新能源汽车电池板块培训课件

新能源汽车电池板块培训课件POWERPOINT指采用非常规车用燃料作为动力来源（或使用常规车用燃料、采用新型车载动力装置），综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进、具有新技术、新结构的汽车。新能源汽车概念纯电动汽车（BEV）、混合动力汽车（油气混合、油电混合）、燃料电池电动汽车（FCEV）、燃气汽车（液化天然气、压缩天然气）、液化石油气汽车、氢能源动力汽车、太阳能汽车和其他新能源（如高效储能器）汽车等。新能源汽车类型电池技术、电机技术、电控技术。新能源汽车的关键技术铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池、燃料电池、太阳能电池、其他动力电池。新能源汽车的电池种类新能源汽车简单介绍前言Introduction内燃机汽车的心脏是动力系统，但是新能源车的心脏则是电池系统，因为电池系统的优劣直接关系到车的行驶里程、使用便利性等等情况，而目前新能源动力车型最大的技术瓶颈也恰恰限制在了电池系统上，比如充电时间、充电效率、能量密度以及体积、材质、安全或者质量等等。目录PAGEDIRECTORY电池的分类01主流动力电池介绍02成功项目展示03TRANSITION过渡页TRANSITIONPAGE01第一部份★动力电池的定义★动力电池的工作原理及性能参数★动力电池的分类Powerbattery了解动力电池动力电池的定义动力电池即为工具提供动力来源的电源，多指为电动汽车、电动列车、电动自行车、高尔夫球车提供动力的蓄电池。电动汽车用电池的主要性能指标是比能量(E)、能量密度(Ed)、比功率(P)、循环寿命(L)和成本(C)等。要使电动汽车能与燃油汽车相竞争，关键就是要开发出比能量高、比功率大、使用寿命长的高效电池。1、动力电池的定义LOGOTEXTHERE2、电池的工作原理及性能参数8•标称电压：电池刚出厂时，正负极之间的电势差。取决于极板材料的电极电位和内部电解液的溶度。•充电限制电压：充电过程中由恒流变为恒压充电的电压。•放电截止电压：电池充满电后进行放电，放完电时达到的电压，也是蓄电池放电时允许的最低电压。•电池容量（Ah）：电池容量是指电池所能够储存的电量的多少。•电池容量（Ah）=电流（A）×放电时间（h）•电池能量（Wh）：电池储存的能量的多少。•电池能量（Wh）=额定电压（V）×工作电流（A）×工作时间（h）•能量密度（Wh/Kg）：单位体积或者单位质量所释放的能量9•放电倍率（C）：放电倍率是指规定时间内放出其额定容量（Ah）时所需的电流值，表示放电快慢的量度，C值比较高的电池，内阻一般较低。•充放电倍率（C）=充放电电流（I）/额定容量（Ah）•循环寿命（次）：二次电池经历一次充放电称为一个周期或者一个循环，电池反复充放电后，容量会逐渐下降。在一定的放电条件下，电池容量降至80%时，电池所经受的循环次数就是循环寿命。•成本：电池的成本是与电池的技术含量、材料、制作方法和生产规模有关，目前新开发的高比能量的电池成本较高，使得电动汽车的造价也较高，开发和研制高效、低成本的电池是电动汽车发展的关键。分类方法电池种类按工作性质原电池、蓄电池、燃料电池、储备电池按电解质酸性电池、碱性电池、中性电池、有机电解质电池、非水无机电解质电池、固体电解质电池按电池特性高容量电池、密封电池、高功率电池、免维护电池、防爆电池按正负极材料锌锰电池系列、镍镉镍氢系列、酸铅系列、锂电池系列10物理电池化学电池生物电池电池的分类利用光、热、物理吸附等物理能量发电，如太阳能电池、超级电容器、飞轮电池等。利用生物化学反应发电，如微生物电池、酶电池、生物太阳能电池等。3、动力电池的分类化学电池LOGOTEXTHERE化学电池的分类一次电池/原电池•锌锰干电池Zn│NH4Cl·ZnCl2│MnO2(C)•锌汞电池Zn│KOH│HgO•银锌电池Zn│KOH│Ag2O二次电池/蓄电池•铅酸电池Pb│H2SO4│PbO2。