新能源汽車動力電池及管理系統(tǒng)檢修 課件 項目一任務一 常見單體蓄電池認知

項目一單體蓄電池檢修任務一常見單體蓄電池認知新能源汽車動力蓄電池及管理系統(tǒng)檢修1任務引入Tasktointroduce工作臺上放了幾種不同的單體蓄電池，作為一名助理工程師，你能從電池的標簽上獲得哪些信息？04鋰電池組不一致性03鋰電池的充電方式02磷酸鐵鋰電池模組的結(jié)構(gòu)01磷酸鐵鋰電池的性能優(yōu)缺點目錄CONTENTS05電池均衡策略新

授NewTeaching單體蓄電池的定義01按照電池的能量來源，可以將電池分為化學電池、物理電池、生物電池等三大類，分類圖片如圖所示。其中化學電池是利用物質(zhì)的化學反應發(fā)電的電池，物理電池是利用光、熱、物理吸附等物理能量發(fā)電的電池，生物電池是利用生物化學反應發(fā)電的電池。1.電池的分類單體蓄電池的定義01動力蓄電池是為電動汽車動力系統(tǒng)提供能量的蓄電池。2.動力蓄電池的定義單體蓄電池的定義013.蓄電池系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)單體蓄電池動力蓄電池箱蓄電池模塊蓄電池包蓄電池系統(tǒng)蓄電池管理系統(tǒng)動力蓄電池是純電動汽車驅(qū)動能量的唯一來源，直接關(guān)系到電動汽車的動力性能、續(xù)駛能力和安全性。從純電動汽車成本構(gòu)成看，動力蓄電池系統(tǒng)占據(jù)了新能源汽車成本的30%～50%。動力蓄電池技術(shù)一直影響著電動汽車實用化的進程。02動力蓄電池的發(fā)展進程動力蓄電池的發(fā)展進程021.鉛酸蓄電池閥控式密封鉛酸蓄電池一度成為重要的車用動力蓄電池，應用在眾多歐洲和美國汽車公司開發(fā)的電動汽車（ElectricVehicle，EV）和混合動力汽車（HybridElectricVehicle，HEV）上。第一代動力蓄電池為鉛酸蓄電池，主要是閥控密封式鉛酸蓄電池。優(yōu)點：大電流放電性能良好，價格低廉、資源豐富、廢舊電池回收率高。缺點：質(zhì)量比能量低，主要原材料鉛有污染。動力蓄電池的發(fā)展進程022.堿性蓄電池鎳氫蓄電池具有良好的耐過充、過放能力，不存在重金屬污染問題，而且在工作過程中不會出現(xiàn)電解液增減現(xiàn)象，可以實現(xiàn)密封設計、免維護。與鉛酸蓄電池和鎳鎘蓄電池相比，鎳氫蓄電池具有較高的比能量、比功率及循環(huán)壽命。第二代動力蓄電池為堿性蓄電池，如鎳鎘蓄電池、鎳氫蓄電池。鎳鎘蓄電池因存在鎘污染問題，歐盟各國已禁用于動力蓄電池，鎳氫蓄電池的性價比明顯比鉛酸蓄電池高，是目前HEV的主要動力蓄電池。動力蓄電池的發(fā)展進程023.鋰離子動力蓄電池鋰離子動力蓄電池具有相對較高的工作電壓和較大的比能量，是鎳氫蓄電池的3倍。鋰離子動力蓄電池體積小，重量輕，循環(huán)壽命長，自放電率低，無記憶效應且無污染。第三代動力蓄電池為鋰離子動力蓄電池，鋰離子動力蓄電池的能量密度高于閥控式密封鉛酸蓄電池和鎳氫蓄電池，質(zhì)量比能量達到200W·h/kg，單體蓄電池電壓高（3.6V），待其安全問題解決以后將是最具競爭力的動力蓄電池。動力蓄電池的發(fā)展進程電動汽車用鋰離子動力蓄電池是在一次性鋰動力蓄電池基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，是目前純電動車用動力蓄電池研發(fā)的主要方向。鋰動力蓄電池是繼鎳氫蓄電池之后，最受研發(fā)機構(gòu)和汽車廠商青睞的具有潛力的車載動力蓄電池。在鋰動力蓄電池中，磷酸鐵鋰動力蓄電池由于比能量、比功率較三元鋰動力蓄電池低，但是循環(huán)壽命長、安全性高。因此在大型純電動汽車應用方面更具優(yōu)勢。鋰電池大致可分為兩類：鋰金屬蓄電池和鋰離子蓄電池。鋰金屬蓄電池是以二氧化錳作為正極材料、用金屬鋰或鋰合金作為負極材料，使用非水解電解質(zhì)溶液的電池。02動力蓄電池的發(fā)展進程024.燃料電池燃料電池是一種使用燃料進行化學反應產(chǎn)生電能的裝置，所用燃料包括純氫氣、甲醇、乙醇、天然氣以及現(xiàn)在使用最廣泛的汽油。按電解質(zhì)的種類不同，燃料電池可分為堿性燃料電池、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)子交換膜燃料電池等。第四代動力蓄電池為質(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。燃料電池是一種將存在于燃料與氧化劑中的化學能直接轉(zhuǎn)化為電能的發(fā)電裝置。燃料電池也有正負極和電解質(zhì)等，像一個動力蓄電池，它實質(zhì)上是一個“發(fā)電廠”。1.磷酸鐵鋰蓄電池磷酸鐵鋰蓄電池是一種使用磷酸鐵鋰（LiFePO4）作為正極材料，碳作為負極材料的鋰離子蓄電池，單體標稱電壓為3.2V，充電截止電壓為3.6V~3.65V，放電截止電壓為2.5V。最大持續(xù)放電倍率為3C。常見單體蓄電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理03常見單體蓄電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理031.磷酸鐵鋰蓄電池在充放電的過程中，磷酸鐵鋰蓄電池正極的離子、電子得失如下：充電：放電：2.三元鋰蓄電池常用的三元鋰蓄電池有鎳鈷錳（，NCM）三元鋰蓄電池和鎳鈷鋁三元鋰蓄電池（，NCA）。其中，鎳元素起到提升電池能量密度的作用；鈷元素能提高材料的放電容量，且能穩(wěn)定電池材料結(jié)構(gòu)。NCA電池中的鋁元素能幫助提高電池的穩(wěn)定性，還可以幫助提升鎳含量，使電池具有更高的能量密度。常見單體蓄電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理03三元鋰蓄電池單體常見單體蓄電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理032.三元鋰蓄電池通常情況下我們說的三元鋰蓄電池是指正極材料使用鎳鈷錳酸鋰三元正極材料的鋰電池，三元復合正極材料前驅(qū)體產(chǎn)品，是以鎳鹽、鈷鹽、錳鹽為原料，里面鎳鈷錳的比例可以根據(jù)實際需要調(diào)整，三元材料做正極的電池相對于鈷酸鋰電池安全性高。三元鋰蓄電池在低溫條件下表現(xiàn)更好，不容易出現(xiàn)降低續(xù)航里程的情況，而且能量密度比磷酸鐵鋰蓄電池更高，在同樣的體積下電容量更大。三元鋰單體蓄電池標稱電壓為3.6V，充電截止電壓為4.20V～4.25V，放電截止電壓為2.75V，最大持續(xù)放電倍率為1C。2.三元鋰蓄電池鎳鈷錳三元鋰蓄電池的充放電過程原理如圖所示，其工作原理是依賴于的濃度差，在這一過程中，由于隔膜本生是不導電的，阻礙了正負極的電子之間傳輸，導致電子只能通過外電路進行流動，而鋰離子卻可以通過隔膜和電解液在正負極材料之間不斷的嵌入和脫出，從而實現(xiàn)能量的轉(zhuǎn)移。常見單體蓄電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理03三元鋰蓄電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)常見單體蓄電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理03

