新能源汽車動力電池系統(tǒng)檢修 課件 2.1 單體蓄電池認知

項目二動力蓄電池箱組裝與檢測任務一單體蓄電池認知新能源汽車動力蓄電池及管理技術

1.了解動力電池的發(fā)展進程。2.掌握單體電池的型號。3.掌握單體電池的結構與工作原理。4.掌握單體電池充放電特性。知識目標學習目標1.能夠識別單體電池的型號。2.能夠完成單體電池的外觀檢查表的編制與填寫。技能目標1.嚴格遵守崗位操作規(guī)程，確保工具、設備和自身的安全。2.嚴格執(zhí)行7S現(xiàn)場管理。3.具備良好的職業(yè)道德，尊重他人勞動，不竊取他人成果。4.具有良好的團隊協(xié)作精神和較強的組織溝通能力。5.養(yǎng)成定期反思與總結的習慣，改進不足，精益求精。6.正確認識自身崗位，熱愛本職工作，時刻保持恭敬心與敬畏心。職業(yè)素養(yǎng)目標1作為純電動汽車的“心臟”，動力電池直接決定了車輛的安全、壽命和性能。動力電池是由單體和模組組成的電池包，電池單體內(nèi)短路、單體散熱、性能衰減引起溫度升高、機械可靠性和電池模組的內(nèi)短路、散熱、電氣連接可靠性、機械可靠性是關系電池安全的重要因素。在《電動汽車安全指南》中建議，電動汽車應定期在售后服務中心檢查，建議保養(yǎng)周期為每5000公里或半年。如果你來檢查單體電池的性能與外觀，你會如何做呢？任務導入1國內(nèi)外主流動力蓄電池13動力單體蓄電池的結構2動力單體蓄電池的標識目

錄動力單體蓄電池特性4任務實施5國內(nèi)外主流動力蓄電池PART01一.國內(nèi)外主流動力蓄電池（一）主流動力電池分類鉛酸動力電池鎳氫堿性動力電池鋰動力電池燃料電池動力電池是純電動汽車驅(qū)動能量的唯一來源，直接關系到電動汽車的動力性能、續(xù)航能力和安全性。根據(jù)動力電池的使用特點、要求、應用領域不同，國內(nèi)外動力電池的研發(fā)出現(xiàn)四代動力電池：一.國內(nèi)外主流動力蓄電池（一）主流動力電池分類鉛酸動力電池、鎳氫堿性動力電池和鋰動力電池是目前市場的主流動力電池，均屬于電能轉換和儲能裝置，本身并不能發(fā)出電能，必須對動力電池進行充電，將電能轉換成化學能，使用時再將化學能轉變?yōu)殡娔茏鳛檐囕d動力。燃料電池是車載動力最經(jīng)濟、最環(huán)保的解決方案，但是要實現(xiàn)商業(yè)化還有許多問題需要解決，如價格昂貴，采用貴金屬鉑、銠作為催化劑，氫的儲存運輸?shù)葐栴}，成為未來前景最樂觀的動力電池。動力單體蓄電池的標識PART02二.動力單體蓄電池的標識（一）單體電池的標簽信息動力單體電池標簽上一般含有標稱電壓、標稱容量、標稱內(nèi)阻、標稱重量、標稱尺寸、充電電壓等寧德時代鋰離子動力電池單體二.動力單體蓄電池的標識（二）單體電池型號標識1.鉛酸蓄電池標示鉛酸蓄電池的名稱由單體蓄電池的格數(shù)、型號、額定容量、電池功能和形狀等組成，通常分為三段表示：（1）第一段為數(shù)字，表示單體電池的串聯(lián)數(shù)。（2）第二段為2~4個漢語拼音字母，表示蓄電池的類型、功能和用途等。（3）第三段表示電池的額定容量。鉛酸蓄電池標號二.動力單體蓄電池的標識（二）單體電池型號標識1.鉛酸蓄電池標示第一個字母含義第2、3、4個字母含義Q啟動用A干荷電式G固定用F防酸式D電瓶車用FM閥控式密封N內(nèi)熱機用W無需維護T鐵路客車用J膠體M摩托車用D帶液式KS礦燈酸性用J激活式JC船艦用Q氣密式B航標燈用H濕荷式TK坦克用B半密閉式S閃光用Y液密式常用漢語拼音字母的含義天能電池6-DZM-14二.動力單體蓄電池的標識（二）單體電池型號標識2.鎳鎘電池、鎳氫電池標示1.按電池尺寸劃分，中國堿性電池型號可分為1號、2號、5號、7號、8號、9號；對應的美國堿性型號為D、C、AA、AAA、N、AAAA，中美電池型號、尺寸對照如右圖。2.