項(xiàng)目一 動(dòng)力電池總成檢修

高等職業(yè)教育汽車(chē)技術(shù)類(lèi)“十四五”技能型人才培養(yǎng)活頁(yè)式教材新能源汽車(chē)電池及管理系統(tǒng)檢修書(shū)名：《新能源汽車(chē)電池及管理系統(tǒng)檢修》作

者：劉港甘劍和倪炳林ISBN號(hào)：978-7-5643-9217-8圖書(shū)定價(jià)：￥42.00出版時(shí)間：2023-04策劃編輯：羅在偉出版熱線1245912602@目錄項(xiàng)目一動(dòng)力電池總成檢修項(xiàng)目二動(dòng)力電池管理系統(tǒng)檢修項(xiàng)目三動(dòng)力電池管理系統(tǒng)檢修項(xiàng)目四充電系統(tǒng)檢修項(xiàng)目五動(dòng)力電池保養(yǎng)維護(hù)及回收利用項(xiàng)目一動(dòng)力電池總成檢修新能源汽車(chē)電池及管理系統(tǒng)檢修項(xiàng)目一動(dòng)力電池總成檢修動(dòng)力電池組基礎(chǔ)知識(shí)動(dòng)力電池包的結(jié)構(gòu)動(dòng)力電池包的檢修任務(wù)一動(dòng)力電池組基礎(chǔ)知識(shí)項(xiàng)目一動(dòng)力電池總成檢修一、電池的分類(lèi)新能源汽車(chē)用動(dòng)力電池的分類(lèi)按動(dòng)力電池電解質(zhì)分類(lèi)酸性電池堿性電池中性電池有機(jī)電解液電池按動(dòng)力電池所用正、負(fù)極材料不同分類(lèi)鋅系電池鎳系電池鉛系電池鋰系電池金屬空氣系按動(dòng)力電池形狀分圓柱形方形不規(guī)則形蓄電池普通混動(dòng)純電動(dòng)插電式混動(dòng)12V二、電池的性能參數(shù)1、電壓（V）：開(kāi)路電壓：指電池在沒(méi)有連接外電路或者外負(fù)載時(shí)的電壓。開(kāi)路電壓與電池的剩余能量有一定的聯(lián)系，電量顯示就是利用這個(gè)原理。工作電壓：是指電池在工作狀態(tài)下即電路中有電流流過(guò)時(shí)電池正負(fù)極之間的電勢(shì)差。在電池放電工作狀態(tài)下，當(dāng)電流流過(guò)電池內(nèi)部時(shí)，必須克服內(nèi)阻的阻力，故工作電壓總是低于開(kāi)路電壓。額定電壓：額定電壓表示設(shè)備的設(shè)計(jì)電壓，此時(shí)設(shè)備中的各部件都工作在最佳狀態(tài)，性能比較穩(wěn)定，壽命也會(huì)比較長(zhǎng)，在額定電壓運(yùn)行具有最大經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí)指定額定電壓有利于電器制造的生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)化和系列化，有利于電器的互相連接和更換，有利于備件的生產(chǎn)和維修等。放電截止電壓：指電池充滿電后進(jìn)行放電，放完電時(shí)達(dá)到的電壓（若繼續(xù)放電則為過(guò)放，對(duì)電池的壽命和性能有損傷）。充電限制電壓：充電過(guò)程中由恒流變?yōu)楹銐撼潆姷碾妷海ㄈ衾^續(xù)充電則為過(guò)充）。開(kāi)路電壓工作電壓放電截止電壓充電限制電壓鉛酸電池2.1~2.2V2.0V1.7V2.3V鎳鎘電池1.4V1.2V1.0V鎳氫電池1.4V1.2V1.0V鋰電池4.1~4,2V3.6~3.7V2.6~2.7V4.2~4.3V二、電池的性能參數(shù)2、電池容量（Ah）：電池容量是指電池所能夠儲(chǔ)存的電量多少，容量是電池電性能的重要指標(biāo)，它由電極的活性物質(zhì)決定。容量用C表示，單位用Ah（安時(shí)）或mAh（毫安時(shí)）表示。公式：C=It，即電池容量（Ah）＝電流（A）x放電時(shí)間（h）

舉例：容量為10安時(shí)的電池，以5安培放電可放2小時(shí)，以10安培放電可放1小時(shí)。電池的實(shí)際容量主要取決于以下幾個(gè)因素：活性物質(zhì)的數(shù)量、質(zhì)量；活性物質(zhì)的利用率。額定容量：額定容量也叫保證容量，是按國(guó)家或有關(guān)部門(mén)頒布的標(biāo)準(zhǔn)，保證電流在一定的放電條件下應(yīng)該放出的最低限度的容量。二、電池的性能參數(shù)3、功率(W/kW)：電池的功率是指電池在一定放電制度下，單位時(shí)間內(nèi)所輸出能量的大小，單位為瓦（W）或千瓦（kW）。公式：P=UI，即：功率（W）＝電壓（V）×電流（A）比功率：?jiǎn)挝毁|(zhì)量電池所能輸出的功率稱(chēng)為比功率，單位為W/kg或kW/kg。功率密度：?jiǎn)挝惑w積電池所能輸出的功率稱(chēng)為功率密度，單位為W/L或kW/L。電池的功率決定了電動(dòng)汽車(chē)的加速性能和爬坡能力。二、電池的性能參數(shù)4、電池能量（Wh）：指電池儲(chǔ)存的能量的多少，用Wh來(lái)表示公式：能量（Wh）＝額定電壓（V）×工作電流（A）×工作時(shí)間（h)=額定電壓（V）×額定容量（Ah）=功率（W）×工作時(shí)間（h)舉例：3.2V15Ah單體電芯的能量為48Wh，3.2V100Ah電池組的能量為320Wh。電池能量是衡量電池帶動(dòng)設(shè)備做功的重要指標(biāo)，它影響電動(dòng)汽車(chē)的行駛距離。

