介绍动力电池的类型、关键性能指标
新能源汽车论文新能源汽车动力电池简介及发展趋势(一)
新能源汽车论文新能源汽车动力电池简介及发展趋势(一)新能源汽车动力电池是指供给电动汽车驱动的核心部件，是电动汽车性能的关键所在。
本文将从以下几个方面介绍新能源汽车动力电池的背景、性能、发展趋势等方面。
一、背景介绍新能源汽车动力电池由于其能够降低汽车尾气排放及油耗，以及为环境保护作出的贡献，越来越受到各国政府和消费者的青睐，市场需求日益增加。
因此，在新能源汽车的发展过程中，动力电池的技术研发和产业化已成为了新能源汽车发展的重要一环。
二、性能介绍新能源汽车动力电池的性能通常包括能量密度、功率密度、循环寿命、安全性、成本等方面。
其中，能量密度和功率密度是衡量电池性能的两个重要指标，能量密度指单位体积或质量的电池储存能量的大小，功率密度则表示电池的输出功率，两者关系紧密，高能量密度和功率密度是电动汽车具备高速行驶、快速加速和远程驾驶等方面的基本保障；循环寿命指电池的使用寿命，也是衡量其经济性和环境性能的关键所在；安全性在电动汽车中非常重要，因此，在电池的设计、生产和使用过程中必须考虑切实保障其安全使用；成本则是考虑在市场竞争中保持价格竞争力的重要关键。
三、发展趋势目前，新能源汽车动力电池技术的发展正逐渐趋于成熟，同时，由于国家政策的支持和市场需求的推动，电动汽车已经进入了高速发展的阶段，未来还将继续迈向更具规模和市场化的发展。
在这种背景下，新能源汽车动力电池的发展趋势主要集中在以下几个方面：一是提高电池的能量密度和功率密度，并提高电池安全性和可靠性，使其更加符合市场需求；二是降低电池的成本，尽快实现规模化生产和市场竞争；三是增强电池的可循环性和使用寿命，以更好地满足消费者需求；四是运用先进技术提高电池的性能，如材料和加工技术的创新，以及人工智能和物联网技术的应用等，提高电池性能、增强应用场景和提高充电效率等。
总之，新能源汽车动力电池作为电动汽车性能的最重要组成部分之一，其优秀性能将对电动汽车的推广和应用起到积极的推动作用。
新能源汽车中的动力电池技术应用教程
新能源汽车中的动力电池技术应用教程动力电池是新能源汽车的关键组件之一，直接影响着车辆的续航里程、性能表现和安全性。
本文将为大家介绍新能源汽车中的动力电池技术应用教程，以帮助读者更好地了解动力电池的原理、选择和维护。
一、动力电池的原理动力电池是储存和释放电能的装置，广泛应用于电动汽车、混合动力汽车等场景。
其主要原理是通过化学反应将电能转化为化学能进行储存，并在需要时将化学能转化为电能供给电动汽车使用。
动力电池的最常见类型是锂离子电池，因其具有高能量密度、长寿命和高性能而受到广泛采用。
锂离子电池由正极、负极、电解液和隔膜组成，其中正负极通过化学反应储存和释放锂离子来产生电能。
二、动力电池的选择1. 能量密度：能量密度是指单位体积或单位重量内所蕴含的电能量。
一般而言，能量密度越高，汽车的续航里程就越长。
因此，在选择动力电池时，应该考虑其能量密度是否符合需求。
2. 循环寿命：循环寿命是指动力电池经过多少次充放电循环后能够保持一定容量。
循环寿命长的电池，使用时间更长，换电成本更低。
因此，循环寿命也是选择动力电池时需要关注的重要指标。
3. 安全性：由于动力电池中存在化学物质和高能量电流，安全性是选择动力电池时需要考虑的重要因素。
优质的动力电池应该具备防火、防爆和过充过放保护等功能。
4. 成本：成本是选择动力电池时考虑的重要因素之一。
随着技术的不断发展和市场规模的逐渐扩大，动力电池的价格逐渐下降，但仍需要根据需求和预算选择合适的电池。
三、动力电池的维护1. 充电管理：动力电池的充电管理对于延长电池寿命和确保车辆安全至关重要。
