《电动汽车与动力电池》第二章

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1、第2章 动力电池的基本概念2.1 蓄电池分类-按电解液种类分类2.2 化学能电能转换基本原理2.3 电池的基本构成2.4 电池及电池组2.5 电池的基本参数2.6 充电方法2.1 蓄电池分类-按电解液种类分类1）碱性电池。碱性电池的电解质主要是以氢氧化钾水溶液为主，如：碱性锌锰电池（俗称碱锰电池或碱性电池）、镉镍电池、氢镍电池等。2）酸性电池。酸性电池主要是以硫酸水溶液为介质，如铅酸蓄电池。3）中性电池。中性电池是以盐溶液为介质，如锌锰干电池、海水激活电池等。4）有机电解液电池。有机电解液电池主要是以有机溶液为介质，如锂离子电池等。2.1 蓄电池分类-按工作性质和储存方式分类1）一次电池。一次

2、电池又称原电池，即不能再充电使用的电池，如锌锰干电池、锂原电池等。2）二次电池。二次电池即可充电电池，如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等。3）燃料电池。燃料电池中，活性材料在电池工作时才连续不断地从外部加入电池，如氢氧燃料电池、金属燃料电池等。4）储备电池。储备电池储存时电极板不直接接触电解液，直到电池使用时，才加入电解液，如镁氯化银电池又称海水激活电池。2.1 蓄电池分类-按电池所用正、负极材料分类1）锌系列电池，如锌锰电池、锌银电池等。2）镍系列电池，如镍镉电池、镍氢电池等。3）铅系列电池，如铅酸电池。4）锂系列电池，如锂离子电池、锂聚合物电池和锂硫电池。5）二氧化锰系列电池，如

3、锌锰电池、碱锰电池等。2.2 化学能电能转换基本原理这就是著名的丹尼尔电池单体反应，如图2-1所示，该反应可以通过控制正、负极的连接状态实现有效控制，使化学能按需转化为有用的电能。2.3 电池的基本构成除了主要组成部分外，电池还常常需要导电栅、汇流体、端子、安全阀等零件。基本构成示意如图2-2所示。2.3 电池的基本构成电池本身可以制成各种形状和结构，如圆柱形、扣式、扁平和方形。不同形状的电池如图2-3所示。2.4 电池及电池组1）电池单体（Cell）。电池单体是指直接将化学能转化为电能的基本装置和基本单元，是构成电池的基本元件，包括电极、隔膜、电解质和外壳等。2）电池（Battery）。电池

4、是指由一个以上的电池单体并联或串联而成，封装在一个物理上独立的电池壳体内，具有独立的正极和负极输出。内燃机汽车上常用的12V或24V启动电池，就是由6片或12片2V的铅酸电池单体串联而成。2.4 电池及电池组3）电池包（Battery Pack）。电池包也常常被称为电池组，是由多块电池通过串联或并联构成的一个存储电能或对外输出电能的部件。通常意义上的电池包还包括动力电池管理系统、电池箱等元器件。对于不包含完整电池管理功能的电池组通常称为电池模块（Battery Module）。4）电池系统（Battery System）电池系统是指由一个以上电池包通过串联或并联构成的具备完善电池管理系统的电能

5、供给系统。 2.5 电池的基本参数-电压1）电动势。电动势是电池在理论上输出能量大小的度量之一。如果其他条件相同，那么电动势越高，理论上能输出的能量就越大。电池的电动势是热力学的两极平衡电极电位之差。2）开路电压。开路电压是指在开路状态下（几乎没有电流通过时），电池两极之间的电势差，一般用C开表示。电池的开路电压取决于电池正负极材料的活性、电解质和温度条件等，而与电池的几何结构和尺寸大小无关。3）额定电压。额定电压也称公称电压或标称电压，指的是在规定条件下电池工作的标准电压。2.5 电池的基本参数-电压4）工作电压。工作电压是指电池接通负载后在放电过程中显示的电压，又称负荷（载）电压或放电电压

6、。在电池放电初始时刻的（开始有工作电流）电压称为初始电压。电池在接通负载后，由于欧姆内阻和极化内阻的存在，电池的工作电压低于开路电压，当然也必然低于电动势。5）放电终止电压。对于所有二次电池，放电终止电压都是必须严格规定的重要指标。放电终止电压也称为放电截止电压，是指电池放电时，电压下降到不宜再继续放电的最低工作电压值。根据电池的不同类型及不同的放电条件，对电池的容量和寿命的要求也不同，由此所规定的放电终止电压也不同。一般而言，在低温或大电流放电时，终止电压规定得低些；小电流长时间或间歇放电时，终止电压值规定得高些。2.5 电池的基本参数-容量电池在一定的放电条件下所能放出的电量称为电池容量，

7、以符号C表示。其单位常用Ah或mAh表示。2.5 电池的基本参数-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。电池内阻不是常数，它在放电过程中根据活性物质的组成、电解液浓度和电池温度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。2.5 电池的基本参数-能量与能量密度电池的能量是指电池在一定放电制度下，电池所能释放出的能量，通常用Wh或kWh表示。电池的能量分为理论能量

8、和实际能量。（1）理论能量假设电池在放电过程中始终处于平衡状态，其放电电压保持电动势（E）的数值，而且活性物质的利用率为100%，即放电容量为理论容量，则在此条件下电池所输出的能量为理论能量（2）实际能量实际能量是指电池放电时实际输出的能量。它在数值上等于电池实际放电电压、放电电流与放电时间的积分2.5 电池的基本参数-功率与功率密度（1）功率电池的功率是指电池在一定的放电制度下，单位时间内电池输出的能量，单位为瓦（W）或千瓦（kW）。（2）功率密度单位质量或单位体积电池输出的功率称为功率密度，又称比功率，单位为W/kg或W/L。比功率的大小，表征电池所能承受的工作电流的大小，电池比功率大，表