新能源汽車動力蓄電池系統(tǒng)構(gòu)造與檢修 教案-項目三任務(wù)3-3 鋰離子動力蓄電池認知

課題任務(wù)3-3鋰離子動力蓄電池認知課時4課時（180min）教學(xué)目標知識技能目標：（1）掌握鋰離子動力蓄電池的結(jié)構(gòu)及工作原理（2）掌握鋰離子動力蓄電池的特性及應(yīng)用（3）能完成鋰離子動力蓄電池組的拆卸檢查素質(zhì)目標：（1）培養(yǎng)學(xué)生具備從事汽車行業(yè)工作的職業(yè)素養(yǎng)和團隊協(xié)作精神（2）培養(yǎng)學(xué)生“敬、精、專、創(chuàng)”的工匠精神教學(xué)重難點教學(xué)重點：鋰離子動力蓄電池的結(jié)構(gòu)及工作原理；鋰離子動力蓄電池的特性及應(yīng)用教學(xué)難點：能完成鋰離子動力蓄電池組的拆卸檢查教學(xué)方法情景模擬法、問答法、理實一體化教學(xué)法教學(xué)用具電腦、投影儀、多媒體課件、教材教學(xué)過程主要教學(xué)內(nèi)容及步驟課前任務(wù)【教師】布置課前任務(wù)，和學(xué)生負責(zé)人取得聯(lián)系，組織學(xué)生下載“任務(wù)工單——鋰離子動力蓄電池認知”，并根據(jù)任務(wù)工單進行組內(nèi)分工，同時提醒同學(xué)通過超星APP或其他學(xué)習(xí)軟件，收集鋰離子動力蓄電池的相關(guān)資料，并進行了解【學(xué)生】提前上網(wǎng)觀看相關(guān)資料，熟悉教材考勤【教師】使用超星APP進行簽到【學(xué)生】按照老師要求簽到互動導(dǎo)入【教師】講述“一名客戶想要購買一輛吉利帝豪EV汽車，他來到4S店想要了解吉利帝豪EV動力蓄電池的類型和特點。”案例，并提出問題如何對新能源汽車鉛酸蓄電池進行檢查？作為一名銷售顧問，請你為客戶介紹主流動力蓄電池的基本知識。【學(xué)生】聆聽、思考、討論、回答傳授新知【教師】通過大家的發(fā)言，引入新的知識點，講解鋰離子動力蓄電池的結(jié)構(gòu)及工作原理、鋰離子動力蓄電池的特性及應(yīng)用等內(nèi)容鋰離子動力蓄電池是一種二次電池（充電電池），近年來，鋰電池不僅廣泛應(yīng)用于新能源汽車、消費類電子產(chǎn)品、儲能領(lǐng)域，而且受工業(yè)智能化、軍事信息化、民用便利化以及互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市快速發(fā)展帶動，應(yīng)用場景日趨豐富。1．鋰離子動力蓄電池的結(jié)構(gòu)【教師】通過多媒體展示“鋰離子動力蓄電池的結(jié)構(gòu)”圖片，并進行講解鋰離子動力蓄電池基本都由正極、負極、電解質(zhì)及隔膜組成，另外加上正負極引線、安全閥、正溫度控制端子（PTC）、電池殼等。（1）正極層狀化合物、尖晶石型結(jié)構(gòu)、橄欖石型結(jié)構(gòu)（2）負極碳材料、氧化物負極材料、金屬及合金類負極材料（3）電解質(zhì)（4）隔膜2．鋰離子動力蓄電池的分類【教師】通過多媒體展示“鋰離子動力蓄電池的分類”圖片，并進行講解鋰離子動力蓄電池可以分成兩個大類：一次性不可充電電池（又稱為鋰原電池）和二次充電電池（又稱為鋰蓄電池）。不可充電電池如鋰二氧化錳電池、鋰-亞硫酰胺電池等。