新能源汽車動力蓄電池系統(tǒng)構(gòu)造與檢修 教案- 項(xiàng)目2 動力蓄電池概述

課題任務(wù)2-1動力蓄電池的發(fā)展認(rèn)知課時4課時（180min）教學(xué)目標(biāo)知識技能目標(biāo)：（1）了解新能源汽車動力蓄電池的發(fā)展歷史。（2）了解新能源汽車動力蓄電池的國內(nèi)外現(xiàn)狀。素質(zhì)目標(biāo)：（1）培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義精神和創(chuàng)新精神，立志科技報國。（2）培養(yǎng)學(xué)生具備從事汽車行業(yè)工作的職業(yè)素養(yǎng)。（3）培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，分工明確、優(yōu)勢互補(bǔ)、相互幫助、共同進(jìn)步。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：了解新能源汽車動力蓄電池的發(fā)展歷史。教學(xué)難點(diǎn)：了解新能源汽車動力蓄電池的國內(nèi)外現(xiàn)狀。教學(xué)方法情景模擬法、問答法、討論法教學(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(fù)責(zé)人取得聯(lián)系，組織學(xué)生下載“任務(wù)工單——調(diào)研寧德時代麒麟電池、比亞迪刀片電池、高軒科技三元高鎳電池、孚能科技超級軟包電池和億緯鋰能動力蓄電池的最新技術(shù)及電池性能參數(shù)”，并根據(jù)任務(wù)工單進(jìn)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，收集新能源汽車常用充電方式的相關(guān)資料，并進(jìn)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(jìn)行簽到【學(xué)生】按照老師要求簽到互動導(dǎo)入【教師】講述“2023年我國新能源汽車產(chǎn)銷量位居全球第一”相關(guān)新聞，并提出問題純電動汽車的核心動力來源于動力蓄電池，動力蓄電池的發(fā)展決定了新能源汽車?yán)m(xù)航、安全等問題，動力蓄電池的發(fā)展史是什么呢？【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(diǎn)，講解新能源汽車動力蓄電池的發(fā)展歷史，以及動力蓄電池的現(xiàn)狀與未來的發(fā)展趨勢等內(nèi)容一、新能源汽車動力蓄電池的發(fā)展歷史【教師】通過多媒體展示“新能源汽車動力蓄電池的發(fā)展各階段”圖片，并進(jìn)行講解1800年，亞歷山大·伏特制成了人類歷史上最早的電池，后人稱之為伏特電池。1830年，威廉姆·斯特金解決了伏特電池的弱電流和極化問題，使電池的使用壽命大大延長。1836年，英國的丹尼爾對“伏特電堆”進(jìn)行了改良，提高了伏特電池的穩(wěn)定性。他使用稀硫酸作電解液，解決了電池極化問題，制造出第一個不極化，能保持平衡電流的鋅─銅電池，又稱“丹尼爾電池”。它是第一個可長時間持續(xù)供電的蓄電池。1859年，法國科學(xué)家普蘭特加斯東（PlantGaston）最早發(fā)明一種能夠產(chǎn)生較大電流的可重復(fù)充電的鉛酸蓄電池。1958年Harris提出了采用有機(jī)電解液作為電池的電解質(zhì)，20世紀(jì)70年代初期便實(shí)現(xiàn)了軍用和民用。隨后基于環(huán)?？紤]，研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向蓄電池。鎳-鎘電池在20世紀(jì)初實(shí)現(xiàn)商品化以后，在20世紀(jì)80年代得到迅速發(fā)展。1984年荷蘭的飛利浦（Philips）公司成功研制出LaNi5儲氫合金，并制備出Ni-MH電池。