容量不能決定做功的多少。用電量(度)=功率(千瓦)×使用時(shí)間(小時(shí))=能量1°=1千瓦·時(shí)，即1Kwh等于1度電二、電池的性能參數(shù)5、能量密度/比能量（Wh/Kg）：指單位體積或單位質(zhì)量所釋放的能量，通常用體積能量密度（Wh/L）或質(zhì)量能量密度（Wh/kg）表示。如一節(jié)鋰電池重325g，額定電壓為3.7V，容量為10Ah，則其能量密度為113Wh/kg。下表為理論值，在實(shí)際應(yīng)用情況中需要考慮電池結(jié)構(gòu)中的殼體、零件等各方面因素。目前鋰電池的能量密度是鎳鎘和鎳氫電池的3和1.5倍，能量密度的高低是由材料密度與結(jié)構(gòu)決定的。能量密度鉛酸電池鎳鎘電池鎳氫電池鋰電池Wh/kg30-5050-6060-70130-150Wh/L50-80130-150190-200350-400

電池的比能量影響電動(dòng)汽車(chē)的整車(chē)質(zhì)量和續(xù)駛里程，是評(píng)價(jià)電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池是否滿足預(yù)定的續(xù)駛里程的重要指標(biāo)。二、電池的性能參數(shù)6、放電倍率（A）：放電倍率是指在規(guī)定時(shí)間內(nèi)放出其額定容量（C）時(shí)所需要的電流值，它在數(shù)值上等于電池額定容量的倍數(shù)。

以10Ah電池舉例：以2A放電,則放電倍率為0.2C以20A放電,則放電倍率為2C二、電池的性能參數(shù)7、充電方式：CC/CV：CC即恒流，以固定的電流對(duì)電池充電；CV即恒壓，以固定的電壓對(duì)電池充電，充電電流會(huì)隨著電池充滿逐漸下降。涓流充電：指以小于0.1C電流對(duì)電池充電，一般在電池接近充滿電時(shí)，進(jìn)行補(bǔ)充充電時(shí)采用，若電池對(duì)充電時(shí)間沒(méi)有嚴(yán)格要求的話，建議采用涓流充電方式充電。鉛酸電池鎳鎘電池鎳氫電池鋰電池充電方式恒流后恒壓恒流恒流恒流后恒壓控制方式電壓2.3V、涓流溫度或ΔV電壓4.2V、涓流

補(bǔ)充：DC表示直流，AC表示交流二、電池的性能參數(shù)8、充、放電深度（SOCDOD）電池保有容量數(shù)值的表示方法。充、放電深度以百分比率來(lái)表示。如：容量為10Ah的電池放電后容量變?yōu)?Ah，可以稱(chēng)為80%DOD；

容量為10Ah的電池，充電后容量為8Ah，80%SOC。形容滿充滿放，通常稱(chēng)為100%DOD二、電池的性能參數(shù)9、內(nèi)阻（m?）：電池的內(nèi)阻是指電池在工作時(shí),電流流過(guò)電池內(nèi)部受到的阻力。內(nèi)阻大小主要受電池的材料、制造工藝、電池結(jié)構(gòu)等因素的影響。

電池內(nèi)阻包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻，歐姆內(nèi)阻是由電極材料、電解液、隔膜電阻及各部分零件的接觸電阻組成，極化內(nèi)阻包括電化學(xué)極化不濃差極化引起的電阻。

影響內(nèi)阻的因素有：①材料；②結(jié)構(gòu)等。由于內(nèi)阻的存在，當(dāng)電池放電時(shí)，電流經(jīng)過(guò)內(nèi)阻要產(chǎn)生熱量，消耗能量，電流越大，消耗能量越多，所以內(nèi)阻越小，電池的性能越好，不僅電池的實(shí)際工作電壓高，消耗在內(nèi)阻上的能量也少。二、電池的性能參數(shù)10、自放電率（％/月）：電池在儲(chǔ)存過(guò)程中，容量會(huì)逐漸下降，其減少的容量與電池容量的比例，稱(chēng)為自放電率。原因：由于電極在電解液中的不穩(wěn)定性，電池的兩個(gè)電極發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，活性物質(zhì)被消耗，轉(zhuǎn)為電能的化學(xué)能減少，電池容量下降。影響因素：環(huán)境溫度對(duì)其影響較大，過(guò)高溫度會(huì)加速電池的自放電表示：電池容量衰減（自放電率）的表達(dá)方法和單位為：%/月。產(chǎn)生結(jié)果：電池自放電將直接降低電池的容量，自放電率直接影響電池的儲(chǔ)存性能，自放電率越低，貯存性能越好。二、電池的性能參數(shù)11、循環(huán)壽命（次）：概念：二次電池經(jīng)歷一次充放電稱(chēng)為一個(gè)周期或一次循環(huán)，電池在反復(fù)充放電后，容量會(huì)逐漸下降，在一定的放電條件下，電池容量降至80%時(shí)，電池所經(jīng)受的循環(huán)次數(shù)就是循環(huán)壽命。影響因素：不正確使用電池，電池材料，電解質(zhì)的組成和濃度，充放電倍率，放電深度（DOD%），溫度，制作工藝等都對(duì)電池的循環(huán)壽命有影響。