应该选择合适的充电设备进行充电，避免过度充电或过快充电，同时要定期检查充电设备的性能，确保其正常工作。
2. 温度控制：动力电池的温度对电池性能和寿命有着重要影响。
过高或过低的温度会导致电池容量下降和寿命缩短，因此应该注意车辆停放环境的温度控制，并确保车辆在适宜的温度范围内运行。
3. 定期检查：定期检查动力电池的状态和性能是保证车辆安全和电池寿命的重要措施。
动力电池基础知识
System Hardware
Electronics Hardware • Over-Voltage protection • Over-Temperature • Cell balancing circuitry Electrical Hardware • Fusing for over-current • Contactors Mechanical Hardware • Optimum thermal
超级电容器和电解电容器的主要结构
13
一、动力电池基础知识
（2）超级电容器特性优点
超级电容器作为一种新型储能器件，兼具电池和传统电容器的优点，具体 如下：
• 可储存巨大的能量，容量达几法拉级甚至数千法拉；其存储的能量E=1/2CU2（
C：器件的电容量；U：器件的端电压）。 • 环境友好，无需采用污染性物质为原料； • 免维护，长时间放置不失效，即使几年不用仍可保留原有的性能指标。 • 超级电容器充放电速度快（根据容量的不同为几秒~几分钟），可以在瞬间释
• 使用寿命长 正常使用条件下，可循环使用1500个充放电周期，容量在80%以上。 • 比能量大 高能量密度，使电池重量轻、体积小，更易用于小型用电设备。 • 使用安全可靠 没有游离的金属锂，电池使用更安全。 • 工作电压高 工作电压高达3.7V，大约是镍镉或镍氢电池的3倍，可减小电池的使用
数量。 • 电化学特性稳定 • 自放电小 • 无记忆效应 • 无污染
• 隔膜 材质：单层PE（聚乙烯）或者三层复合PP（聚丙烯） +PE+PP 厚度：单层一般为0.016～0.020mm 三层一般为0.020～0.025mm
动力电池性能参数
动力电池性能参数一、电性能(1) 电动势电池的电动势，又称电池标准电压或理论电压，为电池断路时正负两极间的电位差。
电池的电动势可以从电池体系热力学函数自由能的变化计算而得。
(2) 额定电压额定电压(或公称电压)，系指该电化学体系的电池工作时公认的标准电压。
例如，锌锰干电池为1.5V ，镍镉电池为1.2V ，铅酸蓄电池为2V ，锂离子电池为(3) 开路电压电池的开路电压是无负荷情况下的电池电压。
开路电压不等于电池的电动势。
必须指出，电池的电动势是从热力学函数计算而得到的，而电池的开路电压则是实际测量出来的。
(4) 工作电压系指电池在某负载下实际的放电电压，通常是指一个电压范围。
例如，铅酸蓄电池的工作电压在2V 〜1.8V ;镍氢电池的工作电压在 1.5V〜1.1V ;锂离子电池的工作电压在 3.6V〜2.75V。
(5) 终止电压系指放电终止时的电压值，视负载和使用要求不同而异。
以铅酸蓄电池为例：电动势为2.1V，额定电压为2V，开路电压接近2.15V，工作电压为2V〜1.8V，放电终止电压为1.8V〜1.5V( 放电终止电压根据放电率的不同，其终止电压也不同)。
(6) 充电电压系指外电路直流电压对电池充电的电压。
般的充电电压要大于电池的开路电压，通常在一定的范围内。
例如，镍镉电池的充电压在1.45V〜1.5V ;锂离子电池的充电压在4.1V〜4.2V ;铅酸蓄电池的充电压在2.25V〜2.5V。