1991年，可充電的鋰離子蓄電池問世，實(shí)驗(yàn)室制成的第一只18650型鋰離子電池容量僅為600mA·h；1992年，SONY公司開始大規(guī)模生產(chǎn)民用鋰離子蓄電池；1995年，日本索尼公司首先研制出100A·h鋰離子動力蓄電池并在電動汽車上應(yīng)用，展示了鋰離子蓄電池作為電動汽車動力蓄電池的優(yōu)越性能，引起了廣泛關(guān)注。1997年，豐田首次使用高功率鎳氫電池的普銳斯混合動力汽車在日本上市。2008年，特斯拉Roadster跑車面世，極大地吸引了世人的目光。該車電池的正極材料使用的還是鈷酸鋰，首次使用18650型鋰離子蓄電池組。2010年，比亞迪F3DM低碳版雙模式電動車上市，不過仍然沒有使用純電動模式，而是發(fā)動機(jī)和電機(jī)雙驅(qū)動的混動車型。搭載鐵電池的比亞迪3DM雙模電動車純電動續(xù)駛里程達(dá)100km。時至今日，新能源汽車需求飛漲，隨之而來的是電池電量需求的大幅上升，2018年全年動力蓄電池電量出貨量為56.99GWh，同比2017增長84%；2019年前兩個月的新能源汽車增長到15萬輛，電池電量增長到731萬kWh，同比增長213%。二、動力蓄電池的現(xiàn)狀與未來的發(fā)展趨勢【教師】通過多媒體展示“各類型動力蓄電池”圖片，并進(jìn)行講解動力蓄電池的現(xiàn)狀長期以來，電池的使用壽命和成本問題一直是制約電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵因素。通過不斷的技術(shù)創(chuàng)新與改進(jìn)，電池技術(shù)得到了飛速的發(fā)展。動力蓄電池已經(jīng)從傳統(tǒng)的鉛酸蓄電池發(fā)展到鎳氫、鈷酸鋰、錳酸鋰、聚合物、三元材料、磷酸鐵鋰等先進(jìn)的綠色動力蓄電池。動力蓄電池在比能量、比功率、安全性、循環(huán)壽命、成本等方面，都取得了很大的進(jìn)步。新能源汽車上使用的各主流動力蓄電池的性能特點(diǎn)見表。項(xiàng)目鉛酸蓄電池鎳鎘電池鎳氫電池鋰離子電池比能量/（Wh/kg）507575～90180能量密度/（Wh/L）100150240～300300功率密度/（W/L）200300240200～300循環(huán)壽命/次300800＞500＞100記憶效應(yīng)無有有無月自放電率（%）3～515～2020～306～9工作溫度/℃-10～50-20～60-20～50-20～60毒性高高中低鉛酸蓄電池經(jīng)過一百多年的發(fā)展，技術(shù)不斷更新，其彰顯出安全性高、使用溫度寬及價格低廢等特點(diǎn)，藏得了市暢的青睞。但是鉛及其化合物對人體有春、對環(huán)境造成危害，從長遠(yuǎn)來看，鉛酸蓄電池將被其他新型電池取代。鉛酸蓄電池在電動自行車領(lǐng)域中應(yīng)用較為廣泛，尤其是低端車型中。鎳氫電池和鋰離子電池都屬于新型動力蓄電池。鎳氫電池作為早期鎳鎘電池的替代產(chǎn)品，它是目前最環(huán)保的電池之一，不再使用有毒的鎘，可以消除重金屬對環(huán)境帶來的污染問題。鎳氫電池具有較大的能量密度，這意味著可以在不為設(shè)備增加額外重量的情況下，使用鎳氫電池能有效地延長設(shè)備的工作時間，主要應(yīng)用于混合動力車輛上。鋰離子電池一直是綠色環(huán)保電池的首選，鋰離子電池的生產(chǎn)技術(shù)不斷提升，成本不斷壓縮，故近幾年鋰離子電池被應(yīng)用到很多領(lǐng)域。主要圍繞磷酸鐵鋰、三元鋰等鋰離子電池進(jìn)行技術(shù)開發(fā)及推廣應(yīng)用。鋰離子電池具有容量高、比能量高、循環(huán)壽命長、無記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)，因而成為當(dāng)前電動汽車用動力蓄電池技術(shù)研究開發(fā)的主要方向。近幾年，大多數(shù)純電動汽車和插電式混合動力汽車都采用了鋰離子動力蓄電池。