一次電池：只能進(jìn)行一次放電的電池，不能進(jìn)行充電再利用。二次電池：可重復(fù)進(jìn)行充電、放電使用的電池，也叫做蓄電池或充電電池。二、電池的性能參數(shù)12、記憶效應(yīng)：定義：電池的記憶效應(yīng)是指未完全放電的電池，在下一次充電時(shí)所能充電的百分比。

原因：電池內(nèi)物質(zhì)產(chǎn)生結(jié)晶，如鎳鎘電池中，Cd不斷聚集成團(tuán)形成大塊金屬鎘，降低了負(fù)極的活性。避免：為了消除電池的記憶效應(yīng)，在充電之前，必須先完全放電，然后再充電。鋰離子電池?zé)o記憶效應(yīng)!二、電池的性能參數(shù)13、放電平臺(tái)：指放電曲線中電壓基本保持水平的部分。放電平臺(tái)越高、越長(zhǎng)、越平穩(wěn)，電池的放電性能越好。14、電池組的一致性：由多個(gè)單體電芯串連、并聯(lián)在一起就組成了電池組。電池組的整體性能和壽命取決于其中性能較差的一個(gè)電芯，這就要求電池組中每個(gè)電芯性能的一致性要高。除了單體電芯本身性能的誤差和原材料質(zhì)量的好壞，最主要原因是制造工藝，工藝的改進(jìn)對(duì)提高電池的質(zhì)量非常重要。15、化成：電池制成后，通過(guò)一定的充放電方式將其內(nèi)部正負(fù)極活性物質(zhì)激活，改善電池的充放電性能及自放電、貯存等綜合性能的過(guò)程稱(chēng)為化成。電池經(jīng)過(guò)化成后才能體現(xiàn)其真實(shí)的性能。同時(shí)化成過(guò)程中的分選過(guò)程能夠提高電池組的一致性，使最終電池組的性能提高。二、電池的性能參數(shù)1.動(dòng)力電池的概念動(dòng)力電池即為工具提供動(dòng)力來(lái)源的電源，多指為電動(dòng)汽車(chē)、電動(dòng)列車(chē)、電動(dòng)自行車(chē)、高爾夫球車(chē)提供動(dòng)力的蓄電池。圖1-1-2所示為純電動(dòng)汽車(chē)的動(dòng)力電池，其主要區(qū)別于用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)的啟動(dòng)電池。三、動(dòng)力電池介紹電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池一般安裝在車(chē)輛底部，為保證汽車(chē)的續(xù)航里程，需要較大的電池容量，重量在400-600KG，安裝在汽車(chē)底部有利于降低車(chē)輛重心，同時(shí)可以有效利用空氣散熱，如圖1-1-3所示。三、動(dòng)力電池介紹混合動(dòng)力汽車(chē)由電機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)共同提供驅(qū)動(dòng)力，動(dòng)力電池容量、體積相對(duì)電動(dòng)汽車(chē)較小，可以靈活安裝在中央扶手下冊(cè)、后排座椅下、車(chē)輛中央靠地板位置，如圖1-1-4所示，普銳斯動(dòng)力電池安裝在車(chē)輛尾箱位置。三、動(dòng)力電池介紹2.新能源汽車(chē)對(duì)動(dòng)力電池的要求(1)高能量高能量對(duì)于電動(dòng)車(chē)輛而言，意味著更長(zhǎng)的純電動(dòng)續(xù)駛里程。作為交通工具，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，因此，電動(dòng)汽車(chē)對(duì)動(dòng)力電池的高能量密度的追求是永不會(huì)停下的。鋰離子動(dòng)力電池能夠在電動(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)力電池的3倍，并且還有繼續(xù)提高的可能性。(2)高功率車(chē)輛作為交通工具，追求高速化，也就是對(duì)于車(chē)輛動(dòng)力性提出了高的要求，實(shí)現(xiàn)良好的動(dòng)力性要求驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)有較大的功率，進(jìn)而要求動(dòng)力電池組能夠提供驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)高功率輸出，滿足車(chē)輛驅(qū)動(dòng)的要求。三、動(dòng)力電池介紹(3)長(zhǎng)壽命動(dòng)力電池長(zhǎng)壽命，直接關(guān)系到電動(dòng)汽車(chē)的成本。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。(4)低成本動(dòng)力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)，目前新開(kāi)發(fā)的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)力電池是電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展的關(guān)鍵。(5)安全性好動(dòng)力電池為電動(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，必須具有較高的安全性。三、動(dòng)力電池介紹(6)工作溫度適應(yīng)性強(qiáng)車(chē)輛應(yīng)用不應(yīng)受地域的限制，不同的空間和時(shí)間應(yīng)用，需要車(chē)輛適應(yīng)不同的溫度。因此，對(duì)于動(dòng)力電池而言，需要?jiǎng)恿﹄姵鼐哂辛己玫臏囟冗m應(yīng)性。(7)可回收性好隨著電動(dòng)汽車(chē)的大量應(yīng)用，必然出現(xiàn)大量廢舊動(dòng)力電池的回收問(wèn)題。對(duì)于動(dòng)力電池的可回收性，在電化學(xué)性能方面，首先要求做到電池正負(fù)極及電解液等材料無(wú)毒，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。其次是電池內(nèi)部各種材料的回收再利用。三、動(dòng)力電池介紹任務(wù)二動(dòng)力電池包的結(jié)構(gòu)項(xiàng)目一動(dòng)力電池總成檢修一、鋰離子電池工作原理1.單體電池的結(jié)構(gòu)單體電池是直接將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的基本單元裝置，是構(gòu)成電池的最小單元，又稱(chēng)為電芯。圓柱形單體電池如圖1-2-1所示，方形單體電池如圖1-2-2所示。圖1-2-1圓柱形單體電池

