控密封鉛酸蓄電池為動力電源的低速純電動汽車，憑借其購車成本和使用成本低、環(huán)保低噪、駕駛技術要求低、安全等優(yōu)點受到人們的歡迎，在我國許多省份，如山東、廣東、河南等地有許多低速電動車企業(yè)受益于這種需求快速發(fā)展起來。任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用4.純電動汽車和混合動力電動汽車VRLA電池因其價格低、安全性高、鉛的回收率高等成為電動車動力電源的首選。采用鉛酸蓄電池作為電源的電動車的典型代表是美國通用汽車公司的電動汽車EV-1，該車當時的EV-1時速為100km/h，一次充電的續(xù)駛里程為112km，電池重量500kg，電池容量60A·h。任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用5.電動大客車株洲時代集團公司研發(fā)的TEG6120EV-2型電動大客車采用水平鉛酸電池為動力源，工作電壓為384V。該車最高車速70km/h，實際工況續(xù)駛里程達90km，車內(nèi)有38個座位，可承載64名乘客。任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用（二）鉛酸蓄電池的回收1.蓄電池回收利用流程及方法（1）利用專用環(huán)保車輛將鉛酸蓄電池運至熔煉廠倉庫。（2）將電解液導入沉淀池進行藥物處理。（3）拆解廢舊電池，將外殼送至塑料回收廠進行專業(yè)處理。（4）分揀隔板，送至專業(yè)廠回收處理。（5）將分揀后的廢極板送入大型反射爐冶煉，做成鉛錠，循環(huán)利用。（6）冶煉過程中產(chǎn)生的廢水流入沉淀池，和電解液一起進行藥物處理。（7）冶煉過程中產(chǎn)生的廢煙，經(jīng)布袋除塵裝置處理后，安全排放。任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用2.國內(nèi)外鉛酸蓄電池回收現(xiàn)狀一些發(fā)達國家在廢蓄電池回收方面積累了良好的經(jīng)驗。例如丹麥，該國是最早進行舊電池回收的國家。德國主要采用強制規(guī)定，只有可以回收的電池才被允許銷售，電池廠商有義務處理廢舊電池。2005年時其回收率就達到82%。日本對電池回收始終處于世界領先位置，汽車鉛酸蓄電池回收率達到100%。目前，我國鉛酸蓄電池的回收率不足30%，遠遠低于世界平均水平50%。任務1鉛酸動力電池結(jié)構及應用謝謝觀看項目二常見動力電池結(jié)構及應用PART021.了解鎳系動力電池的常見類型。2.理解鎳氫動力電池的結(jié)構與儲能原理。3.了解鎳氫動力電池的性能及檢測。4.熟悉鎳氫動力電池在電動汽車上的應用。任務目標一、鎳氫動力電池結(jié)構及儲能原理（一）鎳氫動力電池結(jié)構1.方形鎳氫電池結(jié)構方形鎳氫電池主要由正極、負極、隔膜、堿性電解質(zhì)、外殼等組成。任務2鎳系動力電池結(jié)構及應用2.圓柱形鎳氫電池結(jié)構圓柱形鎳氫電池主要由電池殼體、正極、負極、隔膜、頂蓋、安全閥等組成，且圓柱形電池極組一般由單個正極片、負極片、隔膜卷繞形成。任務2鎳系動力電池結(jié)構及應用3.鎳氫電池結(jié)構特點（1）正極氫氧化鎳。鎳氫電池正極的氫氧化鎳電極，被廣泛地應用為Cd-Ni、Fe-Ni、Zn-Ni和MH-Ni等堿性蓄電池的正極活性物質(zhì)。普通的Ni(OH)2顆粒形狀不規(guī)則，晶粒尺寸分布范圍較寬，振實密度約為1.6g/cm3。球形氫氧化鎳外表呈球形或者橢圓形，顆粒大小均勻，振實密度為1.9~2g/cm3，具有活性高、流動性好等特點，而且能夠顯著提高鎳電極的體積比容量和電池的比能量。任務2鎳系動力電池結(jié)構及應用（2）負極儲氫合金。鎳氫電池負極儲氫合金具有很強的吸氫能力，在一定壓力條件下，能夠“吸收”大量氫氣，反應生成金屬氫化物，同時放出熱量。該氫化物在一定條件下又會將儲存在其中的氫釋放出來。滿足以下條件的儲氫合金可以作為動力鎳氫電池的負極材料：①在堿液中合金組分的化學性質(zhì)相對穩(wěn)定；②儲氫容量高，平臺壓力適中；③氫的擴散速率快，具有良好的電催化活性及高倍率放電能力；任務2鎳系動力電池結(jié)構及應用④有較好的抗氧化、抗吸氫粉化能力，循環(huán)壽命長；⑤電化學容量在較寬的溫度范圍內(nèi)變化不大；⑥自放電??；⑦資源豐富，成本低廉；⑧導熱性好。任務2鎳系動力電池結(jié)構及應用（3）電解液。鎳氫電池的電解液多采用氫氧化鉀水溶液，并加入少量的氫氧化鋰。（4）隔膜。隔膜是電池正負極之間的隔離板，須具備良好的電絕緣性。隔膜在電解液中處于浸濕狀態(tài)，因此還需具有良好的耐堿性和透氣性。隔膜性能的好壞會影響電池的循環(huán)壽命和自放電情況。任務2鎳系動力電池結(jié)構及應用（5）集流體。鎳氫電池的集流體主要起保持活性物質(zhì)和導電的作用，主要材料是泡沫鎳。泡沫鎳具有95%以上的高孔隙率，比表面積大，是三維網(wǎng)狀結(jié)構，方便活性物質(zhì)填充，是鎳鎘電池理想的電極集流體材料。任務2鎳系動力電池結(jié)構及應用（6）安全閥。鎳氫電池中的安全閥也稱為安全防爆孔，用于完成電池的密封，當電池內(nèi)部壓力過大時安全閥開啟，釋放氣體，降低電池內(nèi)部壓力,提高電池安全性。當鎳氫電池過充電時，金屬殼內(nèi)的氣體壓力將逐漸上升。當該壓力達到一定數(shù)值后，頂蓋上的安全防爆孔打開，可以避免電池因氣體壓力過大而爆炸。（7）電池殼。電池殼體是電池反應的容器，同時完成電池的密封。