（2）動力蓄電池未來的發(fā)展趨勢根據(jù)市場考察，在車用動力蓄電池方面，主要圍繞鋰離子電池、氫燃料電池及超級電容器等進(jìn)行深入研發(fā)。能源補(bǔ)給方面，鋰離子電池、超級電容器適用于純電動汽車，但是需要外部充電，而氫燃料電池汽車則需要外部加注氫氣。目前來看，鋰離子電池在未來相當(dāng)長的一段時間內(nèi)將占據(jù)主要地位。三、國內(nèi)動力蓄電池行業(yè)裝機(jī)供應(yīng)前五企業(yè)【教師】通過多媒體展示“國內(nèi)動力蓄電池行業(yè)裝機(jī)供應(yīng)知名企業(yè)”圖片，并進(jìn)行講解（1）寧德時代寧德時代成立于2011年并于2018年6月11日在創(chuàng)業(yè)板上市。寧德時代建立了動力和儲能電池領(lǐng)域完整的研發(fā)、制造能力，擁有材料、電芯、電池系統(tǒng)、電池回收的全產(chǎn)業(yè)鏈核心技術(shù)。在電動汽車領(lǐng)域，已與國際頂級汽車廠商及國內(nèi)眾多知名汽車廠商建立了深度合作關(guān)系，為全球客戶研發(fā)、生產(chǎn)純電動汽車、混合動力汽車的動力蓄電池系統(tǒng)。（2）比亞迪比亞迪以電池起家，隨著新能源汽車快速發(fā)展，比亞迪也開放了動力蓄電池業(yè)務(wù)。比亞迪創(chuàng)立于1995年，主要生產(chǎn)商務(wù)轎車和家用轎車和電池。2003年成長為全球第二大充電電池生產(chǎn)商，同年組建比亞迪汽車。在2017年，比亞迪宣布將動力蓄電池業(yè)務(wù)獨(dú)立出來，并向外供應(yīng)動力蓄電池，同時采購具有競爭力的其他企業(yè)動力蓄電池。（3）國軒高科合肥國軒高科動力能源有限公司成立于2006年5月。公司主要從事鐵鋰動力蓄電池新材料、電池芯、電池組及電動自行車、風(fēng)光鋰電綠色照明系統(tǒng)、電動汽車等相關(guān)產(chǎn)品的研發(fā)、生產(chǎn)、銷售，并延伸開發(fā)電動高爾夫車、鋰電光伏電源、鋰電備用電源等多領(lǐng)域系列產(chǎn)品。（4）孚能科技孚能科技主要給北汽新能源、江鈴、長安、長城、瑞麗、昌河等車企實(shí)現(xiàn)動力蓄電池批量供貨，其還通過了德國戴姆勒集團(tuán)VDA6.3過程質(zhì)量審核成功進(jìn)入戴姆勒供應(yīng)商體系。（5）億緯鋰能億緯鋰能采取的多方位技術(shù)路線布局戰(zhàn)略，目前已形全面覆蓋新能源專用車、商用車、乘用車等不同領(lǐng)域，億緯鋰能也由此成為國內(nèi)少數(shù)具備動力蓄電池全面解決方案的電池生產(chǎn)企業(yè)之一?；葜輧|緯鋰能股份有限公司自2001年成立，具有自助知識產(chǎn)權(quán)和國際先進(jìn)技術(shù)水平的新型鋰電能源領(lǐng)先企業(yè)。圍繞著“追求卓越、質(zhì)量優(yōu)先、創(chuàng)造價值、言而有信、團(tuán)隊(duì)合作、尊重個人”的企業(yè)核心價值觀，歷經(jīng)多年快速發(fā)展，現(xiàn)已成為中國鋰電池行業(yè)的領(lǐng)先企業(yè)?！窘處煛侩S機(jī)邀請學(xué)生完成以下任務(wù)請用自己的話，簡述各類型動力蓄電池?！緦W(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(shí)踐應(yīng)用【教師】掃碼播放“認(rèn)識寧德時代麒麟電池、比亞迪刀片電池、高軒科技三元高鎳電池、孚能科技超級軟包電池和億緯鋰能動力蓄電池”視頻，然后帶領(lǐng)學(xué)生到實(shí)操間進(jìn)行實(shí)踐操作1．準(zhǔn)備工作（1）實(shí)訓(xùn)場所：理實(shí)一體化實(shí)訓(xùn)室。（2）工具及設(shè)備：拆裝專用工具、防護(hù)用具等。（3）電池：寧德時代麒麟電池、比亞迪刀片電池、高軒科技三元高鎳電池、孚能科技超級軟包電池和億緯鋰能動力蓄電池（4）輔助資料：各電池信息手冊、教材等。2．