(7) 内阻蓄电池的内阻包括：正负极板的电阻，电解液的电阻，隔板的电阻和连接体的电阻等。
a. 正负极板电阻目前普遍使用的铅酸蓄电池正、负极板为涂膏式，由铅锑合金或铅钙合金板栅架和活性物质两部分构成。
因此，极板电阻也由板栅电阻和活性物质电阻组成。
板栅在活性物质内层，充放电时，不会发生化学变化，所以它的电阻是板栅的固有电阻。
活性物质的电阻是随着电池充放电状态的不同而变化的。
当电池放电时，极板的活性物质转变为硫酸铅(PbSO4) ，硫酸铅含量越大，其电阻越大。
动力电池燃料电池相关技术指标测试方法
动力电池燃料电池相关技术指标测试方法动力电池和燃料电池是新能源汽车的重要组成部分，其性能与可靠性直接关系到车辆的续航里程和安全性。
在产品研发、生产过程中，对电池的性能进行准确可靠的测试，是确保电池质量的关键。
一、动力电池的相关技术指标测试方法1.续航里程：续航里程是衡量电池运行能力的一个重要指标。
测试方法可以通过在实际道路条件下驱动电池汽车，以消耗电池能量至电池达到安全极限为止，记录行驶里程并计算。
同时，还可以通过在实验室条件下模拟不同工况，使用标准化的测试方法，例如美国EPA的电动汽车续航工况测试，来评估电池的续航能力。
2.容量：容量是电池储存能量的能力，通常以容量的百分比来表示。
测试方法可以使用恒定电流法，将电池放电至电压达到设定值，同时记录放电的时间来计算电池的容量。
3.充放电效率：充放电效率是电池充放电能量之比，也是电池维持有效能量的能力。
测试方法可以使用交流充放电法，通过测量电池在充放电过程中的电流和电压变化，计算电池的充放电效率。
4.快速充电能力：快速充电能力是指电池在较短时间内能够充满电的能力。
测试方法可以使用直流充电法，用一定的电流进行充电，记录充电时间，并计算电池的快速充电能力。
5.循环寿命：循环寿命是电池经过多次充放电循环后，其性能衰减或失效的次数和循环次数。
测试方法可以使用标准化的循环测试，例如国际电动车技术发展论坛的动力电池循环测试规程，通过反复进行充放电循环来评估电池的循环寿命。
二、燃料电池的相关技术指标测试方法1.效率：燃料电池的效率是指燃料转化为电能的比例。
测试方法可以使用恒定负载法，将燃料电池连接到负载电阻上，测量电流和电压来计算燃料电池的效率。
2.压降：压降是指燃料电池端电压在单位负载电流下的降低量。
测试方法可以使用恒定电流法，通过将燃料电池连接到负载电阻上，测量电流和电压变化来计算燃料电池的压降。
3.气体纯度：气体纯度是指进入燃料电池的燃料和氧气的纯度。
测试方法可以使用气体分析仪，通过测量燃料和氧气中杂质的浓度来评估气体纯度。
镍钴锰酸锂动力电池与三元锂离子电池性能对比
镍钴锰酸锂动力电池与三元锂离子电池性能对比一、介绍近年来，随着电动汽车市场的快速发展，动力电池作为电动汽车的关键部件之一备受关注。
镍钴锰酸锂动力电池和三元锂离子电池作为当下最主流的电池技术，在电动汽车领域中被广泛应用。
本文将对这两种电池的性能进行对比分析，以探讨它们的优劣势和特点。
二、电池结构与原理1. 镍钴锰酸锂动力电池镍钴锰酸锂（NCM）动力电池是一种以锂离子为媒介的电池，其正极材料常由镍、钴、锰等金属元素的化合物组成。
其结构包括正极、负极、电解质、隔膜和集流体等核心组件。
2. 三元锂离子电池三元锂离子电池以锂离子为媒介，其正极材料通常由镍、钴和锂组成。
与镍钴锰酸锂电池相比，三元锂离子电池的正极材料不含锰元素。
其结构与镍钴锰酸锂电池类似，由正极、负极、电解质、隔膜和集流体等组成。
三、性能对比1. 性能指标对比（1）容量密度：镍钴锰酸锂电池具有较高的容量密度，能够提供更长的行驶续航里程。
