《新能源汽車技術(shù)》課件-動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與原理

動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和原理PART01學(xué)習(xí)目標(biāo)目錄PART02學(xué)習(xí)準(zhǔn)備PART03學(xué)習(xí)小結(jié)01020301學(xué)習(xí)目標(biāo)學(xué)習(xí)目標(biāo)目標(biāo)12能說出動(dòng)力蓄電池電系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)；能描述動(dòng)力蓄電池的原理；02學(xué)習(xí)準(zhǔn)備學(xué)習(xí)準(zhǔn)備1.鎳氫電池負(fù)極柱安全閥正極柱絕緣墊正極板電池殼隔膜負(fù)極板方形鎳氫電池結(jié)構(gòu)學(xué)習(xí)準(zhǔn)備接枝聚丙烯KOH為主的水溶液塑料、金屬鎳氫電池正極負(fù)極隔膜電解液外殼學(xué)習(xí)準(zhǔn)備部件功能正、負(fù)極柱分別用于連接正、負(fù)極板，是電池與外電路的連接點(diǎn)。安全閥用于完成電池的密封，當(dāng)電池內(nèi)部壓力過大時(shí)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。電池殼電池反應(yīng)的容器，同時(shí)完成電池的密封。絕緣墊實(shí)現(xiàn)電池極柱與電池殼體之間的絕緣。正、負(fù)電極電池反應(yīng)的主體，電池的能量儲(chǔ)存在正、負(fù)電極。隔膜隔離正、負(fù)電極，儲(chǔ)存電解液，提供離子通道，阻隔電池內(nèi)部正負(fù)電極之間電子的通道。學(xué)習(xí)準(zhǔn)備密封圈負(fù)極殼頂蓋安全閥隔膜正極負(fù)極圓柱形鎳氫電池結(jié)構(gòu)在應(yīng)用過程中，由于活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)變化，電極會(huì)發(fā)生膨脹，圓柱形電池的耐壓程度要遠(yuǎn)高于方形電池，所以一般圓柱形電池的安全閥開啟壓力要比方形電池高得多。方形電池在應(yīng)用中容易發(fā)生膨脹，組合應(yīng)用時(shí)需要采取防膨脹措施。學(xué)習(xí)準(zhǔn)備充電正極充電負(fù)極正極上的Ni(OH)2轉(zhuǎn)變?yōu)镹iOOH。在負(fù)極，析出的氫原子吸附在儲(chǔ)氫合金表面，形成吸附態(tài)氫原子，然后再擴(kuò)散到儲(chǔ)氫合金內(nèi)部，形成金屬氫化物MH。充電原理過充電正極過充電負(fù)極過充電時(shí)，正極上會(huì)析出氧，然后擴(kuò)散到負(fù)極上去極化反應(yīng)，生成

離子。

學(xué)習(xí)準(zhǔn)備放電正極放電負(fù)極鎳氫電池放電時(shí)，NiOOH得到電子轉(zhuǎn)變?yōu)镹i(OH)2，金屬氫化物內(nèi)部的氫原子擴(kuò)散到表面形成吸附態(tài)的氫原子，再發(fā)生電化學(xué)氧化反應(yīng)生成水。放電原理過放電正極過放電負(fù)極過放電時(shí)，正極活性物質(zhì)中的NiOOH已經(jīng)消耗完了，這時(shí)正極上會(huì)發(fā)生水分子被還原成OH-和氫氣。負(fù)極上由于儲(chǔ)氫合金的催化作用，使OH-與氫氣反應(yīng)又生成水。學(xué)習(xí)準(zhǔn)備反應(yīng)原理：只有質(zhì)子在正極、負(fù)極間轉(zhuǎn)移，水參與正負(fù)極的單電極反應(yīng)，但在整個(gè)反應(yīng)過程中，不存在水的消耗，所以可以實(shí)現(xiàn)免維護(hù)。學(xué)習(xí)準(zhǔn)備2.鋰電池學(xué)習(xí)準(zhǔn)備鋰電池分類按正極材料按電解質(zhì)電池形狀封裝外殼鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元鋰聚合物、液態(tài)電解質(zhì)方形、圓柱形、軟包塑料、金屬學(xué)習(xí)準(zhǔn)備斷電防爆結(jié)構(gòu)蓋帽（正極端）正極極耳外殼（負(fù)極端）頂隔圈負(fù)極極耳正極底部隔圈負(fù)極隔膜紙密封圈正極端負(fù)極端密封圈鋁殼隔膜紙負(fù)極正極隔圈基本組成學(xué)習(xí)準(zhǔn)備鋰電池負(fù)極正極電解液隔膜安全閥含鋰鹽的有機(jī)溶液微孔聚丙烯和微孔聚乙烯防爆半球面鋁膜正極基體材料為鋁箔負(fù)極基體材料為銅箔學(xué)習(xí)準(zhǔn)備負(fù)極材料多為鋰離子嵌入碳化合物，有PC（石油焦）、MCMB(中間相碳微球)、CF（碳纖維）、石墨、LiXC6（鋰-碳層間化合物）、Li3TiO3（鈦酸鋰）等；為提高電池的輸出電流，采用薄電極設(shè)計(jì)，負(fù)極基體材料（負(fù)極集流體）為銅箔。負(fù)極基體材料學(xué)習(xí)準(zhǔn)備過充和過放都會(huì)損壞負(fù)極材料，鼓包和負(fù)極晶格塌落，枝晶刺破隔膜導(dǎo)致短路。學(xué)習(xí)準(zhǔn)備正極材料采用鋰化合物L(fēng)iXCoO2（鈷酸鋰）、LiXMnO2（錳酸鋰）、LiFePO4（磷酸鐵鋰）、Li(NiCoMn)O2（鎳鈷錳酸鋰）三元材料等；通常正極基體材料（正極集流體）為鋁箔。正極基體材料學(xué)習(xí)準(zhǔn)備電解質(zhì)是含鋰鹽的有機(jī)溶液，為離子運(yùn)動(dòng)提供運(yùn)輸介質(zhì)，一般用LiPF6（六氟磷酸鋰）、LiAsF6（六氟合砷酸鋰）等的混合溶液，形態(tài)有液體、膠體和固體。鋰電池電解液學(xué)習(xí)準(zhǔn)備隔膜通常使用微孔聚丙烯和微孔聚乙烯或者二者的復(fù)合膜，孔徑一般在0.03~0.12um。允許鋰離子Li+往返通過，阻止電子e-通過，在正負(fù)極之間起絕緣作用，隔膜被稱為電池第三極。微觀隔膜宏觀隔膜學(xué)習(xí)準(zhǔn)備無論何種類型的鋰離子電池，其基本工作原理是一樣的，鋰離子電池實(shí)際上是一種“濃差電池”

。鋰離子電池工作原理圖(a)充電過程(b)放電過程負(fù)極正極隔膜負(fù)極正極隔膜鋰離子電解液鋰離子電解液充電器負(fù)載電流電流在充電過程中，正極材料是提供鋰離子的源泉。LiCoO2/C電池充電時(shí)鋰離