操作步驟【教師】通過多媒體展示圖片，并進(jìn)行講解認(rèn)識寧德時代麒麟電池：調(diào)查填寫電池采用技術(shù)、能量密度、續(xù)航里程、體積利用率、安全性及應(yīng)用領(lǐng)域。認(rèn)識比亞迪刀片電池：調(diào)查填寫電池采用技術(shù)、能量密度、續(xù)航里程、體積利用率、安全性及應(yīng)用領(lǐng)域。認(rèn)識高軒科技三元高鎳電池：調(diào)查填寫電池采用技術(shù)、能量密度、續(xù)航里程、體積利用率、安全性及應(yīng)用領(lǐng)域。認(rèn)識孚能科技超級軟包電池：調(diào)查填寫電池采用技術(shù)、能量密度、續(xù)航里程、體積利用率、安全性及應(yīng)用領(lǐng)域。認(rèn)識億緯鋰能動力蓄電池：調(diào)查填寫電池采用技術(shù)、能量密度、續(xù)航里程、體積利用率、安全性及應(yīng)用領(lǐng)域?！緦W(xué)生】以小組為單位，進(jìn)行實(shí)操，根據(jù)分工填寫“任務(wù)工單——認(rèn)識各類型電池”【教師】根據(jù)學(xué)生表現(xiàn)，填寫學(xué)習(xí)成果評價表課堂小結(jié)【教師】簡要總結(jié)本節(jié)課的要點(diǎn)（1）了解新能源汽車動力蓄電池的發(fā)展歷史（2）了解新能源汽車動力蓄電池的國內(nèi)外現(xiàn)狀【學(xué)生】總結(jié)回顧知識點(diǎn)作業(yè)布置【教師】布置課后作業(yè)（1）復(fù)習(xí)所學(xué)知識，完成任務(wù)工單中相關(guān)任務(wù)，并形成實(shí)踐報告（2）【學(xué)生】完成課后任務(wù)教學(xué)反思

課題2-2動力蓄電池的性能指標(biāo)及參數(shù)識讀課時4課時（180min）教學(xué)目標(biāo)知識技能目標(biāo)：（1）了解動力蓄電池的性能指標(biāo)。（2）掌握新能源汽車對動力蓄電池的性能要求。素質(zhì)目標(biāo)：（1）培養(yǎng)學(xué)生的愛國主義精神和創(chuàng)新精神，立志科技報國。（2）培養(yǎng)學(xué)生具備從事汽車行業(yè)工作的職業(yè)素養(yǎng)。（3）培養(yǎng)學(xué)生的團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神，分工明確、優(yōu)勢互補(bǔ)、相互幫助、共同進(jìn)步。教學(xué)重難點(diǎn)教學(xué)重點(diǎn)：了解動力蓄電池的性能指標(biāo)。教學(xué)難點(diǎn)：掌握新能源汽車對動力蓄電池的性能要求。教學(xué)方法情景模擬法、問答法、討論法教學(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(fù)責(zé)人取得聯(lián)系，組織學(xué)生下載“任務(wù)工單——吉利EV純電動汽車動力蓄電池維護(hù)與單體蓄電池檢查”，并根據(jù)任務(wù)工單進(jìn)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，收集新能源汽車常用充電方式的相關(guān)資料，并進(jìn)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(jìn)行簽到【學(xué)生】按照老師要求簽到互動導(dǎo)入【教師】講述“國務(wù)院辦公廳印發(fā)的《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》中，堅(jiān)持純電動戰(zhàn)略取向，發(fā)展新能源汽車是我國從大國走向強(qiáng)國必由之路”相關(guān)新聞，并提出問題動力蓄電池作為純電動汽車動力核心，如何判斷其動力性能呢？【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(diǎn)，講解動力蓄電池的相關(guān)性能要求等內(nèi)容一、電池的儲能原理與基本結(jié)構(gòu)【教師】通過多媒體展示“電池的儲能原理與基本結(jié)構(gòu)”圖片，并進(jìn)行講解1.