鎳氫電池還有用于連接正、負極板的正負極柱以及實現(xiàn)電池極柱與電池殼體之間絕緣的絕緣墊。鎳氫電池的正負極柱也是電池與外電路的連接點。任務2鎳系動力電池結(jié)構及應用（二）鎳氫動力電池儲能原理鎳氫電池正極板的活性物質(zhì)為氫氧化鎳（Ni（OH2）），負極板的活性物質(zhì)為儲氫合金（MH），電解液采用30%的氫氧化鉀溶液，電化學反應如下：任務2鎳系動力電池結(jié)構及應用鎳氫電池放電時，正極上NiOOH得到電子還原成為Ni(OH)2，負極金屬氫化物（MHx）內(nèi)部的氫原子擴散到表面形成吸附態(tài)氫原子，接著再發(fā)生電化學反應生成水和儲氫合金。任務2鎳系動力電池結(jié)構及應用鎳氫電池充電時，正極上的Ni(OH)2轉(zhuǎn)變?yōu)镹iOOH。由于質(zhì)子在NiOOH/Ni(OH)2中的擴散系數(shù)小，是氫氧化鎳電極充電過程的控制步驟。在負極，析出的氫原子吸附在儲氫合金表面，形成吸附態(tài)MHab，然后再擴散到儲氫合金內(nèi)部，形成金屬氫化物MH。任務2鎳系動力電池結(jié)構及應用二、鎳氫動力電池的性能1.充電特性開始時電壓上升較快，然后進入穩(wěn)定階段。有NiOOH生成后，充電電壓上升速率降低，電壓變得比較穩(wěn)定。隨著充電過程的進行，當充電容量接近電池的額定容量的75%左右時，儲氫合金中的氫原子擴散速度減慢。由于氧在儲氫合金中的擴散速度受負極反應速度限制，以及此時正極開始逐步進入過充電階段。任務2鎳系動力電池結(jié)構及應用2.放電特性鎳氫電池工作電壓為1.2V，其放電性能隨放電電流、溫度和其他因素的改變而變化。任務2鎳系動力電池結(jié)構及應用3.容量特性在高倍率即大電流放電條件下，電池的極化增強，內(nèi)阻增大，放電電壓下降很快，電池的能量效率降低，電池的實際容量一般都低于額定容量。相應地，在低倍率放電條件下，放電電壓下降緩慢，電池實際放出的容量常常高于額定容量。鎳氫電池的充電電流、擱置時間、放電終止電壓和放電電流等均會對放電容量產(chǎn)生影響。任務2鎳系動力電池結(jié)構及應用4.儲存特性電池的儲存性能是指電池在一定條件下儲存一定時間后主要性能參數(shù)的變化，包括容量的下降、外觀情況有無變形或滲液情況等。鎳氫電池都遵從即充即用原則，不適宜放置太長時間。存放鎳氫電池的區(qū)域應保持清潔、涼爽、通風；溫度應在10~25℃之間，一般不應超過30℃；相對濕度以不大于65%為宜。①長期放置的電池應該采用荷電狀態(tài)儲存，一般可預充50%~100%的電量后儲藏；②在儲存過程中，要保證至少每3個月對電池充電一次，以恢復到飽和容量。任務2鎳系動力電池結(jié)構及應用5.溫度特性鎳氫電池在中高溫環(huán)境下，由于溫度較高有利于合金中氫原子的擴散，提高了合金的動力學性能，且電解液中KOH的電導率也隨溫度升高而增加，電池放電容量明顯比低溫時放電容量大。溫度過高時，雖然電解質(zhì)電導率大，電流遷移能力增強，遷移內(nèi)阻減小，但電解液溶劑水分蒸發(fā)快，增加電解液的歐姆內(nèi)阻，兩種作用相互抵消，放電容量將不再增加。鎳氫電池的正常存儲溫度是-20~45℃，最佳存儲溫度是10~25℃。任務2鎳系動力電池結(jié)構及應用6.循環(huán)壽命鎳氫電池的循環(huán)壽命受充放電濕度、溫度和使用方法的影響。在目前的技術狀態(tài)下，當按照IEC標準充放電時，充放電循環(huán)可以超過500次。在電動車輛上的應用，鎳氫電池一般采用淺充淺放的應用機制，即SOC在40%~80%之間應用，因此電池的使用壽命已經(jīng)可以達到5年，甚至10年以上。任務2鎳系動力電池結(jié)構及應用7.安全性由于電動車在行駛過程中經(jīng)常會處于大幅度振蕩的狀態(tài)中，導致動力鎳氫電池處于不穩(wěn)定的工作狀態(tài)中，容易出現(xiàn)以下安全問題：（1）漏液。（2）氫氣滲漏。（3）電池內(nèi)產(chǎn)生氫氧爆炸性混合氣體。任務2鎳系動力電池結(jié)構及應用三、鎳氫動力電池在電動汽車上的應用由于鎳氫電池滿足混合動力電動汽車高功率密度的要求，該類電池目前在混合動力電動汽車尤其是在日系車型中應用廣泛，如豐田凱美瑞混合動力車、普銳斯、雷克薩斯CT200、本田思域等。福特公司推出的Escape混合動力汽車也采用了額定電壓在300V左右的鎳氫電池組。任務2鎳系動力電池結(jié)構及應用豐田普銳斯混合動力（圖2-19）汽車采用鎳氫電池作為動力電源。普銳斯的HV蓄電池采用的就是288V、6.5A·h的鎳氫動力電池。該電池組可以通過發(fā)電機和電動機實現(xiàn)充放電，且輸出功率大、質(zhì)量小、壽命長、耐久性好。豐田凱美瑞混合動力車的鎳電池組在整車的布置如圖2-20所示。任務2鎳系動力電池結(jié)構及應用新途銳混合動力車采用鎳氫電池作為動力電源。新途銳混合動力通過結(jié)合電力驅(qū)動、車輛滑行、能量回收和起動-停車系統(tǒng)4個方面的技術，使得這輛重達2.3t的SUV在城市路況的燃油效率較同級別車型提高了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%。任務2鎳系動力電池結(jié)構及應用謝謝觀看項目二常見動力電池結(jié)構及應用PART021.了解鋰離子動力電池的類型及特點。2.掌握鋰離子動力電池的結(jié)構與工作原理。3.理解鋰離子動力電池的性能及檢測。4.熟悉鋰離子動力電池在相關領域的應用。任務目標一、鋰離子動力電池的類型及特點（一）鋰離子動力電池的類型1.