項(xiàng)目一新能源汽車概述及動力電池發(fā)展歷程

1.1新能源汽車概述及動力電池發(fā)展歷程1.2新能源汽車的結(jié)構(gòu)組成1.3動力電池的工作原理及性能指標(biāo)項(xiàng)目一

1.3電池的工作原理及性能指標(biāo)１．動力電池發(fā)展概述動力電池是電動汽車驅(qū)動力的來源，是電動汽車重要的核心組成部分。能量密度產(chǎn)品性能使用壽命成本電動汽車“三電”電池電機(jī)電控續(xù)航里程動力性使用壽命經(jīng)濟(jì)性鉛酸蓄電池鎳鎘、鎳氫電池鋰離子電池１．動力電池發(fā)展概述１．動力電池發(fā)展概述鉛酸蓄電池１．動力電池發(fā)展概述鉛酸蓄電池１．動力電池發(fā)展概述鎳鎘電池和鎳氫電池“記憶效應(yīng)”嚴(yán)重

循環(huán)壽命較短

鎘重金屬，污染環(huán)境鎳鎘電池１．動力電池發(fā)展概述正極鎳氫電池鎳氧化物負(fù)極金屬氫化物電解液堿液（KOH)能量密度高-80Wh/kg可快速充放電循環(huán)壽命長記憶效應(yīng)很小無污染鎳鎘電池和鎳氫電池１．動力電池發(fā)展概述豐田“普銳斯”單體電池電壓1.2V單體電池?cái)?shù)量168個(gè)電池組總電壓201.6V電池組電量13kWh鎳鎘電池和鎳氫電池鎳氫電池１．動力電池發(fā)展概述

鋰離子電池（1）前身鋰金屬電池：起源于1962年，一次電池，負(fù)極材料是金屬鋰，正極材料是二氧化錳。三洋公司1972年將這種電池投放市場。（2）加拿大(MoliEnergy)1985年開發(fā)出第一個(gè)可再充鋰電池(二次電池)，負(fù)極金屬鋰，正極硫化鉬。１．動力電池發(fā)展概述（3）吉野彰1987年以焦碳為負(fù)極，以鈷酸鋰(LCO)為正極的鋰離子電池。

鋰離子電池工作原理正極負(fù)極總的反映式：式中M代表Co、Ni、Mn等金屬正極失去電子，還原反應(yīng)；負(fù)極得到電子，氧化反應(yīng)。１．動力電池發(fā)展概述

鋰離子電池目前車用電池最廣泛的兩種電池類型（1）三元鋰電池（2）磷酸鐵鋰電池１．動力電池發(fā)展概述

鋰離子電池１．動力電池發(fā)展概述三種類型動力電池對比電池類型能量效率(%)能量密度(W·h/kg)標(biāo)稱電壓（V）循環(huán)壽命鉛酸蓄電池8035-502.1500-1000鎳氫電池7060-801.21000-1500鋰離子電池（三元鋰）90150-2003.71500-3000三元鋰離子電池與鎳氫電池相比：標(biāo)稱電壓是鎳氫電池3倍、能量密度是鎳氫電池2.5倍左右，而且體積小、質(zhì)量輕、循環(huán)壽命長、自放電率低、無記憶效應(yīng)、無污染等。

鋰離子電池2.動力電池參數(shù)與性能指標(biāo)（1）電壓電動勢:指電池?cái)嗦窌r(shí)，正負(fù)兩極間的電位差。開路電壓:

指開路狀態(tài)下，電池兩電極之間的內(nèi)電壓。端電壓：指電池接通負(fù)載后兩電極之間的有效電壓。終止電壓：指電池必須停止放電的電壓限值。（掌握）工作電壓：指電池在某負(fù)載下實(shí)際放電電壓。額定電壓：又稱標(biāo)稱電壓，指電池工作時(shí)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)電壓。2.動力電池參數(shù)與性能指標(biāo)（2）容量與比容量電池容量指電池完全放電過程中，所能釋放出的電荷數(shù)量，用符號C表示，其單位為安時(shí)(A·h)。電池容量與放電電流的大小和終止電壓有關(guān)。理論容量:指根據(jù)電化學(xué)當(dāng)量數(shù)計(jì)算得到的電量。額定容量：指環(huán)境溫度為25℃±3℃條件下，充滿電的電池以額定電流放電至終止電壓所能放出電量，單位為A·h。實(shí)際容量：指在一定的放電電流和溫度下，電池在終止電壓前所能放出的電量。比容量：指單位質(zhì)量或單位體積的電池所能給出的電量，相應(yīng)地稱為質(zhì)量比容量（A·h/kg)或體積比容量(A·h/L)2.動力電池參數(shù)與性能指標(biāo)（3）能量與比能量能量指電池在一定放電條件下，對外做功所能輸出的電能，等于電池的容量(A·h)和電池平均工作電壓(V)的乘積。單位W·h理論能量:指電池在放電過程中始終處于平衡狀態(tài)，其放電電壓保持電動勢的數(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。實(shí)際能量：指電池放電時(shí)實(shí)際輸出的能量，它在數(shù)值上等于電池實(shí)際容量和電池平均工作電壓的乘積。實(shí)際能量總是小于理論能量比能量：也稱為能量密度，指單位質(zhì)量和單位體積的電池所能輸出的能量。單位為(W·h/kg)或（W·h/L）2.動力電池參數(shù)與性能指標(biāo)（4）功率與比功率功率：指在一定的放電條件下，電池在單位時(shí)間內(nèi)所能輸出的能量，單位W或kW。比功率：單位質(zhì)量或單位體積的功率，單位是W/kg或W/L。比功率大，表示在單位時(shí)間內(nèi)單位質(zhì)量或單位體積中輸出的能量較多，即表示此電池能用較大的電流放電。2.動力電池參數(shù)與性能指標(biāo)（5）電池狀態(tài)(1)SOC(StateofCharge)指電池當(dāng)前還有多少電量。常取其與額定容量或?qū)嶋H容量的比值，0%代表電池完全沒電了，100%代表電池滿電。2.動力電池參數(shù)與性能指標(biāo)(2)電池功率邊界SOP(StateofPower)