電池的儲能原理在化學(xué)電池中，化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔苁强侩姵貎?nèi)部自發(fā)進(jìn)行氧化、還原等化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果，這種反應(yīng)分別在兩個電極上進(jìn)行。當(dāng)外電路斷開時，兩極之間雖然有電位差（開路電壓），但沒有電流，存儲在電池中的化學(xué)能并不轉(zhuǎn)換為電能。當(dāng)外電路閉合時，在兩電極電位差的作用下即有電流流過外電路。同時在電池內(nèi)部，由于電解質(zhì)中不存在自由電子，電荷的傳遞必然伴隨兩極活性物質(zhì)與電解質(zhì)界面的氧化或還原反應(yīng)，以及反應(yīng)物和反應(yīng)產(chǎn)物的物質(zhì)遷移。電荷在電解質(zhì)中的傳遞也要由離子的遷移來完成。充電時，電池內(nèi)部的傳電和傳質(zhì)過程的方向恰與放電相反；電極反應(yīng)必須是可逆的，才能保證反方向傳質(zhì)與傳電過程的正常進(jìn)行，儲能原理示意圖如圖所示。以經(jīng)典的丹尼爾原理電池單體化學(xué)反應(yīng)為例進(jìn)行講解：在金屬冶金中，如果把鋅加入Cu2+溶液中，銅就會沉淀出來了。該化學(xué)反應(yīng)就是從含有鋅的礦石中提取出銅的常用方法。該化學(xué)反應(yīng)包含的化學(xué)能是不可利用的，能量以熱能的形式被消耗掉。上述從電解液中提取銅的反應(yīng)過程中，反應(yīng)是在鋅表面發(fā)生。如果鋅和銅處于獨(dú)立的兩個元件中，那么上述反應(yīng)式就必須在兩個不同的位置（電極）發(fā)生，而且只有在有電流連接兩個電極的情況下反應(yīng)才能繼續(xù)進(jìn)行。該反應(yīng)可以通過控制正、負(fù)極的連接狀態(tài)實(shí)現(xiàn)有效控制，使化學(xué)能按需轉(zhuǎn)化為有用的電能，丹尼爾電池示意圖如圖2-2-2所示。負(fù)極：Zn—2e-=Zn2+正極：Cu2++2e-=Cu電池反應(yīng)：Zn+Cu2+=Zn2++Cu2.電池的基本結(jié)構(gòu)電池要實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的過程，必須滿足如下條件：1）必須把化學(xué)反應(yīng)中失去電子的氧化過程（在負(fù)極進(jìn)行），得到電子的還原過程（在正極進(jìn)行），分在兩個區(qū)域進(jìn)行，這與一般的氧化還原反應(yīng)存在區(qū)別。2）兩電極必須具有離子導(dǎo)電性的物質(zhì)。3）化學(xué)變化過程中電子傳遞必須經(jīng)過外線路。電池需包含以下組成部分，結(jié)構(gòu)如圖所示。1）正極活性物質(zhì)。它具有較高的電極電位，電池放電時進(jìn)行還原反應(yīng)或陰極過程。2）負(fù)極活性物質(zhì)。它具有較低的電極電位，電池工作時進(jìn)行氧化反應(yīng)或陽極過程。3）電解質(zhì)。它擁有很高的、選擇性的離子電導(dǎo)率，提供電池內(nèi)部的離子導(dǎo)電的介質(zhì)。大多數(shù)電解質(zhì)為無機(jī)電解質(zhì)水溶液，也有固體電解質(zhì)、熔融鹽電解質(zhì)、非水溶液電解質(zhì)和有機(jī)電解質(zhì)。有的電解質(zhì)也參加電極反應(yīng)而被消耗。除了主要組成部分外，電池還常常需要導(dǎo)電柵、匯流體、端子、安全閥等零件。電池可以制成各種形狀和結(jié)構(gòu)，如圓柱形、扣式、扁平和方形，如圖所示。二、電池的特性參數(shù)【教師】通過多媒體展示“各類型動力蓄電池特性參數(shù)”圖片，并進(jìn)行講解1.