根據(jù)電池所用電解質(zhì)材料不同分類根據(jù)鋰離子電池所用電解質(zhì)材料不同，可以分為液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池兩大類。液態(tài)鋰離子電池使用液體電解質(zhì)，有圓形和方形兩種。聚合物鋰離子電池則以固體聚合物作為電解質(zhì)。這種聚合物可以是“干態(tài)”的，也可以是“膠態(tài)”的，目前聚合物鋰離子電池大部分采用聚合物凝膠電解質(zhì)。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用2.根據(jù)電池正極所用材料不同分類（1）磷酸鐵鋰電池。（2）錳酸鋰電池。（3）鈷酸鋰電池。（4）三元鋰離子電池。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用3.根據(jù)電池負極所用材料不同分類（1）嵌入型負極材料鋰離子電池。（2）合金化型負極材料鋰離子電池。（3）轉(zhuǎn)化型負極材料鋰離子電池。（4）鈦酸鋰為負極材料鋰離子電池。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用（二）鋰離子動力電池特點作為新一代綠色可充電池，鋰離子電池相對于其他類型電池，具有不可比擬的優(yōu)勢，如工作電壓高、能量密度高、循環(huán)壽命長等，但同時它也存在一些缺點，如內(nèi)阻大、工作溫度范圍過寬等。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用（二）鋰離子動力電池特點任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用1.鋰離子動力電池的優(yōu)點（1）工作電壓高。（2）能量密度高。（3）循環(huán)壽命長。（4）自放電率小。（5）無記憶效應。（6）環(huán)保性高。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用2.鋰離子動力電池的缺點（1）內(nèi)阻大。（2）充放電壓范圍過寬。（3）與普通電池相容性差。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用二、鋰離子動力電池組成與工作原理（一）鋰離子動力電池的組成鋰離子動力電池與鎳氫動力電池等其他類型電池結(jié)構相似，其主要由正極、負極、電解質(zhì)、隔膜、安全閥、電池鋼殼、頂部蓋板等組成。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用1.鋰離子動力電池的正極材料（1）層狀化合物。①鈷酸鋰。②鎳酸鋰。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用（2）尖晶石型結(jié)構。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用（3）橄欖石型結(jié)構。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用2.鋰離子動力電池的負極材料任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用（1）碳材料。碳材料是目前商品化的鋰離子電池應用最為廣泛的負極材料。碳負極材料包括石墨、無定型炭。（2）氧化物負極材料。氧化物是當前研究的另一種負極材料體系，包括金屬氧化物、金屬基復合氧化物和其他氧化物。（3）金屬及合金類負極材料。金屬鋰是最先被采用的負極材料，理論比容量為3860A·h/kg。鋰能與許多金屬在室溫下形成金屬間化合物。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用3.鋰離子動力電池的電解質(zhì)用于鋰離子電池的電解質(zhì)有四類：非水液體電解質(zhì)、膠體電解質(zhì)、聚合物電解質(zhì)、固體電解質(zhì)。非水液體電解質(zhì)是鋰鹽溶于有機溶劑而形成的溶液，它是這四種電解質(zhì)中離子導電性最好的一種。典型的溶劑是硝酸酯類。膠體電解質(zhì)是鹽和溶劑同時溶于高分子聚合物或與其混合而形成的一種凝膠態(tài)離子導電材料，也屬于聚合物電解質(zhì)范疇。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用聚合物電解質(zhì)是含有聚合物材料并且能發(fā)生離子遷移的電解質(zhì)。它是一種無液體無溶劑的材料，其離子導電能力是由鹽溶解于高分子聚合物中形成的。固體電解質(zhì)是處于固態(tài)的離子導電體。包括晶體電解質(zhì)、玻璃態(tài)電解質(zhì)、氧化物玻璃態(tài)電解質(zhì)、硫化物玻璃態(tài)電解質(zhì)等。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用4.隔膜材料隔膜是鋰離子電池結(jié)構中關鍵的內(nèi)層組件之一，其性能決定了電池的界面結(jié)構、內(nèi)阻等，直接影響電池的容量、循環(huán)壽命以及安全性能等特性。隔膜的主要作用是隔開電池的正、負極，防止兩極接觸發(fā)生短路，此外還具有能使電解液離子通過的功能。隔膜材料需要滿足一些條件，例如有一定的孔徑和孔隙率以保證低電阻和高離子電導率、耐電解液腐蝕、對電解液的浸潤性好并具有足夠的吸液保濕能力、熱穩(wěn)定性和自動關斷保護性能好等。