新能源汽车电池及管理系统电子教案 1.6 锂离子电池技术分析.docVIP

课题

名称

1.6锂离子电池技术分析

授课时数

2

教学

目标

知识目标：

熟悉锂电池的结构；

了解锂电池的工作原理；

熟悉典型锂电池的结构；

熟悉锂电池的必威体育精装版技术及特点。

能力目标：

能描述锂电池的结构；

能描述锂电池的工作原理；

能描述典型锂电池的结构；

锂电池的必威体育精装版技术及特点。

素质与思政目标：

树立安全意识，6S管理意识；

2.养成关注和自主学习电池新技术的习惯；

3.树立爱护锂离子电池部件的意识。

教学

重点

熟悉锂电池的结构

教学

难点

熟悉锂电池的结构；

教学

方法

讲授法、讨论法

课型

理论

教具（含电教设备）

PPT

授课

后记

教学过程

一、复习旧知（3分钟）

二、导入新课（3分钟）

新能源汽车常用的锂电池有三元锂电池和磷酸铁锂电池。三元锂电池能量密度高被大部分纯电动汽车采用，最典型的车型为特斯拉Model系列车型。磷酸铁锂电池有安全性能好、容量大、寿命长、无污染等优点，以比亚迪纯电汽车为代表，越来越多新能源汽车搭载磷酸铁锂电池，比亚迪公司推出刀片磷酸铁电池后，越来越多的新能源汽车有使用磷酸铁锂电池的意愿，因此，作为新能源汽车维修企业的技术人员，应掌握锂电池技术，能对锂电池的技术进行分析。

讲解新知（20分钟）

（一）锂离子电池单体的类型和结构

（1）锂离子电池的类型

按形状不同常用的有圆柱形、方形、软包电池；按材料不同常用的有三元锂电池和磷酸铁锂电池。

三元锂电池用镍钴铝或镍钴锰做正极材料，磷酸铁锂电池用磷酸铁锂做正极材料。两种电池的负极都是用石墨做负极材料，如下图所示。

三元锂电池单体与磷酸铁锂电池单体外形及区别

（2）锂离子电池单体的基本结构

锂电池单体的基本结构如下图所示。

（3）典型锂离子动力电池组技术分析

1）特斯拉Model3电池组内部结构

特斯拉Model3电池模组

特斯拉Model3电池组高压配电盒

电池单体

2017年下半年开始，特斯拉Model3用21700-4300mAh-3.6V三元锂电池做电芯单体，电池包总容量不同，所搭载的电芯总数不同，总容量80.5kWh长里程版电池由4416个电芯组成电池包。

电池砖（Brick）

特斯拉Model3长里程版电池把46个电芯通过集电器和熔断器相互并联成一块电池砖，整个电池包由96块电池砖构成。

③电池模组

Model3电池模组的构成：21700电池单体→96块电池砖→4个电池模组。

④电池高压热熔断器

Model3电池组高压热熔断器安装在电池组前端PCS（电源转换系统）旁边，

如图所示。高压热熔断器用来保护高压电路，防止电路过载。

电池模组内每节电池还有熔断器连接，以防止单节电池过热影响电池组。

Model3高压热熔断器

比亚迪e5动力电池结构

比亚迪一般磷酸铁锂电池的结构

②比亚迪刀片电池结构

比亚迪汉EV的电池电芯额定电压3.2V，单体能量0.44kWh，电池包额定容量138.5Ah，额定电压为569.6V，整个电池包至少由178块电芯串联组成刀片电池，电芯的长度大约为400~2000mm，电芯按阵列方式排布固定在托盘上，下方有护板，上方有冷却板，如图所示。

刀片磷酸铁锂电池的结构特点：

安全性能增强，能有效通过扎针科学试验；

单位体积能量密度大；

续航里程较长；

电池价格下降。刀片电池的价格比相同容量和功率的电池下降30%以上。

降温工艺性能好。刀片电池比传统磷酸铁锂电池更薄，散热效果更好。

（二）锂电池电池的工作原理

虽然锂离子电池种类较多，但其工作原理大致相同。充电时，锂离子从正极材料中脱嵌，经过隔膜和电解液，嵌入到负极材料中，放电以相反过程进行。

课堂练习（10分钟）

1.描述锂电池的结构；

2.描述锂电池的工作原理；

3.描述典型锂电池的结构；

4.描述锂电池的必威体育精装版技术及特点。

四、课堂考核（10分钟）

1.考核内容描述典型锂电池的结构

2.考核方法教师从每个小组中抽查出2~3名学生进行检验

五、教学小结（5分钟）

1.锂电池的结构；

2.锂电池的工作原理；

3.典型锂电池的结构；

4.锂电池的必威体育精装版技术及特点。

作业：完成课后练习