圖1-2-2方形單體電池一、鋰離子電池工作原理鋰離子的單體電池主要由正極、負(fù)極、電解液及隔膜組成，另外加上正負(fù)極引線、PTC、安全閥等輔助元器件。圖1-2-3所示為圓柱形鋰離子單體電池的結(jié)構(gòu)，圖1-2-4所示為方形鋰離子單體電池的結(jié)構(gòu)。圖1-2-3圓柱形鋰離子單體電池結(jié)構(gòu)

圖1-2-4方形鋰離子單體電池結(jié)構(gòu)一、鋰離子電池工作原理（1）正極鋰離子電池正極材料是具有能使鋰離子較為容易地嵌入和脫出，并能同時(shí)保持結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的一類(lèi)化合物——嵌入式化合物。被用來(lái)作為電極材料的嵌入式化合物均為過(guò)渡金屬氧化物。作為嵌入式電極材料的金屬氧化物，依其空間結(jié)構(gòu)的不同主要可分為以下三種類(lèi)型：層狀結(jié)構(gòu)正極材料：目前主要由鈷酸鋰（LiCoO2）、鎳酸鋰（LiNiO2）、三元鋰[Li（NiCoMn）O2]，層狀結(jié)構(gòu)如圖1-2-5所示。圖1-2-5層狀結(jié)構(gòu)正極材料一、鋰離子電池工作原理尖晶石型結(jié)構(gòu)正極材料：錳酸鋰（LiMn2O4）是尖晶石結(jié)構(gòu)，如圖1-2-6所示。橄欖石型結(jié)構(gòu)正極材料：磷酸鐵鋰（LiFePO4）是橄欖石型結(jié)構(gòu)，如圖1-2-7所示。圖1-2-6尖晶石結(jié)構(gòu)正極材料