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用（二）鋰離子動力電池的工作原理充電過程中，正極材料中的Li+從正極材料中脫嵌，進入電解液透過隔膜后嵌入負極材料內(nèi)，等量的補償電荷也會經(jīng)外部電路從正極遷移至負極以保持電荷平衡。此時正極失去電子發(fā)生氧化反應，被稱為陽極；負極則得到電子發(fā)生還原反應，被稱為陰極，電流由負極流向正極。放電過程中，Li+從負極材料中脫嵌，進入電解液透過隔膜后重新嵌入正極材料，補償電荷同樣經(jīng)外部電路從負極遷移至正極。此時正極發(fā)生還原反應，被稱為陰極；負極發(fā)生氧化反應，被稱為陽極，電流由正極流向負極。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用以LiCoO2-C電池工作時的狀態(tài)為例，說明其反應過程：任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用三、鋰離子動力電池性能及檢測（一）鋰離子動力電池的性能1.充放電特性鋰離子電池充電時Li+從正極活性物質(zhì)中脫嵌到電解質(zhì)中，同時電解質(zhì)中的Li+嵌入負極活性物質(zhì)中，結(jié)果導致正極電勢升高，負極電勢降低。充電接近完成時，電池的充電電壓升高加劇。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用鋰離子電池的放電電壓與電池材料有關，以碳材料為負極時，LiCoO2為正極材料的鋰離子電池的放電電壓平臺在3.6V左右，而以LiFePO4為正極材料的鋰離子電池的放電電壓平臺在3.4V左右。正極材料中鋰離子的擴散能力對電池的放電性能影響較大，特別是在低溫和高倍率條件下，鋰離子正、負極中的擴散是限制電池充電性能的主要因素。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用2.安全性鋰離子電池在熱沖擊、過充電、過放電和短路等濫用情況下，其內(nèi)部的活性物及電解液等組分間將發(fā)生化學、電化學反應，產(chǎn)生大量的熱量與氣體。使得電池內(nèi)部壓力增大，到一定程度可能導致電池著火，甚至爆炸。其主要原因如下。（1）材料熱穩(wěn)定性。（2）制造工藝。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用3.熱特性鋰離子電池內(nèi)部產(chǎn)生的熱量主要是由4部分組成：反應熱Qr、極化熱Qp、焦耳熱QJ和分解熱Qs。Qr表示由于電池內(nèi)部的化學反應而產(chǎn)生的熱量，這部分熱量在充電時為負值，在放電時為正值。極化熱Qp是指電池在充放電過程中，負載電流通過電極并伴隨著電化學反應時，電極會發(fā)生極化，電池的平均電壓會與開路電壓有所偏差，而導致產(chǎn)生的熱量。QJ為焦耳熱，這部分熱量是由于電池內(nèi)阻產(chǎn)生的，在充放電的過程中這部分熱量都為正值，其中電池內(nèi)阻包括電解質(zhì)的離子內(nèi)阻和電子內(nèi)阻，符合歐姆特性。Qs表示在電池的電極中自放電的存在也會導致電極的分解而產(chǎn)生的熱量。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用4.自放電與存儲性能鋰離子電池的自放電率比鎳鎘、鎳氫電池小，鎳氫電池的月自放電率達60%。鎳鎘電池的月自放電率為30%，而鋰離子電池月自放電率只有6%～8%。鋰離子電池自放電導致容量損失分為可逆容量損失和不可逆容量損失兩種情況，自放電的程度受正極材料、電池的制作工藝、電解液的性質(zhì)、溫度和時間等因素影響。鋰離子電池的儲存性能主要同電池的荷電狀態(tài)及儲存環(huán)境溫度有關，高溫高荷電狀態(tài)SEI模組分部分發(fā)生溶解沉積，引起不可逆容量衰減；經(jīng)高溫高荷電狀態(tài)儲存后電池安全性能下降，低溫荷電狀態(tài)有利于儲存后鋰離子電池過充電時安全性能的保持。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用（二）鋰離子動力電池的性能檢測1.鋰離子電池安全性能檢測安全性能檢測主要包括：過充電、過放電、外部短路、強制放電等電測試；落體沖擊、針刺、振動、擠壓、加速等機械測試；著火、沙浴、油浴、熱沖擊等熱測試；降壓、高度、浸泡、耐菌性等環(huán)境測試。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用2.鋰離子電池電化學性能檢測化學性能檢測主要包括容量、內(nèi)阻、電壓、自放電、存儲性能、高低溫性能、循環(huán)性、充放電性能等。（1）容量。（2）內(nèi)阻。（3）平臺電壓、平臺容量。（4）倍率性能。（5）循環(huán)壽命。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用3.電池成組測試與單體電池的檢測參數(shù)相似，電池成組和模塊化使用中的主要參數(shù)仍然包括電壓、內(nèi)阻、容量、循環(huán)壽命等，不同的是測試時需要大電流高電壓的測試設備，檢測內(nèi)容和檢測目的也有所不同，主要檢測電池模塊的動態(tài)容量、功率密度、電壓一致性、內(nèi)阻一致性、倍率充放電性能、循環(huán)壽命、擱置和存儲性能等。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用四、鋰離子動力電池的應用（一）鋰離子電池的應用領域1.在便攜式電器中的應用2.