二次充電電池可以根據(jù)不同的情況分類：1）按外形分方形鋰電池（普通手機電池）、圓柱形鋰電池（電動工具的18650）和紐扣式鋰離子動力蓄電池。2）按外包材料分鋁殼鋰電池、鋼殼鋰電池、軟包電池3）按電解液狀態(tài)分鋰離子動力蓄電池（LIB）、聚合物電池（PLB）和全固態(tài)鋰離子動力蓄電池（目前還處于試驗階段）4）按用途分普通電池和動力蓄電池5）按性能特性分高容量電池、高倍率電池、高溫電池、低溫電池6）按正極材料分磷酸鐵鋰電池、錳酸鋰電池、三元鋰電池3.鋰離子動力蓄電池的工作原理【教師】通過多媒體播放“鋰離子動力蓄電池的工作原理”視頻，并進行講解鋰離子動力蓄電池充電時，正極的鋰原子會喪失電子，在有外電路連接的情況下，就會形成電流，此時鋰原子氧化為鋰離子并經(jīng)由電解液游到負極去，進入負極的儲存晶格，并獲得一個電子，還原為鋰原子。放電時，整個過程相反。4．鋰離子動力蓄電池的性能特點【教師】通過多媒體展示“鋰離子動力蓄電池基本充放電電壓曲線”圖片，并進行講解（1）充放電特性鋰離子動力蓄電池充電從安全、可靠及兼顧充電效率等方面考慮，通常采用兩段式充電方法。第一階段為恒流限壓，第二階段為恒壓限流。鋰離子動力蓄電池充電的最高限壓值根據(jù)正極材料不同而有一定的差別。對于不同的鋰離子動力蓄電池，區(qū)別主要有兩點：①第一階段恒流值，根據(jù)電池正極材料和制造工藝不同，最佳值存在一定的差別。一般采用電流范圍為0.2～0.3C。②不同鋰離子動力蓄電池在恒流時間上存在很大的差別，恒流可充入容量占總體容量的比例也存在很大差別。從電動汽車實際應(yīng)用角度出發(fā)，恒流時間越長，充電時間越短，更有利于應(yīng)用。此外鋰離子動力蓄電池放電在中前期電壓穩(wěn)定，下降緩慢，但在放電后期電壓下降迅速。（2）安全性提高鋰離子動力蓄電池安全性的措施有：①使用安全型鋰離子動力蓄電池電解質(zhì)，如采用阻燃電解液，使用固體電解質(zhì)，代替有機液態(tài)電解質(zhì)等。②提高電極材料熱穩(wěn)定性。一種方法是對負極材料的表面包覆，如在石墨表面包覆無定形碳或金屬層；另一種方法是在電解液中添加成膜添加劑，在電極材料表面形成穩(wěn)定性較高的固體電解質(zhì)界面膜（SEI），有利于獲得更好的熱穩(wěn)定性。此外還可以通過體相摻雜、表面處理等手段提高正極材料熱穩(wěn)定性。（3）溫度對鋰離子動力蓄電池使用性能的影響①溫度對可用容量比率的影響。②溫度對電池內(nèi)阻的影響。（4）鋰離子動力蓄電池不能過充過放的原因放電時，鋰離子不能完全移向正極，必須保留一部分鋰離子在負極，以保證下次充電時鋰離子可以暢通嵌入通道，否則，電池壽命就相當(dāng)短。不能過充，否則會因正極材料中的鋰離子移走太多時，造成晶格坍塌，而使電池表現(xiàn)出壽命終結(jié)狀態(tài)。由此可見，鋰離子充、放電控制精度要求相當(dāng)高，既不能過充，也不能過放，否則都將影響電池壽命，這是由鋰離子動力蓄電池的工作機理所決定的。（5）鋰離子動力蓄電池的優(yōu)點①工作電壓高。②比能量高③循環(huán)壽命長④自放電?、轃o記憶效應(yīng)⑥環(huán)保性高【教師】布置任務(wù)查閱相關(guān)資料，闡述2023年鋰離子動力蓄電池有哪些技術(shù)突破？