圖1-2-7橄欖石結(jié)構(gòu)正極材料一、鋰離子電池工作原理（2）負(fù)極負(fù)極材料是決定鋰離子電池綜合性能優(yōu)劣的關(guān)鍵因素之一，比容量高、容量衰減率小、安全性能好是對(duì)負(fù)極材料的基本要求。石墨是鋰離子電池碳材料中應(yīng)用最早、應(yīng)用最多的一種，其具有完整的層狀晶體結(jié)構(gòu)。石墨的層狀結(jié)構(gòu)，有利于鋰離子的脫嵌，能與鋰形成鋰一石墨層間化合物，其理論最大放電容量為372mA·h／g，充放電效率通常在90％以上。鋰在石墨中的脫／嵌反應(yīng)主要發(fā)生在0～0.25V之間(相對(duì)于Li+/Li)，具有良好的充放電電壓平臺(tái)，與提供鋰源的正極材料匹配性較好，所組成的電池平均輸出電壓高，是一種性能較好的鋰離子電池負(fù)極材料。一、鋰離子電池工作原理氧化物作為負(fù)極材料，包括金屬氧化物、金屬基復(fù)合氧化物和其他氧化物。前兩者雖具有較高理論比容量，但因從氧化物中置換金屬單質(zhì)消耗了大量鋰而導(dǎo)致巨大容量損失，抵消了高容量的優(yōu)點(diǎn)；Li4Ti5O12具有尖晶石結(jié)構(gòu)，充放電曲線平坦，放電容量為150mA·h／g，具有非常好的耐過(guò)充、過(guò)放特征，充放電過(guò)程中晶體結(jié)構(gòu)幾乎無(wú)變化(零應(yīng)變材料)，循環(huán)壽命長(zhǎng)，充放電效率近100％，目前在儲(chǔ)能型鋰離子電池中有所應(yīng)用。金屬鋰是最先采用的負(fù)極材料，理論比容量為3860mA·h／g。20世紀(jì)70年代中期，金屬鋰在商業(yè)化電池中得到應(yīng)用。但因充電時(shí)，負(fù)極表面會(huì)形成枝晶，導(dǎo)致電池短路，于是人們開(kāi)始尋找一種能替代金屬鋰的負(fù)極材料。一、鋰離子電池工作原理金屬合金最大的優(yōu)勢(shì)就是能夠形成含鋰很高的鋰合金，具有很高的比容量，相比碳材料，合金較大的密度使得其理論體積比容量也較大。同時(shí)，合金材料由于加工性能好、導(dǎo)電性好等優(yōu)點(diǎn)，被認(rèn)為是極有發(fā)展?jié)摿Φ囊环N負(fù)極材料。（3）電解液電解液一般采用溶解有鋰鹽的有機(jī)溶劑，例如溶解有六氟磷酸鋰的碳酸酯類(lèi)溶劑，聚合物則使用凝膠狀電解質(zhì)。（4）隔膜一種經(jīng)特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔結(jié)構(gòu)，可以讓鋰離子自由通過(guò)，而電子不能通過(guò)。圓柱型電芯的型號(hào)有18650、21700等。型號(hào)中前兩位是表示直徑，后兩位或三位表示高度（單位為mm）。長(zhǎng)方形電芯的型號(hào)有370715、041515等。其前兩位是電池的厚度代號(hào)、中間兩位是電池的寬度代號(hào)，后兩位是電池的長(zhǎng)度代號(hào)（單位為mm）。12345直徑高度12345厚度寬度6長(zhǎng)度18650電芯3.7mm7.5mm15mm370715電芯一、鋰離子電池工作原理2.單體電池的型號(hào)一、鋰離子電池工作原理3.鋰離子電池工作原理鋰離子電池在原理上實(shí)際是一種鋰離子濃差電池，正、負(fù)電極由兩種不同的鋰離子嵌入化合物組成，正極采用鋰化合物L(fēng)iCoO2，LiNiO2或LiMn2O4，負(fù)極采用鋰碳層間化合物L(fēng)iC6，電解質(zhì)為L(zhǎng)iPF6和LiAsF6等有機(jī)溶液。經(jīng)過(guò)Li+在正負(fù)電極間的往返嵌入和脫嵌形成電池的充電和放電過(guò)程。充電時(shí)，Li+從正極脫嵌經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌人負(fù)極，負(fù)極處于富鋰態(tài)，正極處于貧鋰態(tài)，同時(shí)電子的補(bǔ)償電荷從外電路供給到碳負(fù)極，保持負(fù)極的電平衡。三元鋰離子電池的充電過(guò)程如圖1-2-10所示。一、鋰離子電池工作原理3.鋰離子電池工作原理三元鋰離子電池的充電過(guò)程一、鋰離子電池工作原理放電時(shí)則相反，Li+從負(fù)極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入到正極，正極處于富鋰態(tài)，負(fù)極處于貧鋰態(tài)。三元鋰離子電池的放電過(guò)程如圖1-2-11所示。一、鋰離子電池工作原理正常充放電情況下，鋰離子在層狀結(jié)構(gòu)的碳材料和層狀結(jié)構(gòu)氧化物的層間嵌入和脫出，一般只引起層面間距的變化，不破壞晶體結(jié)構(gòu)；在放電過(guò)程中，負(fù)極材料的化學(xué)結(jié)構(gòu)基本不變。因此，從充放電的可逆性看，鋰離子電池反應(yīng)是一種理想的可逆反應(yīng)。一、鋰離子電池工作原理4.鋰離子電池失效機(jī)理造成鋰離子電池容量衰退的原因主要有：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。2)正極材料的相變化。在LiMn2O4電池中，J-T效應(yīng)所導(dǎo)致的尖晶石結(jié)構(gòu)不可逆轉(zhuǎn)變，也是容量衰減的主要原因之一。3)電解液的分解。在充電的條件下，電解液對(duì)含碳電極具有不穩(wěn)定性，故會(huì)發(fā)生還原反應(yīng)：電解液還原消耗了電解質(zhì)及其溶劑，對(duì)電池容量及循環(huán)壽命產(chǎn)生不良影響。一、鋰離子電池工作原理4)過(guò)充電造成的容量損失。電池在過(guò)充電時(shí)，會(huì)造成負(fù)極鋰的沉積、電解液的氧化以及正極氧的損失，這些都會(huì)導(dǎo)致電池容量衰減。5)自放電。鋰離子電池的自放電所導(dǎo)致的容量損失大部分是可逆的，只有一小部分是不可逆的。6)界面膜(SEI)的形成。因界面膜的形成而損失的鋰離子將導(dǎo)致兩極間容量平衡的改變，在最初的幾次循環(huán)中就會(huì)使電池的容量下降。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(huì)導(dǎo)致電內(nèi)阻增加，從而造成容量損失。一、鋰離子電池工作原理5.鋰離子電池的優(yōu)點(diǎn)1)工作電壓高。鈷酸鋰3.6V，錳酸鋰3.7V，磷酸鐵鋰3.2V。2)比能量高。理論比能量可達(dá)200W·h／kg以上，實(shí)際應(yīng)用中也可達(dá)140W·h/kg。3)循環(huán)壽命長(zhǎng)。深度放電循環(huán)次數(shù)可達(dá)1000次以上；低放電深度循環(huán)次數(shù)可達(dá)上萬(wàn)次。4)自放電小。月自放電率僅為總?cè)萘?％～9％5)無(wú)記憶效應(yīng)。6)環(huán)保性高。不包含汞、鉛、鎘等有害元素，是真正意義上的綠色電池。一、鋰離子電池工作原理6.鋰離子動(dòng)力電池的應(yīng)用(1)在便攜式電器方面的應(yīng)用目前移動(dòng)電話、筆記本電腦、微型攝像機(jī)等需要便攜式電源的用電器已經(jīng)成為人們生活中不可缺少的一部分在其電源方面，無(wú)一例外地選擇鋰離子電池作為市場(chǎng)的主流。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球手機(jī)產(chǎn)量每年近10億部，全球每年生產(chǎn)筆記本電腦約14億臺(tái)，形成了龐大的鋰離子電池應(yīng)用市場(chǎng)在此領(lǐng)域，鈷酸鋰、錳酸鋰鋰離子電池占有主導(dǎo)地位。一、鋰離子電池工作原理(2)在交通行業(yè)的應(yīng)用在電動(dòng)汽車(chē)開(kāi)發(fā)方面，鋰離子動(dòng)力電池已經(jīng)成為主流。在國(guó)內(nèi)眾多汽車(chē)研制和生產(chǎn)企業(yè)開(kāi)發(fā)的電動(dòng)汽車(chē)半數(shù)以上車(chē)型采用了鋰離子電池，并有逐步擴(kuò)大的趨勢(shì)。國(guó)際上，已經(jīng)宣布進(jìn)入市場(chǎng)銷(xiāo)售的純電動(dòng)汽車(chē)和插電式混合動(dòng)力汽車(chē)，如日產(chǎn)公司的LEAF、三菱公司的i-MIEV以及通用公司的VOLT均采用了鋰離子電池系統(tǒng)。(3)在軍事裝備及航空航天事業(yè)中的應(yīng)用在軍事裝備中，鋰離子電池主要用做動(dòng)力起動(dòng)電源、無(wú)線通信電臺(tái)電源、微型無(wú)人駕駛偵察飛機(jī)動(dòng)力電源等，此外，諸如激光瞄準(zhǔn)器、夜視器、飛行員救生電臺(tái)電源、船示位標(biāo)電源等現(xiàn)在也普遍采用鋰離子電池。在航天領(lǐng)域，鋰離子電池已經(jīng)用于地球同步軌道衛(wèi)星和低軌道通信衛(wèi)星，作為發(fā)射和飛行中校正、地面操作的動(dòng)力。一、鋰離子電池工作原理(4)其他鋰離子電池應(yīng)用由于自身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和特殊的工作原理，決定了其原材料豐富、環(huán)保、比容量高、循環(huán)性能和安全性能好等特點(diǎn)，在醫(yī)療行業(yè)(例如，助聽(tīng)器、心臟起搏器等)、石化行業(yè)(例如，采油動(dòng)力負(fù)荷調(diào)整)、電力行業(yè)(例如，儲(chǔ)能電源)等均具有廣闊的應(yīng)用前景。其在追求能源綠色化的今天，具有更加重要的意義。二、動(dòng)力電池包的結(jié)構(gòu)動(dòng)力電池包主要由動(dòng)力電池總成、結(jié)構(gòu)系統(tǒng)、電氣系統(tǒng)、熱管理系統(tǒng)和電池管理系統(tǒng)（BMS）組成。圖1-2-12所示為帝豪EV300的動(dòng)力電池包內(nèi)部結(jié)構(gòu)。二、動(dòng)力電池包的結(jié)構(gòu)1.電池模組一個(gè)電池模組，通常是由N個(gè)單體電池以串聯(lián)或串并聯(lián)混合的方式連接而成。為了形象表達(dá)單體電池連接關(guān)系，通常用編碼來(lái)表示，如某電池模組連接結(jié)構(gòu)為2P5S，其中字母S表示串聯(lián)，用字母P表示并聯(lián)，代表該電池模組由2個(gè)單體電池并聯(lián)，再將5組并聯(lián)后的單體電池串聯(lián)，如圖1-2-13所示。二、動(dòng)力電池包的結(jié)構(gòu)如圖1-2-14所示為比亞迪e5動(dòng)力電池包，電池包內(nèi)有兩種不同模組的單體電池排列形式及編碼。二、動(dòng)力電池包的結(jié)構(gòu)2.動(dòng)力電池總成N個(gè)電池模組串聯(lián)，組成動(dòng)力電池總成，如圖1-2-15所示為北汽ev160的10個(gè)電池模組連接方式。二、動(dòng)力電池包的結(jié)構(gòu)單體電池串聯(lián)后，總電壓會(huì)提升；單體電池并聯(lián)后，總?cè)萘繒?huì)增強(qiáng)；簡(jiǎn)稱(chēng)“串聯(lián)升壓，并聯(lián)增容”。如某款車(chē)型所采用的動(dòng)力電池，其單體電池、模組和動(dòng)力電池系統(tǒng)的參數(shù)對(duì)比如表1-2-1所示。