在電動工具中的應用3.在交通行業(yè)的應用4.在軍事裝備及航空航天事業(yè)中的應用5.其他領域中的應用任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用（二）鋰離子電池在電動汽車中的應用1.日產(chǎn)Leaf純電動汽車日產(chǎn)汽車公司2009年8月發(fā)布量產(chǎn)純電動汽車Leaf車型，自2010年開始，已經(jīng)在日本、美國和歐洲市場銷售。該車采用層疊式緊湊型鋰離子電池供電，電池容量24kW·h，位于車輛底部、座椅下方，輸出功率90kW（以上），能量密度140kW·h/kg，功率密度2.5kW/kg，電池單元數(shù)量48個，50kW直流快速充電（0～80%）只需不到30min，家庭200V交流電則需8h。該車最高車速120km/h，續(xù)駛里程320km。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用2.三菱i-MiEV電動汽車三菱i-MiEV搭載一臺47kW的電機，由一組330V/16kW·h鋰電池提供動力，最高車速130km/h，續(xù)駛里程可達130km以上。這組鋰電池可以利用家用電源進行充電，每次充電時間約為7h，為了縮短過長的充電時間，電力公司推出了一個快充套裝，只需35min就可以充滿電池80%的電量。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用3.雪佛蘭Volt電動汽車雪佛蘭Volt被稱為ExtendedRangeElectricVehicle，即增程式電動汽車。它通過一個質(zhì)量為181.4kg的16kW·h的T型鋰離子電池組來儲存電能，該電池組由多個相連的電池模塊構成，總共包含200多個電池單元。僅使用電力驅(qū)動時，最多可以行駛40mile。在發(fā)動機帶動發(fā)電機發(fā)電并給蓄電池充電的情況下，Volt可以行駛數(shù)百英里。Volt在家庭中可以用120V或240V的電源為其充電，每次充電的成本也較低。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用4.特斯拉（Tesla）的ModelS電動汽車特斯蘭的ModelS于2006年面世，采用53kW·h鋰電池，電機功率185kW，峰值轉(zhuǎn)矩270N·m，最高車速201km/h，續(xù)駛里程393km，0～60mile/h加速時間3.7s。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用（三）鋰離子動力電池的失效機理1.正極材料的溶解以尖晶石LiMn2O4為例，Mn的溶解是引起LiMn2O4可逆容量衰減的主要原因。Mn的溶解沉積造成正極活性物質(zhì)減少；溶解的Mn游離到負極時會造成負極SEI膜的不穩(wěn)定，被破壞的SEI膜再形成時會消耗鋰離子，造成鋰離子的減少。Mn的溶解是尖晶石LiMn2O4鋰離子電池容量衰減的重要原因。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用2.正極材料的相變化一般認為，鋰離子的正常脫嵌反應總是伴隨著宿主結(jié)構摩爾體積的變化，引起結(jié)構的膨脹與收縮，導致氧八面體偏離球?qū)ΨQ性并成為變形的八面體結(jié)構。這種現(xiàn)象叫作Jahn-Teller（或J-T曲線）。在LiMn2O4電池中，J-T效應所導致的尖晶石型結(jié)構不可逆轉(zhuǎn)變，也是容量衰減的主要原因之一。J-T效應多發(fā)生在過放電階段，在起始材料中加入過量的鋰、摻雜Ni、Co、Al等陽離子或者S等陰離子可以有效地抑制J-T效應。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用3.電解液的分解鋰離子電池中常用的電解液主要包括由各種有機碳酸酯（如PC、EC、DMC、DEC等）的混合物組成的溶劑，以及由鋰鹽（如LiPF6、LiCIO4、LiAsF6等）組成的電解質(zhì)。在充電條件下，電解液對含碳電極具有不穩(wěn)定性，故會發(fā)生還原反應，電解液還原消耗了電解質(zhì)及溶劑，對電池容量及循環(huán)壽命產(chǎn)生不良影響。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用4.過充電造成的容量損失電池在過充電時，會造成負極鋰的沉積、電解液的氧化以及正極氧損失導致高電壓區(qū)的J-T效應，這些都會導致電池容量衰減。5.自放電鋰離子電池的自放電所導致的容量損失大部分是可逆的，只有一小部分是不可逆的。造成不可逆自放電的原因主要有鋰離子的損失（形成不可溶的LiCO3等物質(zhì)），電解液氧化產(chǎn)物堵塞電極微孔，造成內(nèi)阻增大等。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用6.界面膜（SEI）的形成因界面膜的形成而損失的鋰離子將導致兩極間容量平衡的改變，在最初的幾次循環(huán)中就會使電池的容量下降。另外，界面膜的形成使得部分石墨粒子和電極發(fā)生隔離而失去活性，也會造成容量的損失。7.集流體鋰離子電池中的集流體材料常用銅和鋁，兩者都容易發(fā)生腐蝕，集流體的腐蝕會導致電池內(nèi)阻增加，從而造成容量損失。任務3鋰離子動力電池結(jié)構及應用謝謝觀看項目二常見動力電池結(jié)構及應用PART021.了解鋅空氣電池的原理及應用。2.熟悉飛輪電池的原理及應用。3.