•镍镉电池Cd│KOH│NiOOH•镍氢电池H2│KOH│NiOOH•锂离子电池LiCoO2│有机溶剂│6C。•锌空气电池Zn│KOH│O2(空气)。储备电池/激活电池•镁银电池Mg│MgCl2│AgCl•钙热电池Ca│LiCl-KCl│CaCrO4(Ni)。•铅高氯酸电池Pb│HclO4│PbO2。燃料电池/连续电池•氢燃料电池H2│KOH│O2。•肼空燃料电池N2H4│KOH│O2(空气)TRANSITION过渡页TRANSITIONPAGE02第二部份主流动力电池介绍Themainstreampowerbatteryisintroduced★铅酸蓄电池★镍氢电池★锂离子电池★燃料电池主流新能源汽车电池一览LOGOTEXTHERE新能源汽车常用动力电池LOGOTEXTHERE01020304构造及工作原理PbSO4+2H2O+PbSO4---PbO2+2H2SO4+Pb(充电反应)阳极：PbSO4+2H2O－2e－===PbO2+4H++SO42－阴极：PbSO4+2e－===Pb+SO42－PbO2+2H2SO4+Pb---PbSO4+2H2O+PbSO4(放电反应)负极：Pb+SO42－－2e－===PbSO4↓正极：PbO2+4H++SO42－+2e－===PbSO4↓+2H2O1、铅酸蓄电池—轻度混合动力车使用1）除锂离子电池外，在常用蓄电池中，铅酸蓄电池的电压最高，为2.0V；2）价格低廉；3）可制成小至1A·h大至几千安时的各种尺寸和结构的蓄电池；4）高倍率放电性能良好，可用于引擎启动；5）高低温性能良好，可在-40~60℃条件下工作；6）电能效率高达60%；7）易于浮充使用，没有“记忆”效应；1）比能量低，在电动汽车中所占的质量和体积比较大，一次充电行驶里程短；2）使用寿命短；3）充电时间长；4）铅是重金属，存在污染。铅酸蓄电池的特点M+Ni(OH)2→MH+NiOOH(充电反应)阳极：Ni(OH)2+OH--e-→NiOOH+H2O阴极：M+H2O+e-→MH+OH-MH+NiOOH→M+Ni(OH)2(放电反应)负极：MH+OH--e-→M+H2O正极：NiOOH+H2O+e-→Ni(OH)2+OH-2、镍氢电池—运用电动汽车镍氢电池的特点能耐过充过放。4无污染。镍氢电池不含铅、镉等对人体有害的金属。3比功率高。目前商业化的镍氢功率型电池能做到1350W/kg。1循环次数多。目前电动车镍氢动力电池，80%放电深度可循环1000次以上，是铅酸蓄电池的3倍以上。2使用温度范围宽。正常使用温度范围宽-30~55℃；储存温度范围-40~70℃。6无记忆效应。5安全可靠。短路、挤压、针刺、安全阀工作能力、跌落、加热、耐振动等安全性、可靠性试验无爆炸、燃烧现象。7镍氢电池具有无污染、高比能、大功率、快速充放电、耐用性等许多优异特性。与铅蓄电池相比，镍氢电池除具有比能量高、质量轻、体积小、循环寿命长的特点外，还具有以下特点。工作原理电池在充电时，锂离子从正极材料晶格中脱出，通过电解质溶液和隔膜，嵌入到负极中；放电时，锂离子从负极脱出，通过电解质溶液和隔膜，嵌入到正极材料晶格中。在整个充放电过程中，锂离子往返于正负极之间。3、锂离子电池—大规模普及20优点缺点1)工作电压高。锂离子电池工作电压为3.6V，是镍氢和镍镉电池工作电压的3倍。2)比能量高。锂离子电池比能量已达到150W·h/kg，是镍镉电池的3倍，镍氢电池的1.5倍。3)循环寿命长。目前锂离子电池循环寿命已达到1000次以上，在低放电深度下可达几万次，超过了其他几种二次电池。4)自放电率低。锂离子电池月自放电率仅为6%~8%，远低于镍镉电池25%~30%和镍氢电池15%~20%。5)无记忆性。可随时充电，而不会降低电池性能。6)对环境无污染。锂离子电池中不存在有害物质，是名副其实的“绿色电池”。7)能够制造成任意形状。1)成本高。主要是正极材料LiCoO2的价格高，但按单位瓦时的价格计算，已经低于镍氢电池，与镍镉电池持平，但高于铅酸蓄电池。