是電池的功率承受能力，指下一時(shí)刻電池能夠提供的最大的放電和被充電的功率。SOP的精確估算可以最大限度地提高電池的利用效率。(3)電池健康狀態(tài)SOH(StateofHealth)

包括容量變化和功率變化。一般認(rèn)為:當(dāng)電池容量衰減20%或者輸出功率衰減25%時(shí)，電池的壽命就到了。（5）電池狀態(tài)2.動力電池參數(shù)與性能指標(biāo)（6）電池壽命(1)存儲壽命（Self/StorageLife)用于衡量電池自放電的大小，可以用電池在沒有負(fù)荷的一定條件下，存儲至某規(guī)定容量時(shí)的天數(shù)表示。(2)循環(huán)壽命

指電池容量等性能滿足規(guī)定條件下，所能達(dá)到的最大充放電循環(huán)次數(shù)。循環(huán)壽命測試必須同時(shí)符合規(guī)定充放電循環(huán)試驗(yàn)制度，包括充放電倍率(C)、放電深度（DOD)和環(huán)境溫度范圍等。2.動力電池參數(shù)與性能指標(biāo)（7）電池放電倍率

電池放電倍率表示電池放電快慢的程度，用C表示。電池1小時(shí)放電完畢，稱為1C放電倍率，0.5小時(shí)放電完畢稱為2C放電倍率，5小時(shí)放電完畢稱為0.2C放電倍率。（8）電池放電深度DOD(DepthOfDischarge)指電池放出的容量占額定容量的百分?jǐn)?shù)。充滿電的電池一次放完電，即為100%DOD，放出一半的電量，則為50%DOD。3.鋰離子動力電池鋰離子電池組成正極：鋰的化合物，如鈷酸鋰（LCO)、錳酸鋰（LMO)、磷酸鐵鋰（LFP）、三元鋰（NCM）等。負(fù)極：石墨材料、無序碳材料、硅碳復(fù)合材料、鈦酸鋰等。隔膜：單層PP（聚丙烯）、單層PE（聚乙烯）、雙層PP/PE等。電解質(zhì)：通常為有機(jī)溶液、電解質(zhì)鋰鹽和必要的添加劑3.鋰離子動力電池

鋰離子電池分類外形封裝形式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)圓柱形工藝成熟、組裝成本低、成品率高、一致性好、便于各種組合重量重、比能量低、熱量難釋放、安全性能不好方形高硬度、重量輕、散熱好，易于組成模組，含防爆閥，安全性能較好型號太多，尺寸變化需開模，成本較高軟包比能量高、尺寸變化靈活，成本低。循環(huán)性能好、安全性好機(jī)械強(qiáng)度差、封口工藝較難，模組結(jié)構(gòu)復(fù)雜，散熱性差3.鋰離子動力電池鋰離子電池分類型號根據(jù)IEC61960標(biāo)準(zhǔn)，二次鋰電池型號的命名規(guī)則如下：ICL083448ICR18650三元鋰3.鋰離子動力電池2.鋰離子電池分類TESLA

MODELS(85kWh）采用了松下公司生產(chǎn)的7104節(jié)18650圓柱形鋰離子電池，每顆電池都安裝有保險(xiǎn)、電壓、電流和溫度采樣。最新的MODEL3淘汰了18650電池，改用近4000節(jié)松下21700電池。從松下的動力鋰離子電池測試數(shù)據(jù)看，21700電池系統(tǒng)的能量密度達(dá)300W·h/kg，比18650電池系統(tǒng)的250Wh/kg提升了20%,成本下降了9%,而且質(zhì)量更輕。3.鋰離子動力電池2.鋰離子電池分類正極材料不同正極材料鈦酸鋰離子電池（負(fù)極）(LTO)錳酸鋰離子電池(LMO)磷酸鐵鋰離子電池(LFP)三元鋰離子電池(NCM)能量密度理論極限（W·h/kg）80100170280標(biāo)稱電壓（V）2.23.73.33.7循環(huán)壽命10000600-10002000-30002000安全性好較好好較差成本最高最低較低高三元鋰離子電池優(yōu)點(diǎn)：電壓平臺高能量密度高一致性好低溫性能好三元鋰離子電池缺點(diǎn)：熱穩(wěn)定性差（250℃～350℃化學(xué)成份分解）成本高（每W·h價(jià)格高出30%）安全性差循環(huán)壽命短3.鋰離子動力電池1.動力電池包組成3.鋰離子動力電池1.動力電池包組成并聯(lián)提高電池模組的容量，串聯(lián)提升電池模組的電壓。電池模組進(jìn)行編號，如2P5S，2個(gè)單體電池并聯(lián)，再將5組串聯(lián)。3.鋰離子動力電池電池的串聯(lián)：增加電池的電壓；電池的并聯(lián)：增加電池的容量；電池的復(fù)聯(lián)：增加電壓和容量。項(xiàng)目參數(shù)標(biāo)稱容量（Ah）150標(biāo)稱電壓（V）346工作電壓范圍（V）266-408.5總能量（kWh）51.9成組方式95S1P重量（kg）384尺寸（L×W×H）（mm）1985×1080×287充電功率(kW)