電壓參數(shù)（1）電動勢電動勢是電池在理論上輸出能量大小的度量之一，電池的電動勢是熱力學(xué)的兩極平衡電極電位之差。（2）開路電壓開路電壓是指在開路狀態(tài)下（幾乎沒有電流通過時），電池兩極之間的電勢差。（3）額定電壓額定電壓也稱公稱電壓或標(biāo)稱電壓，是指在規(guī)定條件下電池工作的標(biāo)準(zhǔn)電壓。采用額定電壓可以區(qū)分電池的化學(xué)體系。如下表常用不同電化學(xué)體系電池的單體額定電壓值所示。序號電池類型單體額定電壓/V1鉛酸蓄電池（VRLA）22鎳鎘電池（Ni-Cd）1.23鎳鋅電池（Ni-Zn）1.64鎳氫電池（Ni-MH）1.25鋅空氣電池（Zn/Air）1.26鋁空氣電池（Al/Air）1.47鈉氯化鎳電池（Na/NiCl2）2.58鈉硫電池（Na/S）2.09錳酸鋰電池（LiMn2O4）3.710磷酸鐵鋰電池（LiFePO4）3.2（4）工作電壓工作電壓是指電池接通負(fù)載后在放電過程中顯示的電壓，又稱負(fù)荷（載）電壓或放電電壓。工作電壓低于開路電壓，當(dāng)然也必然低于電動勢。（5）放電終止電壓也稱放電截止電壓是指電池放電時，電壓下降到不宜再繼續(xù)放電的最低工作電壓值。不同類型的電池及不同的放電條件，放電終止電壓是不同的。一般而言，低溫或大電流放電時，終止電壓規(guī)定得低些；小電流或間歇放電時，終止電壓值規(guī)定得高些。2.容量參數(shù)電池在一定的放電條件下所能放出的電量稱為電池容量，以符號C表示。其單位常用A·h或mA·h表示。1）理論容量（C0），即假定活性物質(zhì)全部參加電池的成流反應(yīng)所能提供的電量。理論容量可根據(jù)活性物質(zhì)的數(shù)量按法拉第定律計(jì)算求出。2）額定容量（C），即按國家或有關(guān)部門規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)，保證電池在一定的放電條件（如溫度、放電率、終止電壓等）下應(yīng)該放出的最低限度的容量。3）實(shí)際容量（Ct），在工作中電池實(shí)際放出的電量，是放電電流與放電時間的積分，實(shí)際放電容量受放電率的影響較大，所以常在字母C的右下角標(biāo)明放電率，如C20=50A·h，表明在20小時率下的容量為50A·h。由于電池內(nèi)阻和其他原因，活性物質(zhì)不可能完全被利用，所以實(shí)際容量、額定容量總是低于理論容量。4）剩余容量。剩余容量是指在一定放電倍率下放電后，電池剩余的可用容量。剩余容量的估計(jì)和計(jì)算受到電池前期放電率、放電時間等因素以及電池老化程度、應(yīng)用環(huán)境等多種因素影響，所以在準(zhǔn)確估算上存在一定的困難。3.內(nèi)阻參數(shù)電流通過電池內(nèi)部時受到阻力，使電池的工作電壓降低，該阻力稱為電池內(nèi)阻，由于電池內(nèi)阻的作用，放電時端電壓低于電動勢和開路電壓，充電時充電端電壓高于電動勢和開路電壓。電池內(nèi)阻是非常重要的參數(shù)，它直接影響電池的工作電壓、工作電流、輸出能量與功率等，實(shí)用的化學(xué)電源，其內(nèi)阻越小越好。電池內(nèi)阻不是常數(shù)，它包括歐姆內(nèi)阻和電極在化學(xué)反應(yīng)時所表現(xiàn)出的極化內(nèi)阻。歐姆內(nèi)阻主要是由電極材料、電解液、隔膜的內(nèi)阻及各部分零件的接觸電阻組成。它與電池的尺寸、結(jié)構(gòu)、電極的成形方式以及裝配的松緊度有關(guān)；極化內(nèi)阻是正極與負(fù)極由于電化學(xué)極化和濃差極化所引起的電阻之和，與活性物質(zhì)的本性、電極結(jié)構(gòu)、電池制造工藝有關(guān)，尤其是與電池的工作條件密切相關(guān)，隨放電率、溫度等條件的改變而改變。4.能量與能量密度電池的能量是指電池在一定放電制度下，電池所能釋放出的能量，通常用W·h或kW·h表示。