新能源汽车锂离子电池课程教学设计.doc
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1、新能源汽车锂离子电池课程教学设计一、任务引入 (时间: 5分钟)【知识回顾】 1.镍氢电池的结构原理及特点 2.镍氢电池的充放电特性。【任务分析】本次课学习内容包括锂离子电池的结构、原理和主要材料及充放电特性和优缺点。【目标要求】1.了解锂电池的类2.掌握锂电池的结构和工作原理3.了解锂电池正负极材料【教学活动设计】教师活动:创设情境,展示教具;学生活动:体会场景,感知实物。二、知识准备 (时间:40分钟)【相关知识】1.导入新课 锂离子电池是1990年由日本索尼公司首先推向市场的新型高能蓄电池,是目前世界上最新一代的充电电池。与其他蓄电池相比,锂离子电池具有电压高、比能量高、充放电寿命长、无
2、记忆效应、无污染、快速充电、自放电率低、工作温度范围宽和安全可靠等优点,它已成为未来电动汽车较为理想的动力电池。下面我们起进入锂离子电池的学习。2. 讲授新知识引导问题 :锂离子电池的结构特点及使用情况?教学开展:设置问题引导学生自学,并答疑提问和学生一起总结。一、锂电池简介锂离子电池:是一种二次电池(充电电池),它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中,Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电时,Li+从正极脱嵌,经过电解质嵌入负极,负极处于富锂状态;放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极,是现代高性能电池的代表。二、锂离子电池的分类(1)按照锂离子电池外形形
3、状,可以分为方形锂离子电池和圆柱形锂离子电池。(2)按照锂离子电池所用电解质材料不同,可以分为聚合物锂离子电池和液态锂离子电池。(3)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。第一代车用锂离子电池是锰酸锂离子电池,成本低,安全性较好,但循环寿命欠佳,在高温环境下循环寿命更短,高温时会出现锰离子溶出的现象。第二代是具有美国专利的磷酸铁锂离子电池,是锂离子电池的发展方向,由于原材料价格低且磷、铁、锂的资源丰富,且工作电压适中,充放电特性好,高放电功率,可快速充电且循环寿命长,高温和高热稳定性好,储能特性强,完全无毒。三、锂离子电池的结
4、构锂离子电池由正极、负极、隔板、电解液和安全阀等组成。圆柱形锂离子电池结构如图P96所示。四、锂离子电池的工作原理 锂离子电池正极材料采用锂化合物LiCoO2、LiNiO2或LiMn2O4,负极采用锂-碳层间化合物LixC6,电解液为有机溶液。锂离子电池的工作原理,电池在充电时,锂离子从正极材料的晶格中脱出,通过电解质溶液和隔膜,嵌入到负极中;放电时,锂离子从负极脱出,通过电解质溶液和隔膜,嵌入到正极材料晶格中。在整个充放电过程中,锂离子往返于极之间。充电时:xLi + xe + 6C LixC6放电时:LixC6 xLi + xe + 6C 锂离子电池以碳素材料为负极,以含锂的化合物作正极,
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