在充放電過程中，由于鋰離子在正負極材料中的往復運動，鋰電池也被稱為“搖椅電池”。其化學表達式如下所示：放電時：正極反應：負極反應：放電時：正極反應：負極反應：放電時：正極反應：負極反應：3.鈦酸鋰蓄電池鈦酸鋰蓄電池是一種用鈦酸鋰作鋰離子蓄電池負極材料，可與錳酸鋰、三元材料或磷酸鐵鋰等正極材料組成2.4V或1.9V的鋰離子二次電池。此外，它還可以用鈦酸鋰作正極，與金屬鋰或鋰合金負極組成1.5V的鋰二次電池。常見單體蓄電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理03鈦酸鋰蓄電池的結(jié)構(gòu)常見單體蓄電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)與工作原理03鋰離子蓄電池的工作原理：內(nèi)電路中，正負極中的鋰離子連續(xù)嵌入和脫出；外電路中，等量電子移動產(chǎn)生電流和電壓。鈦酸鋰蓄電池充放電時的反應方程式如下（正、逆反應方向分別為充、放電）：正極：負極：總反應：單體蓄電池的標識及其含義04單體蓄電池的標簽上一般含有產(chǎn)品名稱、產(chǎn)品型號、標稱電壓、標稱能量、標稱容量、生產(chǎn)廠家、充電電壓等。如圖所示。1.單體蓄電池標簽組成