（1）理論能量假設(shè)電池在放電過程中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為理論能量W0，即：W0=C0E。（2）實(shí)際能量實(shí)際能量是指電池放電時實(shí)際輸出的能量，數(shù)值上等于電池實(shí)際放電電壓、放電電流與放電時間的積分。在實(shí)際應(yīng)用中，估算常采用電池組額定容量與放電平均電壓乘積進(jìn)行電池實(shí)際能量的計(jì)算。由于活性物質(zhì)不可能完全被利用，電池的工作電壓總是小于電動勢，所以電池的實(shí)際能量總是小于理論能量。（3）能量密度電池的能量密度是指單位質(zhì)量或單位體積的電池所能輸出的能量，相應(yīng)地稱為質(zhì)量能量密度（Wh/kg）或體積能量密度（Wh/L），也稱質(zhì)量比能量或體積比能量。5.功率與功率密度（1）功率電池的功率是指在一定的放電制度下，單位時間內(nèi)電池輸出的能量，其單位為瓦（W）或千瓦（kW）。理論上電池的功率可以表示為:P0=W0/t=C0/t=IE式中：t—放電時間；C0—電池的理論容量；I—恒定的放電電流。此時，電池的實(shí)際功率應(yīng)當(dāng)為：P0=IV=I（E-IRW）=IE-I2RW式中I2RW是消耗于電池內(nèi)阻上的功率，這部分功率對于負(fù)載是無用的。（2）功率密度單位質(zhì)量或單位體積電池輸出的功率稱為功率密度，又稱比功率，單位為kW/kg或W/g。比功率的大小，表征電池所能承受的工作電流的大小，電池比功率大，表示它可以承受大電流放電。比功率是評價電池及電池組是否滿足電動汽車加速和爬坡能力的重要指標(biāo)。6.荷電狀態(tài)電池荷電狀態(tài)（StateofCharge，SOC）描述了電池的剩余電量，是電池使用過程中的重要參數(shù)，此參數(shù)與電池的充放電歷史和充放電電流大小有關(guān)。荷電狀態(tài)值是個相對量，一般用百分比的方式來表示。美國先進(jìn)電池聯(lián)合會（USABC）定義SOC為：電池在一定放電倍率下，剩余電量與相同條件下額定容量的比值。由于SOC受充放電倍率、溫度、自放電、老化等因素的影響，實(shí)際應(yīng)用中要對SOC的定義進(jìn)行調(diào)整。例如，日本本田公司定義SOC為：其中，剩余容量等于額定容量減去凈放電量、自放電量、溫度補(bǔ)償容量后的差值。電池剩余電量受到動力蓄電池的基本特征參數(shù)（端電壓、工作電流、溫度、容量、內(nèi)部壓強(qiáng)、內(nèi)阻和充放電循環(huán)次數(shù)）和動力蓄電池使用特性因素的影響，使得對電池組的荷電狀態(tài)SOC的測定很困難。7.放電深度放電深度（DepthofDischarge，DOD）是放電容量與額定容量之比的百分?jǐn)?shù)，與SOC之間存在如下數(shù)學(xué)計(jì)算關(guān)系：DOD=1-SOC放電深度的高低對二次電池的使用壽命有很大的影響，一般情況下，二次電池常用的放電深度越深，其使用壽命就越短，因此在使用中應(yīng)盡量避免二次電池深度放電。8.使用壽命電池經(jīng)歷一次充電和放電，稱為一次循環(huán)或一個周期。在一定放電制度下，二次電池的容量降至某一規(guī)定值之前，電池所能耐受的循環(huán)次數(shù)，稱為蓄電池的循環(huán)壽命或使用周期。鉛酸蓄電池為300-500次；鋰離子蓄電池可達(dá)1000次以上。9.自放電率自放電率是電池在存放時間內(nèi)，在沒有負(fù)荷的條件下自身放電，使得電池的容量損失的速度，自放電率采用單位時間（月或年）內(nèi)電池容量下降的百分?jǐn)?shù)來表示。自放電率=式中Aha—電池儲存時的容量（A·h）；Ahb—電池儲存以后的容量（A·h）；t—電池儲存的時間（天或月）。自放電率通常與時間和環(huán)境溫度有關(guān)，電池久置時要定期補(bǔ)電，并在適宜的溫度和濕度下儲存。10.不一致性電池的不一致性是指同一規(guī)格、同一型號的單體蓄電池組成電池組后，在電壓、內(nèi)阻及其變化率、荷電量、容量、充電接受能力、循環(huán)壽命、溫度影響、自放電率等參數(shù)方面存在的差別。