實際上電池型號非常豐富，還時常有分數(shù)"1/3.2/3.1/2.2/3.4/5.5/4、7/5"，這些分數(shù)表示的是池體相應的高度，例如"2/3AA"就是表示高是一般AA電池的2/3的充電電池;再如"4/5A"就是表示高是一般A電池的4/5的充電電池。編號美國型號中國俗稱尺寸（平頭）1AAAA9號高度41.5±0.5mm，直徑8.1±0.2mm2AAA7號高度43.6±0.5mm，直徑10.1±0.2mm3AA5號高度48.0±0.5mm，直徑14.1±0.2mm4AA高度49.0±0.5mm，直徑16.8±0.2mm5SCSC高度42.0±0.5mm，直徑22.1±0.2mm6C2號高度49.5±0.5mm，直徑25.3±0.2mm7D1號高度59.0±0.5mm，直徑32.3±0.2mm8N8號高度28.5±0.5mm，直徑11.7±0.2mm9FF高度89.0±0.5mm，直徑32.3±0.2mm中美電池型號、尺寸對照二.單體電池的標簽信息（二）單體電池型號標識3.鋰電池標示根據(jù)國際電工委員會61960標準，鋰電池的標識規(guī)則如下：（1）電池標識組成：3個字母+5個數(shù)字圓柱形或6個方形數(shù)字。（2）第一個字母表示電池的負極材料，第二個字母表示電池的正極材料，第三個字母表示電池的形狀。（3）圓柱形電池5個數(shù)字分別表示電池的直徑和高度，方型電池6個數(shù)字分別表示電池的厚度、寬度和高度。圓柱形鋰離子單體電池方形鋰離子單體電池二.動力單體蓄電池的標識（二）單體電池型號標識2.鋰電池標示鋰電池電池型號型號說明ICR18650表示一個圓柱形鋰離子電池正極材料為鈷其直徑約為18mm高約為65mmICP083448表示一個方形二次鋰離子電池正極材料為鈷其厚度約為8mm寬度約為34mm高約為48mmICP08/34/150表示一個方形二次鋰離子電池正極材料為鈷其厚度約為8mm寬度約為34mm高約為150mmICPt73448表示一個方形二次鋰離子電池正極材料為鈷其厚度約為0.7mm，寬度約為34mm高約為48mmLC18650鋰離子電池圓柱型電池規(guī)格直徑為18mm高65.0mmLP083448SH鋰離子電池方型電池規(guī)格厚度為8mm高48mm寬度為34mm鋼殼高容量LP083467AR鋰離子電池方型電池規(guī)格厚度為8mm高67mm寬度為34mm鋁殼圓角鋰電池電池型號說明動力單體蓄電池的結構PART03三.動力單體蓄電池的結構（一）鉛酸電池結構1.閥控式鉛酸蓄電池具有以下特征：①內(nèi)部與周圍空氣之間沒有連續(xù)的氣體交換通道；②不能做到完全密封，而必須要安裝一個閥，甚至在正常條件下，閥也會打開釋放氣體。2.單格電池（2V）主要組成：一個正極板、一個負極板、正負極中間插入一隔板，以及稀硫酸的電解液。6V鉛酸電池的結構（二）鎳氫堿性電池結構鎳氫電池結構主要由正極、負極、堿性電解質(zhì)、隔膜、密封橡膠、外殼等組成。鎳氫電池及其結構三.動力單體蓄電池的結構（三）鋰離子電池結構1.以鋰離子嵌入化合物為正極材料的電池的總稱。2.因正、負極材料不同而性能有所差異，常用的正極材料有鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰和鎳鈷錳酸鋰（俗稱三元）等材料。負極材料主要有碳材料，還有在研發(fā)的錫基、硅基合金類等材料。3.主要由電池包構成。4.鋰離子單體電池結構基本相同，主要由正極、負極、隔離膜、電解液和殼體等組成。電池包及單體電池組成結構三.動力單體蓄電池的結構（三）鋰離子電池結構（1）正極在錳酸鋰離子電池中以錳酸鋰為主，磷酸鐵鋰離子電池中以磷酸鐵鋰為主，在鎳鈷鋰離子電池中以鎳鈷鋰為主，在鎳鈷錳鋰離子電池中以鎳鈷錳鋰為主（2）負極負極材料由碳材料與黏合劑的混合物，加上有機溶劑調(diào)和制成為糊狀，并在銅基體上涂覆薄層形成（3）隔離膜放置于兩極之間，避免兩極上的活性物質(zhì)直接接觸而造成電池內(nèi)部的短路，但可以讓帶電Li+通過微孔膜形成通路，作為隔離電極的裝置（4）電解液由一種或幾種碳酸酯類溶劑組成，溶解有機電解液（5）殼體殼體包括電池外殼、蓋板、極耳、絕緣片、絕緣膠帶等三.