單體蓄電池組標簽單體蓄電池的標識及其含義042.鋰離子蓄電池標識識別根據(jù)IEC61960標準，鋰離子蓄電池標識組成由3個字母后跟5個數(shù)字（圓柱形）或6個數(shù)字（方形）。二次鋰電池的標識如下：第一個字母表示電池的負極材料：I表示有內(nèi)置電池的鋰離子，L表示鋰金屬電極或鋰合金電極。第二個字母表示電池的正極材料：C基于鈷的電極，N基于鎳的電極，M基于錳的電極，V基于釩的電極。第三個字母表示電池的形狀：R表示圓柱形電池，P表示方形電池。單體蓄電池的標識及其含義042.鋰離子蓄電池標識識別根據(jù)IEC61960標準，鋰離子蓄電池標識組成由3個字母后跟5個數(shù)字（圓柱形）或6個數(shù)字（方形）。二次鋰電池的標識如下：數(shù)字：圓柱形電池型號用5位數(shù)字表示，分別表示電池的直徑和高度，前兩位表示直徑，后兩位表示高度，直徑的單位為mm，高度的單位為0.1mm，直徑或高度任一尺寸大于或等于100mm時兩個尺寸之間應加一條斜線。單體蓄電池的標識及其含義042.鋰離子蓄電池標識識別標識含義ICR18650表示一個圓柱形二次鋰離子蓄電池正極材料為鈷直徑約18mm，高約65mmICP083448表示一個方形二次鋰離子蓄電池正極材料為鈷厚度約8mm，寬度約34mm，高約48mmICP08/34/150表示一個方形二次鋰離子蓄電池正極材料為鈷厚度約8mm，寬度約34mm，高約150mmICPt73448表示一個方形二次鋰離子蓄電池正極材料為鈷厚度約0.7mm，寬度約34mm，高約48mm鋰離子蓄電池標識含義實

訓Practicaltraining01設備及工具準備序號設備及工具名稱數(shù)量1數(shù)字萬用表1臺2動力蓄電池分容柜1臺3一個圓柱型電池1個4一個方形電池1個5游標卡尺1套實訓準備02場地設備準備任務實施前需要做好場地防護準備以及檢查實訓場地和設備設施是否及存在安全隱患，如不正常請匯報老師并進行處理方可實施任務。（1）圓柱形電池正負極在上下表面，使用游標卡尺測量電池高度是注意不要使卡尺觸碰上下面金屬部分，以免造成短路。（2）將單體蓄電池放置在分容柜上，注意選擇正確的倉位以及單體蓄電池正負極朝向。（3）如遇單體蓄電池正負極標識不清晰，須先使用萬用表測量，以確定正負極。（4）分容柜不支持串聯(lián)充放電，使用分容柜進行充放電時，注意設置電池保護參數(shù)。（5）單體蓄電池充電和放電各存在電壓上限和下限，不同類型電池一般不盡相同，充電時注意根據(jù)實際情況進行調(diào)整。03安全防護準備04實訓記錄單體蓄電池的辨識序號步驟記錄完成情況1圓柱型電池的識別圓柱型電池的型號標注方法一般是直徑*高度*電池類型；部分圓柱型電池型號標注不清晰的電池可通過游標卡尺進行測量直徑和高度來判定型號

已完成□未完成□2方型電池的識別方型電池的6個數(shù)字分別表示電池的厚度、寬度和高度，單位毫米。使用游標卡尺對方形電池底邊厚度、寬度和高度分別測量

已完成□未完成□3判定電池正負極方形電池的正負極在電池的上表面，標有正極，負極標示。圓柱型電池未標注正負極，一般上表面為正極有凸起，下表面為負極。如遇特殊電池，可使用萬用表測量正負極

已完成□未完成□04實訓記錄單體蓄電池的辨識4使用萬用表檢測電池的正負極使用萬用表測量圓柱型電池和方形電池的正負極，萬用表調(diào)至電壓擋，紅黑表筆分別接觸圓柱型電池下上表面或方形電池上表面凸起，則測得電池電壓為正數(shù)，則證明紅表筆接觸的為正極，黑表筆接觸的為負極。否則相反.

已完成□未完成□質(zhì)檢意見原因：已完成□未完成□04實訓記錄搭建單體蓄電池基礎(chǔ)的充電電路序號步驟記錄完成情況1放置單體蓄電池時查看標示，方形電池正極朝外

已完成□未完成□2啟動倉位開關(guān)?？煽吹酵ǖ酪挥须妷?，證明接觸良好，電池安裝正確

已完成□未完成□3長按通道一，出現(xiàn)圓形光圈后松開，點擊啟動，調(diào)整出設置界面

已完成□未完成□04實訓記錄搭建單體蓄電池基礎(chǔ)的充電電路4單體蓄電池常規(guī)充電方式有三種，分別是恒流充電，恒壓充電和恒功率充電。需要對這三種充電方式在電池的容量、充電電壓值和充電功率的基本認知

已完成□未完成□5隨著充電時間增加，可直觀看見電池電壓上升，但是充電電流始終保持不變，充電電壓和充電電流的乘積恒為固定值，達到截止固定電壓時，充電截止

已完成□未完成□質(zhì)檢意見原因：已完成□未完成□04實訓記錄搭建單體