《动力电池系统》PPT课件

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1、第4章　动力电池系统4.1　动力电池简介4.2　锂离子动力电池4.3　其他电池4.4　动力电池管理系统4.5　动力电池组的使用寿命4.6　动力电池的梯次利用与回收4.1　动力电池简介4.1.1　动力电池的基本结构4.1.2　动力电池的基本参数4.1.3　动力电池分类4.1.1　动力电池的基本结构电池是一种把化学反应所释放的能量直接转变成直流电能的装置。要实现化学能转变成电能的过程，必须满足如下条件：⑴必须把化学反应中失去电子的氧化过程（在负极进行），得到电子的还原过程（在正极进行），分别在两个区域进行。⑵两电

2、极间必须具有离子导电性的物质。⑶化学变化过程中电子的传递必须经过外线路。为满足构成电池的条件，电池需包含以下基本组成部分：正极活性物质、负极活性物质、电解质、隔膜、外壳以及导电栅、汇流体、端子、安全阀等零件。电池基本结构如图4-1所示。图4-1　电池的基本结构4.1.2　动力电池的基本参数(1)端电压和电动势(2)容量(3)内阻(4)能量与能量密度(5)功率与功率密度(6)荷电状态(7)放电深度(8)循环使用寿命(Cycle(9)自放电率(10)输出效率(11)抗滥用能力(12)成本(13)放电制度4.1.2

3、　动力电池的基本参数⑴端电压和电动势端电压：动力电池正极和负极之间的电位差。动力电池在没有负载情况下的端电压叫开路电压。动力电池接上负载后处于放电状态下的电压称为负载电压，又称为工作电压。电池充放电结束时的电压称为终止电压，分为充电终止电压和放电终止电压。图4-2所示为电池的充放电曲线，由图可知电池的充放电结束时都有一个电压极限值，充电时的电压极限值就是充电终止电压；放电时的电压极限值就是放电终止电压。电动势（E）：组成电池的两个电极的平衡电极电位之差。图4-2　电池充放电电压变化曲线(2)容量容量是指电池在

4、一定的放电条件下所能放出的电量，用符号C表示，单位常用或表示。理论容量：假定电池中的活性物质全部参加电池的成流反应所能提供的电量。理论容量可根据电池反应式中电极活性物质的用量，按法拉第定律计算的活性物质的电化学当量精确求出。法拉第定律指出：电流通过电解质溶液时，在电极上发生化学反应的物质的量与通过的电量成正比。数学式表达为理论容量是电池容量的最大极限值，电池实际放出的容量只是理论容量的一部分计算公式。额定容量：也叫标称容量，是指按国家或有关部门规定的标准，保证电池在一定的放电条件（如温度、放电率、终止电压等）

5、下应该放出的最低限度的容量。额定容量是制造厂标明的安时容量，是验收电池质量的重要技术指标。实际容量（C）：在实际应用工作情况下放电，电池实际放出的电量。充满电的电池在一定条件下所能输出的电量，它等于放电电流与放电时间的积分。(3)内阻电流通过电池内部时受到阻力，使电池的工作电压降低，该阻力称为电池内阻。由于电池内阻的作用，电池放电时端电压低于电动势和开路电压。充电时充电的端电压高于电动势和开路电压。电池内阻是化学电源的一个极为重要的参数。它直接影响电池的工作电压、工作电流、输出能量与功率等，对于一个实用的化学

6、电源，其内阻越小越好。电池内阻不是常数，在放电过程中由于活性物质的组成、电解液浓度和温度的变化以及放电时间而变化。电池内阻包括欧姆内阻和电极在电化学反应时所表现出的极化内阻，两者之和称为电池的全内阻。欧姆内阻主要由电极材料、电解液、隔膜的内阻及各部分零件的接触电阻组成。极化内阻是指化学电源的正极与负极在电化学反应进行时由于极化所引起的内阻。它是电化学极化和浓差极化所引起的电阻之和。极化内阻与活性物质的本性、电极的结构、电池的制造工艺有关，尤其与电池的工作条件密切相关，放电电流和温度对其影响很大。(4)能量与能

7、量密度①能量是指电池在一定放电制度下所能释放出的电能，单位常用W·h或kW·h表示。电池的能量分为理论能量和实际能量。②能量密度是指单位质量或单位体积的电池所能输出的能量，相应地称为质量能量密度(W·h/kg)或体积能量密度(W·h/L)，也称为质量比能量或体积比能量。在电动汽车应用方面，电池的质量比能量影响电动汽车的整车质量和续驶里程，而体积比能量影响到电池的布置空间。(5)功率与功率密度①功率是指在一定的放电制度下，单位时间内电池输出的能量，单位为W或kW。②功率密度又称比功率，是单位质量或单位体积电池输

8、出的功率，单位为W/kg或W/L。比功率是评价电池及电池包是否满足电动汽车加速和爬坡能力的重要指标。(6)荷电状态荷电状态（StateofCharge,SOC）描述了电池的剩余电量，其值为电池在一定放电倍率下，剩余电量与相同条件下额定容量的比值。荷电状态值是个相对量，一般用百分比的方式来表示，SOC的取值为：0≤SOC≤100%。(7)放电深度放电深度（DepthofDischarge,DOD）是放