連接結(jié)構(gòu)額定電壓額定容量能量單體電池--3.2V80Ah256Wh模組2P10S32V160Ah5120Wh動(dòng)力電池包10個(gè)模組串聯(lián)320V160Ah51.2kwh二、動(dòng)力電池包的結(jié)構(gòu)3.電池箱體電池箱體主要包括動(dòng)力電池包上蓋、下箱體、各種金屬支架、端板和螺栓等，可以看作是動(dòng)力電池包的“骨骼”，起到支撐、抗機(jī)械沖擊、機(jī)械振動(dòng)和環(huán)境保護(hù)（防水防塵）的作用。為了保證強(qiáng)度，下箱體通常采用鋼或者鋁合金材料；由于輕量化的原因，上蓋通常采用SMC片狀材料、碳纖復(fù)合材料等。二、動(dòng)力電池包的結(jié)構(gòu)4.電池管理系統(tǒng)（BMS）電池管理系統(tǒng)包括硬件、軟件和運(yùn)算法則。硬件部分主要由電池控制單元、傳感器、繼電器、保險(xiǎn)、高低壓線束等組成。高壓線束可以看作是動(dòng)力電池包的“大動(dòng)脈血管”，將動(dòng)力電池系統(tǒng)心臟的動(dòng)力不斷輸送到各個(gè)需要的部件中，低壓線束則可以看作動(dòng)力電池包的“神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)”，實(shí)時(shí)傳輸檢測(cè)信號(hào)和控制信號(hào)。圖1-2-16所示為北汽EV160電池管理系統(tǒng)硬件安裝位置。二、動(dòng)力電池包的結(jié)構(gòu)二、動(dòng)力電池包的結(jié)構(gòu)5.熱管理系統(tǒng)電池充放電的過(guò)程包含了化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，化學(xué)反應(yīng)會(huì)釋放大量的熱量，需要將熱量帶走；而在冬季天氣寒冷時(shí)，低溫環(huán)境不利于動(dòng)力電池的化學(xué)反應(yīng)。因此，通過(guò)熱管理系統(tǒng)，讓電池處于一個(gè)合理的工作溫度范圍內(nèi)，確保動(dòng)力電池正常工作，并且提高電池的壽命和可靠性。三、新型動(dòng)力電池包結(jié)構(gòu)介紹1.刀片電池2020年3月29日，比亞迪正式發(fā)布刀片電池，將首先搭載于“漢EV”車(chē)型。刀片電池為磷酸鐵鋰電池，電池包內(nèi)沒(méi)有“模組”結(jié)構(gòu)，電芯直接用膠水粘在底殼托盤(pán)上，由于電芯形狀狹長(zhǎng)，形似“西瓜刀”，故命名刀片電池。圖1-2-17所示為刀片電池的電芯。三、新型動(dòng)力電池包結(jié)構(gòu)介紹與其他同等體積的傳統(tǒng)電池包相比，這種結(jié)構(gòu)可裝入更多電芯。因此，刀片電池的體積利用率提升了50%左右，也就是續(xù)航里程可提升50%以上，達(dá)到了高能量密度（W/L）三元鋰電池的同等水平。刀片電池的動(dòng)力電池包如圖1-2-18所示。三、新型動(dòng)力電池包結(jié)構(gòu)介紹刀片電池的在短路時(shí)產(chǎn)熱少、散熱面積大，在“針刺試驗(yàn)”中的表現(xiàn)優(yōu)于其他電池。在同樣的測(cè)試條件下，三元鋰電池在針刺瞬間出現(xiàn)劇烈的溫度變化，表面溫度迅速超過(guò)500℃，并發(fā)生極端熱失控，開(kāi)始劇烈燃燒；傳統(tǒng)磷酸鐵鋰電池在被穿透后無(wú)明火，有煙霧從電池卸壓閥噴出，表面溫度達(dá)到了200℃~400℃；比亞迪”刀片電池”在穿透后無(wú)明火，甚至無(wú)煙霧，電池表面的溫度僅有30℃左右。三、新型動(dòng)力電池包結(jié)構(gòu)介紹2.CTB、CTC和CTP技術(shù)（1）CTPCTP為英文CelltoPack的縮寫(xiě)，即取消模組，將電芯直接集成為電池包。例如比亞迪的刀片電池，寧德時(shí)代的麒麟電池都是典型的CTP結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是電池包仍然是單獨(dú)總成，但取消了內(nèi)部模組，體積利用率比傳統(tǒng)電池包提升。三、新型動(dòng)力電池包結(jié)構(gòu)介紹（2）CTCCTC為英文CelltoChassis的縮寫(xiě)，這是將電池、底盤(pán)和下車(chē)身進(jìn)行集成設(shè)計(jì)，即電池底盤(pán)一體化，如圖1-2-19所示，這種結(jié)構(gòu)將有利于汽車(chē)快充。例如特斯拉的4680電池，領(lǐng)跑C01采用這種設(shè)計(jì)。三、新型動(dòng)力電池包結(jié)構(gòu)介紹（3）CTBCTB為英文CelltoBody的縮寫(xiě)，這種結(jié)構(gòu)取消了電池包上蓋板，將車(chē)身底板與電池上蓋板合二為一，如圖1-2-20所示。使得體積利用率比傳統(tǒng)電池包提升約66%，減輕了車(chē)輛整體重量，且有利于汽車(chē)快充。例如比亞迪的海豹車(chē)型采用了這種設(shè)計(jì)。任務(wù)三動(dòng)力電池包的檢修項(xiàng)目一動(dòng)力電池總成檢修一、新能源汽車(chē)高壓部件拆檢安全防護(hù)用品認(rèn)知拆檢新能源汽車(chē)高壓安全部件的安全防護(hù)用品類(lèi)型及外觀如圖1-3-1所示。二、新能源汽車(chē)高壓部件絕緣拆檢設(shè)備認(rèn)知新能源汽車(chē)的絕緣拆檢設(shè)備如圖1-3-2所示。三、帝豪EV450汽車(chē)動(dòng)力總成的拆裝方法、步驟1.場(chǎng)地準(zhǔn)備