理解超級電容的結(jié)構原理與應用。4.掌握燃料電池的結(jié)構原理與應用。任務目標一、鋅空氣電池結(jié)構原理與應用（一）鋅空氣電池的結(jié)構與原理1.鋅空氣電池結(jié)構鋅空氣電池主要由正電極、負電極、電解液和隔膜等組成。其中正極是空氣電極（氧電極），負極是金屬電極（鋅電極），電解液則主要是氫氧化鈉或氫氧化鉀堿性溶液。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用2.鋅空氣電池工作原理鋅空氣電池以空氣中的氧作為正極活性物質(zhì)，金屬鋅作為負極活性物質(zhì)，多孔活性炭作為正極，鉑或其他材料作為催化劑，使用堿性電解質(zhì)。氧氣經(jīng)多孔電極擴散層擴散到達催化層，在催化劑微團表面的三相界面處與水發(fā)生反應，吸收電子，生成OH-，陽極的鋅與電解液中的OH-發(fā)生電化學反應，生成ZnO和H2O，并釋放出電子，電子被集成電層收集起來，在外電路中產(chǎn)生電流。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用電池工作的化學反應式如下：任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用（二）鋅空氣電池的分類1.直接再充式鋅空氣電池直接再充式鋅空氣電池是直接對鋅空氣電池的鋅電極充電，鋅在堿性溶液中的電化學活性較大，熱力學性質(zhì)不穩(wěn)定，充電產(chǎn)物鋅酸鹽在強堿溶液中的溶解度較高，容易出現(xiàn)電極變形、枝晶生長、自腐蝕及鈍化等現(xiàn)象，從而導致電極逐漸失效。另外，空氣電極可逆性差，在大氣環(huán)境中電解液容易碳化，且電解液受空氣濕度的影響較大。當空氣相對濕度較低時，電池將損失水分，導致電解液不足，電池失效；當空氣相對濕度較高時，電解液變稀，導電率降低，還有可能淹沒氣體電極的催化層，降低電極活性，從而導致電池失效。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用2.機械充電式鋅空氣電池機械式充電是指在電池完全放電后，將電池中用過的鋅電極取出，換入新的鋅電極，或者更換整個電池組，整個操作過程控制在3～5min內(nèi)。使用過的鋅電極或鋅空氣電池可以在專門的鋅回收利用廠進行回收再加工，實現(xiàn)綠色環(huán)保無污染生產(chǎn)。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用3.注入式鋅空氣電池注入式鋅空氣電池是將配制好的鋅膏源源不斷地通過擠壓或壓力輸送送入電池內(nèi)，同時將反應完畢的混合物抽取到電池外，這樣在電動車輛上應用時，電池系統(tǒng)只需攜帶盛放鋅膏的燃料罐，燃料罐加注足夠的鋅膏燃料就可實現(xiàn)車輛連續(xù)行駛。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用（三）鋅空氣電池的特點1.鋅空氣電池的優(yōu)點（1）容量大。（2）能量密度高。（3）價格低廉。（4）儲存壽命好。（5）鋅可以回收利用。（6）綠色環(huán)保。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用2.鋅空氣電池的不足與改進（1）電解液的干涸與吸潮。（2）電解質(zhì)的碳酸化。（3）電池的密封和防漏。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用（四）鋅空氣電池在電動汽車上的應用1995年，以色列電燃料有限公司首次將鋅空氣電池用于EV上，使得鋅空氣電池進入了實用化階段。美國DreisbackElectromotive公司以及德國、法國、瑞典、荷蘭、芬蘭、西班牙和南非等多個國家也都在EV上積極地推廣應用鋅空氣電池。國內(nèi)部分廠家已經(jīng)在注入式鋅空氣電池方面開展了多年的研究工作，并且在部分電動車輛上進行了實驗性裝車測試。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用以色列電燃料有限公司開發(fā)的鋅空氣電池，裝在載重1000kg、總重3500kg的電動郵車上，實驗結(jié)果：能量密度達到270W·h/kg，350kg的鋅空氣電池使電動郵車行駛了300km，最高車速可達120km/h，由靜止加速到80km/h為12s，該車具有良好的動力性能。更換鋅粒匣和灌滿電解質(zhì)的時間為2min。以色列設有每小時能處理10kg鋅的再生處理廠，可以供給10~15輛電動郵車更換鋅粒匣服務。美國DreisbackElectromotive公司開發(fā)的鋅空氣電池已在公共汽車和總重9t的貨車上使用，公共汽車可連續(xù)行駛10h左右，貨車最大續(xù)駛里程達113km。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用德國奔馳汽車公司的MB410型電動廂式車，標準總質(zhì)量為4000kg，采用150kW·h的鋅空氣電池，該車從德國的不萊梅到波恩，最高車速達到120km/h，一次充電后走完全程425km的路程。瑞典斯德哥爾摩市的電動車、電動客車和電動服務車輛上，采用大的鋅空氣電池，能量密度為180W·h/kg，功率密度為100W·h/L，續(xù)駛里程為350~425km。該市的鋅空氣電池廢料回收處理能力為250kg/h，可為150輛EV提供再生的鋅粒。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用二、飛輪電池結(jié)構原理與應用（一）飛輪電池的結(jié)構與原理1.