而三元锂离子电池的容量密度虽然相对较低，但由于其重量轻，可以提高整车的能效。
（2）循环寿命：三元锂离子电池的循环寿命相对较长，可以进行更多次的充放电循环，使用寿命较长。
而镍钴锰酸锂电池在循环寿命上稍逊一筹。
（3）安全性：由于其正极材料的特性，三元锂离子电池具有较好的安全性能。
而镍钴锰酸锂电池在高温及过充、过放等情况下，存在一定的安全隐患。
2. 应用领域对比（1）电动汽车：目前，动力电池主要应用于电动汽车领域。
镍钴锰酸锂电池因具有较高的能量密度，适合在长途行驶和大型电动汽车中使用。
而三元锂离子电池因其安全性能较好，适合在小型电动汽车和混合动力汽车中应用。
（2）储能系统：电池作为现代储能系统的重要组成部分，在能源储备方面扮演着重要角色。
镍钴锰酸锂电池具有较高的能量密度，适合用于大规模储能系统。
而三元锂离子电池因具有较长的循环寿命，适合用于家庭和商业储能系统。
四、发展趋势随着电动汽车市场的不断扩大，动力电池技术也在不断进步和创新。
6 电池的分类及性能指标
课题一 电池的分类及性能指标
二、电池的性能指标
9．使用寿命 使用寿命是指电池在规定条件下的有效寿命期限。电池发生内部短路或损坏而不能使用， 以及容量达不到规范要求时电池使用失效，这时电池的使用寿命终止。 电池的使用寿命包括使用期限和使用周期。使用期限是指电池可供使用的时间，包括电 池的存放时间。使用周期是指电池可供重复使用的次数。 除此之外，成本也是一个重要的指标，电动汽车发展的瓶颈之一就是电池价格高。
3．充放电效率高 电池中能ห้องสมุดไป่ตู้的循环必须经过充电—放电—充电的循环，高的充放电效率对保证整车效率 具有至关重要的作用。
课题一 电池的分类及性能指标
三、电动汽车对动力电池的要求
4．相对稳定性好 电池应当在快速充放电和充放电过程变工况的条件下保持性能的相对稳定，使其在动力 系统使用条件下能达到足够的充放电循环次数。 5．使用成本低
课题一 电池的分类及性能指标
二、电池的性能指标
6．输出效率 动力电池作为能量存储器，充电时把电能转化为化学能储存起来，放电时把电能释放出 来。在这个可逆的电化学转换过程中，有一定的能量损耗。通常用电池的容量效率和能 量效率来表示。 容量效率是指电池放电时输出的容量与充电时输入的容量之比；能量效率是指电池放电 时输出的能量与充电时输入的能量之比。 7．自放电率
课题一 电池的分类及性能指标
一、电池的种类
2．物理电池 物理电池是利用光、热、物理吸附等物理能量发电的电池，如太阳能电池、超级电容器、 飞轮电池等。 3．生物电池 生物电池是利用生物化学反应发电的电池，如微生物电池、酶电池、生物太阳电池等。 迄今已经实用化的车用动力蓄电池有传统的铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离 子电池。在物理电池领域中，超级电容器也应用于电动汽车中。生物燃料电池在车用动 力中应用前景也十分广阔，以氢为燃料的燃料电池和氧化物燃料电池的研发已进入重要 发展阶段。
新能源动力电池技术
3.生物电池
• 生物电池（bio-fuel cells），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于太阳能，是绿色植物和光合细 菌通过光合作用转化而来的）。
• 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。如微生物电池、酶电池、生物太 阳电池等。
• (4)镍镉电池可重复500次以上的充放电，非常的经济
镍镉电池的缺点
• (1)镍镉电池有记忆效应,记忆效应使得电池的性能不能得到充分发 挥.