（1）拉隔離帶；

（2）放置安全警示指示牌；（3）檢查滅火器狀況；（4）檢查防護(hù)目鏡是否破損；（5）檢查安全頭盔是否破損，絕緣手套是否漏氣，絕緣手套的絕緣等級(jí)及密封性，如圖1-3-3所示；（6）檢查工具、套裝是否齊全、正常。三、帝豪EV450汽車(chē)動(dòng)力總成的拆裝方法、步驟2.新能源汽車(chē)高壓斷電（1）安放車(chē)外三件套（左右翼子板布、前格柵布）；（2）安放車(chē)內(nèi)座椅套、方向盤(pán)套、換擋桿套、地板墊；（3）安裝故障診斷儀，讀取車(chē)輛故障信息，查看車(chē)輛儀表信息并進(jìn)行記錄；（4）關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，斷開(kāi)低壓蓄電池負(fù)極，等待5分鐘；（5）斷開(kāi)發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)直流母線，直流母線位置如圖1-3-4所示；三、帝豪EV450汽車(chē)動(dòng)力總成的拆裝方法、步驟（6）高壓直流母線驗(yàn)電。使用萬(wàn)用表分別測(cè)量直流母線DC正與DC負(fù)的電壓、DC正與車(chē)身電壓、DC負(fù)與車(chē)身電壓，如圖1-3-5所示，電壓小于1V為合格。圖1-3-4斷開(kāi)直流母線