動力單體蓄電池的結構動力蓄單體電池的特性PART04四.動力蓄單體電池的特性（一）充放電特性1.充電鋰離子電池充電曲線圖以鋰離子單體電池為例，充電主要采用的是限壓限流法，充電過程分為四個階段：涓流充電、恒流充電、恒壓充電、充電終止。知識點講解（一）充放電特性1.充電充電階段充電過程涓流充電涓流充電用來先對完全放電的電池單元進行預充(恢復性充電)。在電池電壓低于3V左右時采用涓流充電，涓流充電電流是恒流充電電流的1/10即0.1C(單體恒流充電電流為2200mA，涓流充電電流為220mA)。恒流充電當電池電壓上升到涓流充電閾值以上時，提高充電電流進行恒流充電。恒流充電的電流在0.2C至1.0C之間。電池電壓隨著恒流充電過程逐步升高,視電池正極材料設定此電壓為3.0-4.2V。恒壓充電當電池電壓上升到4.2V時，恒流充電結束，開始恒壓充電階段。電流根據(jù)電芯的飽和程度，隨著充電過程的繼續(xù)充電電流由最大值慢慢減少，當減小到0.01C時，認為充電終止。充電終止采用最小充電電流判斷或采用定時器或者兩者的結合。最小電流法監(jiān)視恒壓充電階段的充電電流，并在充電電流小于0.02C時終止充電。第二種方法從恒壓充電階段開始時計時，持續(xù)充電兩個小時后終止充電過程。鋰離子電池充電曲線圖說明四.動力蓄單體電池的特性（一）充放電特性2.過充電（1）若在恒流階段發(fā)生過充，由于電流強度大，電壓、溫升、內(nèi)壓持續(xù)升高，以4V鋰離子動力蓄電池為例，電壓達到4.5V時，溫升40℃，塑料殼體變硬。電壓達到4.6V時，溫升可達60℃，塑料殼體形變明顯并不可恢復，若繼續(xù)過充，氣閥打開、溫升繼續(xù)升高、不可逆反應加劇。導致電池鼓包。知識點講解（2）若在恒壓階段發(fā)生過充，電流強度較小，過充癥狀不如恒流階段顯著。只要溫升、內(nèi)壓過高，就伴隨副反應，動力電池容量就會減少，發(fā)展到一定程度，可能在充電中，也可能在充電結束后的短時間里，使動力電池內(nèi)部物質(zhì)燃燒導致動力電池報廢。過充電將加速動力電池容量衰減，導致動力電池失效。知識點講解四.動力蓄單體電池的特性（一）充放電特性3.放電單體蓄電池放電曲線圖單體蓄電池放電階段可以分為：恒流放電與恒壓放電階段（1）在恒流放電時，因動力電池歐姆電阻，放電初始電壓可能陡然跌落，經(jīng)過一段時間以后，電池到達新的電化學平衡，放熱反應加歐姆電阻釋熱使動力電池溫升較高。（2）單體電池持續(xù)放電，達到一定指標，轉入恒壓放電，電壓曲線進入馬尾下降階段，極化阻抗增大，輸出效率降低，熱耗增大，接近終止電壓時停止放電。知識點講解四.動力蓄單體電池的特性（一）充放電特性4.過放電放電過程中，動力電池組內(nèi)的動力電池單體必有相對的過放電情況（1）容量小的動力電池單體放電進入馬尾曲線以后，若電流持續(xù)較大，電壓迅速降低，并很快反向，這時動力電池單體被反方向充電，活性物質(zhì)結構被破壞，過一段時間，動力電池單體活性材料接近全部喪失。停止放電后，原動力電池單體電動勢消失，電壓不能恢復，因此，一次反充電足以使動力電池單體報廢。知識點講解（2）在動力電池組中動力電池單體過放容易發(fā)生，不易控制，使動力電池組的電壓監(jiān)視失去意義（3）過充電產(chǎn)生大量氣體、易自燃和爆炸、表象劇烈；過放電外觀變化和緩，但失效速率卻極快知識點講解四.動力蓄單體電池的特性（二）單體電池容量電池容量相關概念電池容量：是指在一定條件下（包括放電倍率、環(huán)境溫度、終止電壓等），供給電池或者電池放出的電量，是電池另一個重要的性能指標。