飛輪電池的結(jié)構飛輪電池主要由轉(zhuǎn)子（飛輪）、電動機/發(fā)電機、真空容器、磁懸浮軸承、軸、輔助軸承、電力電子裝置（電子控制電路）及輸入輸出設備和外殼等組成。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用2.飛輪電池的工作原理充電時，飛輪電池中的電極以電動機形式運轉(zhuǎn)，在外電源的驅(qū)動下，電極帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，即用電給飛輪電池“充電”，增加了飛輪的轉(zhuǎn)速；放電時，電機則以發(fā)電機狀態(tài)運轉(zhuǎn)，在飛輪的帶動下對外輸出電能，完成機械能（動能）到電能的轉(zhuǎn)換。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用飛輪電池儲能是基于飛輪以一定角速度旋轉(zhuǎn)時，可以存儲動能的基本原理。飛輪作為儲能的核心部件，儲能量E由下列公式?jīng)Q定：式中，j為飛輪的轉(zhuǎn)動慣量，與飛輪的形狀和重量有關；ω為飛輪轉(zhuǎn)動的角速度。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用（二）飛輪電池優(yōu)點（1）能量密度高。（2）能量轉(zhuǎn)換率高。（3）工作溫度范圍寬。（4）使用壽命長。（5）低損耗、低維護。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用（三）飛輪電池的應用現(xiàn)狀1.飛輪電池的應用領域（1）交通運輸領域。（2）航空航天領域。（3）不間斷電源。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用2.飛輪電池在電動汽車上的應用20世紀80年代初，瑞士OerlikonEnergy公司成功研制了完全由飛輪電池供能的電動公交客車，可載客70名，在行駛過程中，需要在每個車站停車充電2min。1987年，德國開發(fā)了飛輪電池混合動力汽車，利用飛輪電池吸收90%的制動能量，并在需要短時加速等工況下輸出電能補充內(nèi)燃機功率的不足。1992年，美國飛輪系統(tǒng)公司采用纖維復合材料制造飛輪，并開發(fā)了飛輪電池電動汽車，該車一次充電續(xù)駛里程達到600km。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用保時捷911GT3采用機電飛輪代替蓄電池為能源。該系統(tǒng)包括一臺連接有電動機/發(fā)電機的電動飛輪。飛輪最高轉(zhuǎn)速高達40000r/min。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用沃爾沃在賽車上應用動能回收系統(tǒng)采用的就是機械飛輪儲能結(jié)構，將來自車身的動能儲存在由一塊重量6kg、直徑20cm的碳纖維組成的飛輪模塊中，需要釋放時，其通過CVT變速模塊將能量傳遞至后橋直接驅(qū)動車輪。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用三、超級電容器結(jié)構原理與應用（一）超級電容器的結(jié)構與原理1.超級電容器組成超級電容器是由兩個彼此絕緣的平板型金屬電容板組成，在兩塊電容板之間用絕緣材料隔開。超級電容器主要由多孔電極、引出電極（集電極）、隔膜（離子滲透膜）、電解液和外殼等組成。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用2.超級電容器工作原理充電時，電子通過外加電源由正極流向負極，同時，正負離子從液體相中分離并分別移動到電極表面，形成雙電層；充電結(jié)束后，電極上的正負電荷與溶液中相反電荷離子相吸引而使雙電層穩(wěn)定，在正負極間產(chǎn)生相對穩(wěn)定的電位差。在放電時，電子通過負載從負極流到正極，在外電路中產(chǎn)生電流，正負離子從電極表面被釋放進入液體相，呈電中性。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用（二）超級電容器的分類1.按工作原理分類（1）雙電層型超級電容器。（2）贗電型超級電容器。2.按電解質(zhì)類型分類（1）有機電解液超級電容。（2）水基電解液超級電容。①酸性電解液。②堿性電解液。③中性電解液。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用3.按照功能劃分與蓄電池相同，超級電容器也可分為能量型和功率型。能量型特點是比能量高，主要用于高能輸入、輸出場合；功率型特點是比功率高，主要用于瞬間高功率輸入、輸出場合。目前開發(fā)的能量型超級電容器比能量已經(jīng)達到30W·h/kg，接近鉛酸電池水平，比功率達到3000W/kg，可以連續(xù)幾分鐘到幾十分鐘輸出較高強度的電流；功率型超級電容器能量密度達到6～10W·h/kg，比功率達到8000W/kg，可以輸出幾秒到幾十秒的瞬間大電流，承擔設備起動所需要的大功率電能。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用（三）超級電容器的特點和特性1.超級電容器特點（1）超級電容器優(yōu)點。①輸出功率密度高。②極長的充放電循環(huán)壽命。③非常短的充電時間。