圖1-3-5直流母線驗(yàn)電三、帝豪EV450汽車(chē)動(dòng)力總成的拆裝方法、步驟（7）打開(kāi)電池冷卻液膨脹罐蓋，膨脹罐位置如圖1-3-6所示；舉升車(chē)輛，拆卸動(dòng)力電池冷卻水管，如圖1-3-7所示，將冷卻液放入廢舊冷卻液儲(chǔ)水桶。圖1-3-6打開(kāi)冷卻液膨脹罐蓋

圖1-3-7拆卸動(dòng)力電池冷卻液水管三、帝豪EV450汽車(chē)動(dòng)力總成的拆裝方法、步驟3.拆卸動(dòng)力電池（1）將動(dòng)力電池升降平臺(tái)就位，并升起平臺(tái)，使動(dòng)力電池總成支撐在動(dòng)力電池升降平臺(tái)上，如圖1-3-8所示；圖1-3-8升起動(dòng)力電池升降平臺(tái)

圖1-3-9斷開(kāi)低壓插接器三、帝豪EV450汽車(chē)動(dòng)力總成的拆裝方法、步驟（2）斷開(kāi)動(dòng)力電池搭鐵線，斷開(kāi)動(dòng)力電池2個(gè)低壓插接器，如圖1-3-9所示；斷開(kāi)動(dòng)力電池2個(gè)高壓插接器，如圖1-3-10所示；圖1-3-10斷開(kāi)高壓插接器

圖1-3-11拆卸電池后部緊固螺栓三、帝豪EV450汽車(chē)動(dòng)力總成的拆裝方法、步驟（3）拆卸動(dòng)力電池后部3顆固定螺栓，如圖1-3-11所示；（4）拆卸動(dòng)力電池其余連接螺栓，如圖1-3-12所示；（5）緩慢下降動(dòng)力電池升降平臺(tái)，使動(dòng)力電池總成與新能源汽車(chē)分離，如圖1-3-13所示，注意在下降過(guò)程中一邊向前推，一邊下降，可以避免電池連接件與后懸架之間的干涉；圖1-3-12拆卸電池側(cè)面緊固螺栓

圖1-3-13降下動(dòng)力電池升降平臺(tái)三、帝豪EV450汽車(chē)動(dòng)力總成的拆裝方法、步驟3.動(dòng)力電池裝配（1）安裝定位銷(xiāo)，將動(dòng)力電池升降平臺(tái)就位，緩慢升起平臺(tái)，如圖1-3-14所示，一邊上升一邊調(diào)整位置，使動(dòng)力電池的螺孔與定位銷(xiāo)對(duì)齊，最終定位銷(xiāo)能順利穿過(guò)相應(yīng)的螺孔；圖1-3-14升起動(dòng)力電池升降平臺(tái)

圖1-3-15安裝動(dòng)力電池緊固螺栓三、帝豪EV450汽車(chē)動(dòng)力總成的拆裝方法、步驟（2）安裝動(dòng)力電池緊固螺栓，如圖1-3-15所示；（3）連接動(dòng)力電池2個(gè)高壓插接器，連接2個(gè)低壓插接器，連接搭鐵線，如圖1-3-16所示；圖1-3-16安裝高低壓拆解器

圖1-3-17安裝冷卻水管三、帝豪EV450汽車(chē)動(dòng)力總成的拆裝方法、步驟（4）將動(dòng)力電池升降平臺(tái)移出，連接動(dòng)力電池冷卻液水管，如圖1-3-17所示；（5）安全降下車(chē)輛，如圖1-3-18所示；圖1-3-18降下車(chē)輛

圖1-3-19故障診斷儀選擇加注初始化三、帝豪EV450汽車(chē)動(dòng)力總成的拆裝方法、步驟（6）連接直流母線，接回低壓蓄電池負(fù)極；（7）連接故障診斷儀，啟動(dòng)汽車(chē)，并在故障診斷儀上選擇加注初始化，如圖1-3-19所示；加注動(dòng)力電池冷卻液，如圖1-3-20所示，當(dāng)膨脹罐的液位較高且不再下降時(shí)，在故障診斷儀上點(diǎn)選排氣，如圖1-3-21所示，繼續(xù)加注冷卻液并排氣，直到冷卻液在MAX和MIN刻度線之間穩(wěn)定為止；操作故障診斷儀，選擇完成加注；（8）使用故障診斷儀，讀取故障碼；（9）關(guān)閉點(diǎn)火開(kāi)關(guān)，收拾工具和場(chǎng)地，動(dòng)力電池包安裝完成。四、動(dòng)力電池總成的檢修1.單體電池的常見(jiàn)故障檢測(cè)單體電池的故障類(lèi)型主要有電壓故障、溫度故障、漏電故障、漏液等，如表1-3-1所示為磷酸鐵鋰電池單體電池故障類(lèi)型、故障級(jí)別及閾值，這是我們進(jìn)行單體電池檢測(cè)及故障類(lèi)型判斷的依據(jù)。表1-3-1磷酸鐵鋰電池單體電池常見(jiàn)故障類(lèi)型故障類(lèi)型故障名稱(chēng)故障級(jí)別閾值電壓故障過(guò)壓3(一般過(guò)壓)3.4-3.65V2(較嚴(yán)重過(guò)壓)3.65-3.85V過(guò)充1>3.85V欠壓3(一般欠壓)3.0-3.2V2(較嚴(yán)重欠壓)2.7-3.0V1(嚴(yán)重欠壓)2.5-2.7V過(guò)放1