新能源汽车动力蓄电池系统构造与检修 教案-项目三任务3-2 镍氢动力蓄电池认知.docx

课题

任务3-2镍氢动力蓄电池认知

课时

4课时（180min）

教学目标

知识技能目标：

（1）掌握镍氢动力蓄电池的结构及工作原理

（2）掌握镍氢动力蓄电池的特性

（3）能完成镍氢动力蓄电池组的拆卸与检查

素质目标：

（1）培养学生的爱国主义精神和创新精神，立志科技报国

（2）培养学生具备从事汽车行业工作的职业素养和团队协作精神

教学重难点

教学重点：镍氢动力蓄电池的结构及工作原理；镍氢动力蓄电池的特性

教学难点：镍氢动力蓄电池组的拆卸与检查

教学方法

情景模拟法、问答法、理实一体化教学法

教学用具

电脑、投影仪、多媒体课件、教材

教学过程

主要教学内容及步骤

课前任务

【教师】布置课前任务，和学生负责人取得联系，组织学生下载“任务工单——镍氢动力蓄电池认知”，并根据任务工单进行组内分工，同时提醒同学通过超星APP或其他学习软件，收集镍氢动力蓄电池的相关资料，并进行了解

【学生】提前上网观看相关资料，熟悉教材

考勤

【教师】使用超星APP进行签到

【学生】按照老师要求签到

互动导入

【教师】讲述“一辆卡罗拉双擎混合动力汽车出现动力蓄电池单体电压过低、动力蓄电池性能下降的故障”案例，并提出问题

如果你作为一名新入职新能源汽车维护检测人员，现在车间主管安排你完成此任务，你应该如何处理呢？

【学生】聆听、思考、讨论、回答

传授新知

【教师】通过大家的发言，引入新的知识点，讲解镍氢动力蓄电池的结构及工作原理、镍氢动力蓄电池的特性、应用等内容

镍氢动力蓄电池是20世纪90年代发展起来的一种新型电池。它的正极活性物质主要由镍制成，负极活性物质主要由储氢合金制成，是一种碱性蓄电池。镍氢动力蓄电池具有高比能量、高功率、适合大电流放电、可循环充放电、无污染，被誉为“绿色电源”。与铅酸蓄电池相比，镍氢动力蓄电池具有比能量高、质量轻、体积小、循环寿命长的特点。

1．镍氢动力蓄电池的结构

【教师】通过多媒体展示“镍氢动力蓄电池的结构”图片，并进行讲解

镍氢动力蓄电池的正极材料采用球形氢氧化镍，负极板的主要材料是镍的储氢合金。一个完整的单体镍氢动力蓄电池由正极材料、负极材料以及具有保液能力和良好透气性的隔膜、碱性电解液、金属壳体、具有自动密封的安全阀及其他部件组成。

2．镍氢动力蓄电池的工作原理

【教师】通过多媒体播放“镍氢动力蓄电池的工作原理”视频，并进行讲解

镍氢动力蓄电池正极板的活性物质为NiOOH（放电时）和Ni(OH)2（充电时），负极板的活性物质为H2（放电时）和H2O（充电时），电解液采用30%的氢氧化钾溶液，其电化学反应如下：

负极反应式：

正极反应式：

电池总反应式：

镍氢动力蓄电池在充、放电过程中，正、负极板在进行电化学反应时不发生任何中间态的可溶性金属离子，电解液中没有任何组分消耗和生成，因而镍氢动力蓄电池可以做成密封型结构。

3.镍氢动力蓄电池的特性

镍氢动力蓄电池具有能量密度高，与同尺寸镍镉动力蓄电池相比，其容量是镍镉动力蓄电池的1.5～2倍；环境相容性好，无污染；可大电流快速充放电，充放电倍率高；无明显的记忆效应；低温性能好，耐过充放能力强等优点。工作电压与镍镉动力蓄电池相同为1.2V。镍氢动力蓄电池的缺点是自放电率高与寿命短，但也能达到500次循环寿命和国际电工委员会的推荐标准。

1）充电特性

【教师】通过多媒体展示“镍氢动力蓄电池的充电特性曲线”图片，并进行讲解

开始时电压上升较快，然后比较平坦。这是由于Ni(OH)2导电性极差，但充电产物NiOOH导电性是前者的10倍，因而充电刚开始时，电压上升很快。有NiOOH生成后，充电电压上升速率降低，电压变得比较平坦。随着充电过程的进行，当充电容量接近电池的额定容量的75%左右时，储氢合金中的氢原子扩散速度减慢。由于氧在储氢合金中的扩散速度受负极反应速度的限制，以及此时正极开始逐步析出O2，充电电压就再次呈现快速上升的趋势。当充电量超过电池设计容量之后就进入过充电阶段。此时正极析出的O2会在负极储氢合金表面进行还原、去极化，使负极电位正移，电池温度迅速升高，加之镍氢动力蓄电池反应温度系数是负值，因此电池的充电电压就会下降。

2）放电特性

【教师】通过多媒体展示“镍氢动力蓄电池典型的放电性能”图片，并进行讲解

镍氢动力蓄电池工作电压为1.2V，指的是放电电压的平台电压。它是镍氢动力蓄电池的重要性能指标。镍氢动力蓄电池的放电性能随放电电流、温度和其他因素的变化而变化。

3）容量特性

【教师】通过多媒体展示“镍氢动力蓄电池的容量特性”图片，并进行讲解

电池的实际容量受到理论容量的限制，但与实际放电机制和应用工况密切相关。在高倍率即大电流放电条件下，电极的极化增强，内阻增大，放电电压下降很快，电池的能量效率降低，电池的实际容量一般都低于额定容量。相应地，在低倍