• (2)使用寿命较短以及易发生爆炸等致命的缺点。
• (3)镉是有毒的物质,一旦泄漏会污染生态环境。
镍氢电池
• 镍氢电池是二十世纪九十年代发展起来的一种新型绿色电池，具有高能量、 长寿命、无污染等特点，因而成为世界各国竞相发展的高科技产品之一。
• 动力电池系统是整车的能量源，为整车提供驱动电能。 电池系统的体积、形状和技术参数会影响电动汽车的行 驶性能，是纯电动汽车最重要的子系统之一。
纯电动汽车要求电动电池具有以下性能特点： • 1.能量密度高，以提高运行效率和续航里程。 • 2.输出功率密度高，以满足驾驶性能要求。 • 3.工作温度范围宽广，以满足夏季高温和冬季低温的运行需要。 • 4.循环寿命长，保证电池的使用年限和行驶总里程。 • 5.无记忆效应，以满足车辆在使用时常处于非完全放电状态下的充电需要。 • 6.自放电率小，满足车辆较长时间的搁置需求。 • 7.安全性好，可靠性高以及可循环利用。
外壳和盖子
在没有特别说明下，外壳和盖子 为ABS树脂
提供电池正负极组合栏板放置的空间；具有足 够的机械强度可承受电池内部压力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
新能源汽车发展得如火如荼的今天，相信大家都对纯电动汽车的商家如数家珍，比如国外品牌比较出名的有特斯拉电动汽车、宝马i3等、国内新能源汽车有号称电动汽车领头羊的比亚迪纯电动汽车、还有吉利纯电动汽车及奇瑞电动汽车等。
但是，电动汽车最为关键的核心部件——动力电池，大家又了解多少呢？
关于动力电池，由于内容比较多，我们这里先介绍动力电池的类型、关键性能指标以及三种典型动力电池。
1、动力电池的类型
从系统的角度来说，电池分为化学电池、物理电池和生物电池三大类。
对于我们比较熟悉的化学电池，则是按正负极材料分为锌锰电池系列、镍镉镍氢系列、铅酸系列、锂电池系列等，也就是铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等目前车辆比较常用的动力电池。
另外，物理电池是利用光、热、物理吸附等物理能量发电的电池，如太阳能电池、超级电容器、飞轮电池等。
生物电池是利用生物化学反应发电的电池，如微生物电池、酶电池、生物太阳电池等。
2、动力电池的关键性能指标
电池的性能指标主要有电压、容量、内阻、能量、功率、输出效率、自放电率、使用寿命等，根据电池种类不同，其性能指标也有差异。
这么多个性能指标，我们这里暂且介绍一下电压、容量、能量以及功率。
电压
首先，我们介绍一下电池的电压，因为可以电池的电压的大小，判断我们的电池的电量状态。
所以电池电压是非常关键的一个性能指标，那么电压分为端电压、开路电压、额定电压、充电终止电压和放电终止电压。
这么多电压我们看一下是什么意思。
那么工作电压与开路电压的关系又是什么呢？在电池放电工作状态下，当电流流过电池内部时，需要克服电池的内阻所造成阻力，故工作电压总是低于开路电压，充电时则与之相反。
锂离子电池的放电工作电压在3.6V左右。
容量
电池在一定的放电条件下所能放出的电量称为电池的容量。
常用单位为安培小时，它等于放电电流与放电时间的乘积。
可以分为理论容量、实际容量、标称容量和额定容量等。
例如，锂离子电池规定在常温、恒流(1C)、恒压(4.2V)控制的充电条件下，充电3h、再以0.2C放电至2.75V时，所放出的电量为其额定容量。
能量
电池的能量是指在一定放电制度下，电池所能输出的电能，单位是Wh或kWh。
它影响电动汽车的行驶距离。
能量分为理论能量、实际能量、比能量和能量密度。