④妥善解決了儲能設備高比功率和高比能量輸出之間的矛盾。⑤儲存壽命極長。⑥高可靠性。⑦工作溫度范圍寬。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用（2）超級電容器缺點。①線性放電。②低能量密度。③低電壓。④高自放電。⑤價格高。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用2.超級電容器特性超級電容器具有與電池不同的充放電特性，放電曲線如圖。在相同的放電電流情況下，電壓隨放電時間呈線性下降的趨勢。這種特性使超級電容器的剩余能量預測以及充放電控制相對于電池的非線性曲線簡單許多。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用超級電容器的容量也不同于電池，其額定容量單位為法拉（F）。定義為以規(guī)定的恒定電流（如1000F以上的超級電容器規(guī)定的充電電流為100A，200F以下的為3A）充電到額定電壓后保持2～3min，在規(guī)定的恒定電流放電條件下放電到端電壓為零所需的時間與電流的乘積再除以額定電壓值。即式中，C為超級電容額定容量；I為充電電流；t為充電時間；V為額定電壓。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用（四）超級電容器在電動汽車上的應用超級電容器由于具有比功率高、循環(huán)壽命長、充放電時間短等優(yōu)勢，已成為理想的電動車的電源之一。Maxwell公司所開發(fā)的超級電容器在各種類型電動汽車上都得到了良好的應用。美國NASALewis研究中心研制的混合動力客車采用超級電容器作為主要的能量存儲系統(tǒng)。日本是將超級電容器應用于混合動力電動汽車的先驅(qū)；日產(chǎn)公司于2002年6月24日生產(chǎn)了安裝有柴油機、電動機和超級電容器的并聯(lián)混合動力貨車，此外還推出了天然氣超級電容器混合動力客車；日本富士重工推出的電動汽車已經(jīng)使用了日立機電制作的鋰離子蓄電池和松下電器制作的儲能電容器的聯(lián)用裝置。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用國內(nèi)以超級電容器為儲能系統(tǒng)的電動汽車的研究取得了一系列成果。2004年7月，我國首部“電容蓄能變頻驅(qū)動式無軌電車”在上海張江投入試運行，當電車?？空緯r在30s內(nèi)快速充電，充電后就可持續(xù)提供電能，時速可達44km/h。哈爾濱工業(yè)大學和句容集團研制的超級電容器電動公交車，可容納50名乘客，最高速度20km/h。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用四、燃料電池結(jié)構原理與應用（一）燃料電池的結(jié)構與原理任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用1.質(zhì)子交換膜燃料電池結(jié)構質(zhì)子交換膜燃料電池是一種燃料電池，在原理上相當于水電解的“逆”裝置。質(zhì)子交換膜燃料電池的單電池主要由陽極、陰極、質(zhì)子交換膜、陽極催化層、陰極催化層和集流體等組成。（1）電極。（2）催化層。（3）質(zhì)子交換膜。（4）集流體。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用2.質(zhì)子交換膜燃料電池原理質(zhì)子交換膜燃料電池通常采用氫氣和氧氣（或空氣）作為反應氣體。為了加快電化學反應速率，氣體擴散電極上都含有催化劑。電極催化劑包括陰極催化劑和陽極催化劑兩類。它能將儲存在燃料(H2)和氧化劑(O2)中的化學能轉(zhuǎn)變成電能，只要不斷地供給燃料和氧化劑，它就能不斷地輸出電能。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用（二）燃料電池的分類與特點1.燃料電池的分類（1）按照工作溫度分類，燃料電池可分為低溫、中溫和高溫三類。（2）按照燃料種類分類，燃料電池也可分為直接式燃料電池、間接式燃料電池和再生燃料電池三類。（3）按開發(fā)早晚順序來分，燃料電池可分三代。PAFC稱為第一代燃料電池，MCFC稱為第二代燃料電池，SOFC稱為第三代燃料電池。（4）按電解質(zhì)類型分類，可分為如下幾類：堿性燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用2.燃料電池的特點（1）燃料電池的優(yōu)點。①能量轉(zhuǎn)換效率高。②無環(huán)境污染。③使用壽命長。④燃料多樣。⑤比能量高。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用（2）燃料電池的不足。①燃料電池造價偏高。②反應/啟動性能。③碳氫燃料無法直接利用。④氫氣儲存技術。⑤氫燃料基礎建設不足。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用（三）燃料電池系統(tǒng)組成1.燃料電池電堆（1）質(zhì)子交換膜。（2）雙極板。（3）膜電極組件。（4）催化劑。任務4其他類型動力電池結(jié)構及應用2.輔助子系統(tǒng)（1）供氫子系統(tǒng)。（2）供氧子系統(tǒng)。（3）水管理系統(tǒng)。（4）熱管理系統(tǒng)。（5）直流-交流逆變系統(tǒng)。（6）控制系統(tǒng)。（7）安全系統(tǒng)。任務4其他類型