【學(xué)生】聆聽、思考、回答【教師】總結(jié)學(xué)生的回答5.鋰離子動力蓄電池的應(yīng)用【教師】通過多媒體展示“性能對比”、“吉利帝豪EV450動力蓄電池結(jié)構(gòu)”、“比亞迪E5電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)”、“比亞迪刀片電池”圖片，并進行講解如今，在售的新能源汽車配備的鋰離子電池主要有磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池兩種，這兩種電池在自身特點上存在顯著差異。（1）吉利帝豪EV450三元鋰電池吉利帝豪EV450使用寧德時代的三元鋰電池，以鉆酸鋰、錳酸鋰或像酸餛等化合物為正極，可嵌入鋰離子的碳材料為負極，使用有機電解質(zhì)，擁有52kWh的容量，輔以ITCS2.0智能溫控系統(tǒng)，保障電池壽命，動力蓄電池總成安裝在車體下部。（2）比亞迪E5磷酸鐵鋰電池2017年款比亞迪E5，采用磷酸鐵鋰電池。整個動力蓄電池由12個電池組串聯(lián)，12個BIC、190個單體蓄電池。單體電壓為3.3V，電池包內(nèi)部含有2個分壓接量密觸器、1個正極接觸器、1個負極接觸器、采樣線束、電池模組連接片和連接電纜等。（3）比亞迪漢EV刀片電池刀片電池從原理上來講還是磷酸鐵鋰電池，只是在制造工藝上做了改進，其外形狹長類似“刀片”，故取名刀片電池.【教師】隨機邀請學(xué)生完成以下任務(wù)查閱資料，思考鋰離子動力蓄電池面臨哪些挑戰(zhàn)？下一代技術(shù)發(fā)展趨勢是什么？【學(xué)生】聆聽、思考、回答【教師】總結(jié)學(xué)生的回答【學(xué)生】聆聽、思考、理解、記憶實踐應(yīng)用【教師】帶領(lǐng)學(xué)生到實操間進行實踐操作1．準備工作（1）實訓(xùn)場所：理實一體化實訓(xùn)室。（2）工具及設(shè)備：拆裝專用工具、防護用具等。（3）臺架/車輛：帝豪EV450。（4）輔助資料：車輛維修手冊、教材等。2．操作步驟【教師】通過多媒體展示圖片，并進行講解拆卸動力蓄電池包1）回收冷卻液高壓斷電與檢驗斷開輔助蓄電池負極，并包裹絕緣斷開車載充電機側(cè)動力蓄電池高壓母線，病包裹絕緣等待放電5min用萬用表驗電，測得電壓。2）舉升車輛斷開高低壓舉升車輛至適當(dāng)位置斷開動力蓄電池測高壓母線斷開動力蓄電池包低壓插接器3）斷開動力蓄電池包冷卻水管，回收冷卻液，冷卻液若有泄露，請及時清潔4）選擇正確的套筒，拆卸動力蓄電池包與車身接地線5）用扭力扳手對角松開動力蓄電池包固定螺栓6）將動力蓄電池包舉升平臺放置車下，并調(diào)整到適當(dāng)?shù)母叨?）安全舉升車輛，移出動力蓄電池包安裝動力蓄電池包1）將動力蓄電池包舉升到合適的位置2）安裝動力蓄電池包固定螺栓，并用棘輪緊固3）確保所有螺栓安裝后，退出舉升平臺并用扭力扳手緊固電池包固定螺栓4）安裝動力蓄電池包接地線束5）安裝動力蓄電池包冷卻水管6）安裝動力蓄電池包低壓插接器7）安裝動力蓄電池包側(cè)高壓母線8）安裝車載充電機側(cè)動力蓄電池母線，安裝輔助蓄電池負極，并給車輛加注冷卻液完成鋰離子動力蓄電池的認知檢查驗收安裝情況，確認6S管理【學(xué)生】以小組為單位，進行實操，根據(jù)分工填寫“任務(wù)工單——