比能量也称质量比能量，是指电池单位质量所能输出的电能，单位是Wh/kg，常用比能量来比较不同的电池系统，影响电动汽车整车质量和续驶里程的重要指标。
而能量密度也称体积比能量，是指电池单位体积所能输出的电能，单位是Wh/L，则影响蓄电池的布置空间。
功率
电池的功率是指电池在一定放电制度下，单位时间内所输出能量的大小，单位为W或kW。
电池的功率决定了电动汽车的加速性能和爬坡能力。
比功率是影响电动汽车加速和爬坡能力等动力性的重要指标，而且需要注意的是：与蓄电池放电深度DOD密切相关，在表示蓄电池比功率时要指出蓄电池DOD。
3、典型动力电池介绍
鉴于上述那么多种动力电池，我们挑选三种车辆比较常见或常用的动力电池来介绍
铅酸动力电池
铅酸蓄电池自1859年发明以来，其使用和发展已有100多年的历史，广泛用作内燃机汽车的起动动力源。
电动汽车用铅酸蓄电池要用于给电动汽车提供动力，它的主要发展方向是提高比能量，增大循环使用寿命。
铅酸蓄电池作为纯电动汽车动力电源在比能量、深放电循环寿命、快速充电等方面均比镍氢电池、锂离子电池差，不适合于电动轿车。
但由于其价格低廉，国内外将它的应用定位在速度不高、路线固定、充电站设立容易规划的车辆和作为起动机和电子电器设备的电源。
目前一般用于高尔球场的转用车或者低速电动汽车上，例如：力帆320e、唐骏王子、道爵开拓者、宏瑞h3等。
镍氢动力电池
德国Varta公司开发的超高功率镍氢电池(HEV-10 UHP cells)功率密度已达到1000W/kg，但其比能量仅为40Wh/kg。
法国Saft公司的4/5SF型
(Φ41mm×93mm)高功率镍氢电池容量为14Ah，比能量为47Wh/kg，80%充电态对应的比功率为900 W/kg，体积比功率达2500W/l。
我国也有很多单位一直从事混合动力汽车用镍氢电池的研究(90年代初)。
中科院上海微系统与信息技术研究所长期从事镍氢电池及相关材料的研究和开发，北京有色总院、中山电池公司、湖南神舟科技、春兰集团、鞍山三普等单位均从不同角度做过大量积极有益的工作，取得了很大的进展。
目前占世界民用电池市场的22%。
镍氢电池多用于混合动力客车，如东风、五洲龙等。
锂离子动力电池
按照锂离子电池正极的材料不同，可以分为锰酸锂离子电池、磷酸铁锂离子电池、镍钴锂离子电池或镍钴锰锂离子电池；
按照锂离子电池外形形状，可以分为方形锂离子电池和圆柱形锂离子电池、纽扣锂离子电池以及薄膜离子电池。
锂离子电池有许多显著特点，它的优点主要表现为：
(1) 工作电压高。
锂离子电池工作电压为3.6V，是镍氢和镍镉电池工作电压的3倍。
比能量高。
锂离子电池比能量已达到150Wh/kg，是镍镉电池的3倍，镍氢电池的1.5倍。
(2) 循环寿命长。
目前锂离子电池循环寿命已达到1000次以上，在低放电深度下可达几万次，超过了其它几种二次电池。
自放电率低。
锂离子电池月自放电率仅为6~8%，远低于镍镉电池(25~30%)和镍氢电池(15~20%)。
(3) 无记忆性。
可以根据要求随时充电，而不会降低电池性能。
对环境无污染。
锂离子电池中不存在有害物质，是名副其实的“绿色电池”。
能够制造成任意形状。
那么将锂离子电池的优点发挥到淋漓尽致的代表，应该非特斯拉莫属了。
锂离子电池也有一定不足，主要表现在：
(1) 成本高。
主要是正极材料LiCoO2的价格高，但按单位瓦时的价格来计算，已经低于镍氢电池，与镍镉电池持平，但高于铅酸蓄电池。
(2) 必须有特殊的保护电路，以防止过充。
最后，将与镍镉(Ni/Cd)、镍氢(Ni/MH)电池相比，锂离子电池的主要特点总结如下：。