電動汽車必須使用多塊單體蓄電池構(gòu)成的電池組來滿足使用要求。電池的不一致性對于成組使用的動力蓄電池才有意義，由于不一致性的影響，動力蓄電池組在電動汽車上使用的性能指標(biāo)往往達(dá)不到單體蓄電池原有水平，使用壽命可能縮短數(shù)倍甚至十幾倍，嚴(yán)重影響電動汽車的性能和應(yīng)用。11.成本電池的成本與電池的技術(shù)含量、材料、制作方法和生產(chǎn)規(guī)模有關(guān)，新開發(fā)的高比能量、比功率的電池成本就高，如鋰離子電池，使得電動汽車的造價也較高。因此開發(fā)和研制高效、低成本的電池是電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵。電池成本一般以電池單位容量或能量的成本進(jìn)行表示，單位為：元/A·h或元/kW·h，以方便對于不同類型或同類型不同生產(chǎn)廠家、不同型號的電池進(jìn)行比較。12.放電制度放電制度就是電池放電時所規(guī)定的各種條件，主要包括放電電流（放電速率）、終止電壓和溫度等。1）放電電流：放電電流的大小直接影響到電池的各項(xiàng)性能指標(biāo)，因此介紹電池的容量或能量時，必須說明放電電流的大小，指出放電的條件。放電電流通常用放電率表示，放電率是指電池放電時的速率，有時率或倍率兩種表示形式。2）放電終止電壓：與電池材料直接相關(guān)，并受到電池結(jié)構(gòu)、放電率、環(huán)境溫度等多種因素影響。一般來說，由于低溫大電流放電時，電極的極化大，活性物質(zhì)不能充分利用，電池的電壓下降較快。三、新能源汽車對動力蓄電池的性能要求【教師】通過多媒體展示“新能源汽車對動力蓄電池的性能要求”圖片，并進(jìn)行講解動力蓄電池最重要的特點(diǎn)就是高功率和高能量。高功率意味著更大的充放電強(qiáng)度，高能量表示更高的質(zhì)量比能量和體積比能量。動力蓄電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)需要按照最優(yōu)化的整車設(shè)計(jì)應(yīng)用指標(biāo)設(shè)計(jì)電池系統(tǒng)。1.高能量對于電動車輛高能量意味著更長的續(xù)駛里程，續(xù)駛里程的延長可有效提升車輛應(yīng)用的方便性和適用范圍。鋰離子動力蓄電池能夠在電動車輛上廣泛推廣和應(yīng)用，主要原因就是其能量密度是鉛酸動力蓄電池的3倍，并且還有繼續(xù)提高的可能性。2.高功率動力蓄電池組要能夠提供驅(qū)動電動機(jī)高功率輸出，滿足車輛動力性要求。但長期大電流、高功率放電對于電池的使用壽命和充放電效率會產(chǎn)生負(fù)面影響，甚至影響電池使用的安全性，因此在功率方面還需要一定的功率儲備，避免讓動力蓄電池在全功率工況下工作。3.長壽命鉛酸動力蓄電池使用壽命在深充深放工況下可以達(dá)到400次，鋰離子動力蓄電池可以達(dá)到1000次以上，混合動力用鎳氫蓄電池已經(jīng)可以達(dá)到10年以上。但動力蓄電池長壽命，關(guān)系到電池成本。車輛應(yīng)用過程中電池更換的費(fèi)用，是電動汽車使用成本的重要組成部分。提高動力蓄電池的使用壽命目前是電池技術(shù)研究的重點(diǎn)問題之一。4.低成本動力蓄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)，目前高比能量的電池成本較高，使得電動汽車的造價也較高，開發(fā)和研制高效、低成本的動力蓄電池是電動汽車發(fā)展的關(guān)鍵。5.安全性好動力蓄電池為電動汽車提供了高達(dá)300V以上的驅(qū)動供電電壓，可能危及人身安全和車載電器的使用安全。動力蓄電池作為高能量密度的儲能載體，自身也存在一定的安全隱患，以鋰離子電池為例：1）充放電過程如果發(fā)生熱失控反應(yīng)，可能導(dǎo)致電池短路起火，甚至產(chǎn)生爆