容量通常以安培·小時數(shù)（Ah）或者瓦特·小時數(shù)（Wh）表示。知識點講解相關概念定義理論容量（C0）是假定全部活性物質(zhì)參加電池的成流反應所能提供的電量額定容量（C）按照國家或有關部門規(guī)定的標準，保證電池在一定的放電條件（如溫度、放電率、終止電壓等）下放出的最低限度容量實際容量（Cx）在實際應用情況下電池實際放出的電量。剩余容量指在一定放電倍率下放電后，電池剩余的可用容四.動力蓄單體電池的特性（三）單體電池內(nèi)阻1.電池內(nèi)阻：指電流通過電池內(nèi)部時受到阻力，使電池的工作電壓降低。分為歐姆內(nèi)阻R0和極化內(nèi)阻Rp，兩者之和稱為電池的全內(nèi)阻R內(nèi)=R0+Rp。2.歐姆電阻：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、結構、電極的成形方式以及裝配的松緊度有關。知識點講解電池內(nèi)材料組成四.動力蓄單體電池的特性（三）單體電池內(nèi)阻3.極化內(nèi)阻：指化學電源的正極與負極在電化學反應進行時由于極化所引起的內(nèi)阻。極化內(nèi)阻與活性物質(zhì)的本性、電極的結構、電池的制造工藝有關。4.由于電池內(nèi)阻的作用，電池放電時端電壓低于電動勢和開路電壓，充電時端電壓高于電動勢和開路電壓。知識點講解電池內(nèi)阻產(chǎn)生的壓降四.動力蓄單體電池的特性（四）單體電池循環(huán)壽命1.循環(huán)壽命：是指蓄電池經(jīng)歷一次充電和放電，稱為一次循環(huán)。各類蓄電池的循環(huán)壽命都有差異，即使同一系列、同一規(guī)格的產(chǎn)品，循環(huán)壽命也可能有很大差異鋅銀電池的循環(huán)壽命最短，一般只有30～100次；鉛酸電池的循環(huán)壽命為300～500次；鋰離子電池的使用周期較長，循環(huán)壽命可達1000次以上。如比亞迪漢，使用的磷酸鐵鋰刀片電池循環(huán)壽命可以達到2000次。知識點講解比亞迪漢四.動力蓄單體電池的特性（四）單體電池循環(huán)壽命2.影響動力電池壽命的因素：主要包括充放電速率、充放電深度、環(huán)境溫度、存儲條件、電池維護過程、電流波紋以及過充電量和過充頻度等。知識點講解四.動力蓄單體電池的特性3.由于各電池單體間的不一致性和串聯(lián)動力電池組的短板效應，使得電池組壽命和電池單體相比，明顯降低。知識點講解任務實施PART05五.任務實施（一）安全要求及注意事項1.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。2.將單體電池放置在分容柜上，注意選擇正確的倉位以及單體電池正負極朝向，如有需要可使用萬用表測量確定正負極。3.分容柜在進行充放電時，是不支持串聯(lián)充放電，分容柜單通道限壓5V、限流20A，注意設置電池保護參數(shù)。4.單體電池充電存在電壓上限和電壓下限，不同類型電池一般不盡相同，充電和放電時根據(jù)實際情況進行調(diào)整。5.電池內(nèi)阻測試儀精度較高，在測量過程中表頭不得有臟物，可能會影響測量精度。6.電池沒有破損、漏液等現(xiàn)象，如有應立即處理7.檢查應急消防設備是否齊全。8.實訓過程中，嚴禁嬉戲打鬧,做好數(shù)據(jù)記錄和結果記錄。9.實訓結束后，必須清理場地和設備，撤除警示標識。五.任務實施（二）設備及工具動力電池系統(tǒng)虛擬仿真軟件1套、游標卡尺1個、單體蓄電池若干。（三）單體電池的虛擬結構解剖1.安裝虛擬仿真文件包安裝包2.獲取賬號與激活碼登陸界面，進入虛擬仿真模擬系統(tǒng)登錄界面五.任務實施單體蓄電池虛擬解剖操作視頻二維碼（三）單體電池的虛擬結構解剖3.獲取界面內(nèi)容，根據(jù)界面目錄完成單體電池的系統(tǒng)認