2)必须有特殊的保护电路，以防止过充。2102.燃料种类03.使用类型04.燃料状态05.运行机理氢燃料电池、甲醇燃料电池、乙醇燃料电池直接型燃料电池、间接型燃料电池、再生型燃料电池液体型燃料电池、气体型燃料电池酸性燃料电池、碱性燃料电池.燃料电池01.电解质Click质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、直接甲醇燃料电池、再生型燃料电池、锌空燃料电池、质子陶瓷燃料电池.燃料电池是一种化学电池，基于燃料、氧化剂基础上，发生化学反应时直接将释放出的能量变换为电能。分类方法燃料电池种类06.工作温度低温型（200℃）、中温型（200~750℃）、高温型（750~1000℃）、超高温型（1000℃）0422优点缺点燃料电池的特点1)节能、转换效率高。燃料电池的运转效率约为50%~70%，低功率下的运转效率高，其短时间的过载能力可以达到额定功率的200%，适合于汽车的加速和爬坡。2)排放基本达到零污染。碳氢化合物燃料电池主要生成物质为水、C02、CO等，属于“超低污染”；氢氧燃料电池的反应物只有清洁的水。3)无振动和噪声，寿命长。发生的是电化学反应，过程中没有噪声和机械振动的产生，从而减少机械器件的磨损，延长了使用寿命。4)结构简单，运行平稳。能量转化在静态下完成，结构比较简单，构件的加工精度要求低。1)燃料种类单一。主要是液态氢、气态氢以及碳水化合物经过重整后转换的氢，氢气的产生、存储、保管、运输和灌装或重整，都比较复杂，对安全性要求高。2)要求高质量的密封。燃料电池组中的单体电池间的电极连接时，必须要有严格的密封，否则氢气泄漏会降低氢的利用率并严重影响燃料电池发动机的效率，还会引起氢气燃烧事故。3)价格高。制造成本高，电池价格昂贵。4)需要配备辅助电池系统。通常在燃料电池汽车上还要增加辅助电池，来储存燃料电池富裕的电能和汽车在减速时接受再生制动的能量。质子交换膜燃料电池基本结构：质子交换膜、催化剂层、扩散层、集流板质子交换膜：不仅是一种将阳极的燃料和阴极的氧化剂隔开的隔膜材料，还是电解质和电极活性物质（电催化剂）的基底。电催化剂：为了加快电化学反应速度，气体扩散电极上都含有一定量的催化剂。目前多采用铂催化剂。双极板和流场：作用是分隔反应气体，收集电流，将各个单电池串联起来和通过流场为反应气体进入电极及水的排出提供通道。工作原理2H24H++4e-（阳极）4H++4e-+O22H2O（阴极）2H2+O22H2O（总反应）①导入的氢气通过阳极集流板（双极板）经由阳极气体扩散层到达阳极催化剂层，在阳极催化剂作用下，氢分子分解为带正电的氢离子并释放出带负电的电子，完成阳极反应；②氢离子穿过膜到达阴极，电子在外电路形成电流，通过适当连接可向负载输出电能；③在电池另一端，氧气通过阴极集流板经由阴极气体扩散层到催化剂层。在阴极催化剂的作用下，氧与透过膜的氢离子及来自外电路的电子发生反应生成水，完成阴极反应；④电极反应生成的水大部分由尾气排出，小部分在压力差作用下通过膜向阳极扩散。质子交换膜燃料电池的特点LOGOTEXTHERE质子交换膜燃料电池特点NO.6NO.1NO.2NO.3NO.4NO.5氢气来源广泛，氢是世界上最多的元素，是一种可再生的能源资源，取之不尽，用之不绝。能量转化效率高。通过氢氧化合作用，直接将化学能转化为电能，不通过热机过程，不受卡诺循环的限制。可实现零排放。其唯一的排放物是纯净水（及水蒸气），没有污染物排放，是环保型能源。维护方便。PEMFC内部构造简单，电池模块呈现自然的“积木化”结构，使得电池组的组装和维护都非常方便；也很容易实现“免维护”设计。运行噪声低，可靠性高。PEMFC电池组无机械运动部件，工作时仅有气体和水的流动。发电效率受负荷变化影响很小，非常适合于用作分散型发电装置（作为主机组），也适于用作电网的“调峰”发电机组（作为辅机组）。性能指标℃铅酸电池镍氢电池磷酸铁锂锰酸锂工作电压（V）2.01.23.63.6比能（wh/kg）307014011