学习情境一 电池基础知识探索.pptx

学习情境一电池基础知识探索

;学习目标：;学习任务1探究电池的发展现状;知识准备：

动力电池是新能源汽车的主要能量来源，其技术历经了多次材料体系的变迁。每一次动力电池材料体系的变化都会带来电动车辆的一次发展高潮。最早的铅酸电池技术带来了20世纪初第一次电动汽车研发和应用高潮，20世纪80年代镍氢电池技术突破带来了混合动力电动汽车的产业化，20世纪90年代出现的锂离子电池带来了现在以纯电驱动为主的新能源汽车研发和示范应用新纪元。

;问题引导1：电池的发展历史是怎样的？

;问题引导2：电池的发展现状是怎样的？;电池的发展现状

目前用于电动汽车的动力电池主要有镍氢电池和锂离子电池，其中镍氢电池以充放电倍率大、无环境污染等优点在混合动力（电动）汽车上得到了广泛应用；锂离子电池推出以后，以工作电压平台高、能量密度高（理论比容量达到3860mAH/g）、无环境污染、工作温度范围宽广、自放电率低、无记忆效应、充放电效率高、寿命长等优点，得到人们的广泛认同，成为新一代电动汽车的理想动力源。;锂离子电池按照正极材料不同又分为钴酸锂电池、锰酸锂电池、磷酸亚铁锂电池、锂聚合物电池、三元材料锂电池。早期研发的钴酸锂电池和镍酸锂电池由于含钴和镍，成本较高，而且还存在稳定性不好等缺点，发展遇到瓶颈。最近几年研发的锰酸锂电池和磷酸亚铁锂电池技术有了较大较大进展，解决了不稳定、易爆炸的安全问题，得以在电动汽车进行大量应用。北京奥运会、上海世博会、广州亚运会中分别有50辆、60辆、35辆纯电动客车使用锰酸锂电池作为动力系统；北汽福田公司生产的8吨环卫清洁卡车，以及北京无轨电车均采用锰酸锂电池和磷酸亚铁锂电池作为动力源；而国内大多数汽车厂家研发的电动汽车，如比亚迪公司的E6纯电动出租车、杭州众泰的2008EV及5008EV、江淮汽车的同悦纯电动轿车，长安汽车的奔奔MINI纯电动轿车、奇瑞的S18纯电动轿车等均采用磷酸亚铁锂电池作为动力系统；其中比亚迪公司的E6纯电动出租车，杭州众泰2008EV及5008EV和江淮汽车的同悦纯电动轿车已实现小批量生产，并投入示范运行。;;学习任务2探究电池的常用类型;知识准备：

电池（Battery）是指盛有电解质溶液和金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的部分空间，能将化学能转化成电能的装置。具有正、负极之分。随着科技的进步，电池泛指能产生电能的小型装置。

蓄电池是新能源汽车的动力源泉。目前，制约新能源汽车发展的关键因素是动力电池不理想。电池从广义上讲主要可分为化学电池、物理电池和生物电池三大类，其中化学电池和物理电池已经应用于量产的新能源汽车中，而生物电池则被视为未来新能源汽车动力电池的重要发展方向之一。蓄电池按电池原理分类如图1-1所示。;;问题引导1：什么是生物电池？它的分类、特点和用途有哪些？;一、生物电池

生物电池是指将生物质能直接转化为电能的装置（生物质蕴涵的能量绝大部分来自太阳能，是绿色植物和光合细菌通过光合作用转化而来的），如图1-2所示。从原理上来讲，生物质能能够直接转化为电能主要是因为生物体内存在与能量代谢关系密切的氧化还原反应。这些氧化还原反应彼此影响、互相依存、形成网络，进行生物的能量代谢。;;（一）生物电池的分类;;;（二）生物电池的特点;（三）生物电池的用途;;;图1-3生物电池在航空航天上的应用;问题引导2：什么是物理电池？它的分类、特点和用途有哪些？;;;1.飞轮储能装置

飞轮储能装置是20世纪90年代才提出的新概念电池，它突破了化学电池的局限，实现了用物理方法储能。众所周知，当飞轮以一定角速度旋转时，它就具有一定的动能，飞轮储能装置正是以其动能转换成电能的，高技术型的飞轮用于储存电能，很像标准电池。

飞轮储能装置中有一个电机，充电时该电机以电动机的形式运转，在飞轮的带动下对外输出电能，完成机械能到电能的转换。当飞轮储能装置发出电时，飞轮转速逐渐下降，飞轮储能装置的飞轮是在真空环境下运行的，转速极高。飞轮储能装置的结构如图1-5所示。;（1）飞轮储能装置的特点

1）飞轮储能装置兼顾化学电池、燃料电池和超导电池等储能装置的优点，主要表现在如下几个方面：

①能量密度高：储能密度可达100～200W·h/kg，功率密度可达5000～10000W/kg。

②能量转换效率高：转换效率高达90%。

③体积小、重量轻：飞轮直径约20cm，总重在十几千克左右。

④工作温度范围宽：对环境温度没有严格的要求。

⑤使用寿命长：不受重复深度放电影响，能够循环几百万次运行，预期寿命20年以上。

⑥低损耗、低维护：磁悬浮轴承和真空环境使其机械损耗可以被忽略，系统维护周期长。;2）飞轮储能装置的缺点主要有以下几个方面：

①由于在实际工作中，飞轮的转速可达40000～50000r/min，一般金属制成的飞轮