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1、规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院第第2章章电动汽车用动力电池电动汽车用动力电池 2.1 2.1 概述概述2.2 2.2 铅酸蓄电池铅酸蓄电池2.3 2.3 镍氢电池镍氢电池2.4 2.4 锂离子电池锂离子电池2.5 2.5 燃料电池燃料电池2.6 2.6 太阳能电池太阳能电池2.7 2.7 其它动力电池其它动力电池新能源汽车技术 第 1 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL
2、OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.1电池分类电池分类电池可以分为化学电池、物理电池和生物电池三大类。电池可以分为化学电池、物理电池和生物电池三大类。1化学电池化学电池化学电池是利用物质的化学反应发电。化学电池是利用物质的化学反应发电。化学电池按工作性质分为原电池、蓄电池、燃料电池和储备化学电池按工作性质分为原电池、蓄电池、燃料电池和储备电池。电池。1）原电池）原电池原电池又称一次电池，是指电池放电后不能用简单的充电方原电池又称一次电池，是指电池放电后不能用简单的充电方法使活性物质复原而继续使用的电池，如锌法使活性物质复原而继续使用的电池，如锌二氧
3、化锰干电池二氧化锰干电池、锂锰电池、锌空气电池、一次锌银电池等。、锂锰电池、锌空气电池、一次锌银电池等。新能源汽车技术 第 2 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.1电池分类电池分类2）蓄电池）蓄电池蓄电池又称二次电池，是指电池在放电后可通过充电的方法蓄电池又称二次电池，是指电池在放电后可通过充电的方法使活性物质复原而继续使用的电池，而这种充放电可以达数十使活性物质复原而继续使用的电池，而这种充放电可以达数十次到上千次循环。如铅酸蓄电池、镍
4、镉电池、镍氢电池、锂离次到上千次循环。如铅酸蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池等。子电池等。3）燃料电池）燃料电池燃料电池又称连续电池，是指参加反应的活性物质从电池外燃料电池又称连续电池，是指参加反应的活性物质从电池外部连续不断地输入电池，电池就连续不断地工作而提供电能。部连续不断地输入电池，电池就连续不断地工作而提供电能。如质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融如质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷酸燃料电池、熔融碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、直接甲醇燃料电池、碳酸盐燃料电池、固体氧化物燃料电池、直接甲醇燃料电池、再生型燃料电池等。再生型燃料电池等。新能源汽车技术 第
5、 3 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.1电池分类电池分类4）储备电池）储备电池储备电池是指电池正负极与电解质在储存期间不直接接触，储备电池是指电池正负极与电解质在储存期间不直接接触，使用前注入电解液或者使用其它方法使电液与正负极接触，此使用前注入电解液或者使用其它方法使电液与正负极接触，此后电池进入待放电状态，如镁电池、热电池等。后电池进入待放电状态，如镁电池、热电池等。化学电池按电解质分为酸性电池、碱性电池、中性电池、有化学电池按电解
6、质分为酸性电池、碱性电池、中性电池、有机电解质电池、非水无机电解质电池、固体电解质电池等。机电解质电池、非水无机电解质电池、固体电解质电池等。化学电池按电池的特性分为高容量电池、密封电池、高功率化学电池按电池的特性分为高容量电池、密封电池、高功率电池、免维护电池、防爆电池等。电池、免维护电池、防爆电池等。化学电池按正负极材料分为锌锰电池系列、镍镉镍氢系列、化学电池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。铅酸系列、锂电池系列等。新能源汽车技术 第 4 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF A
7、UTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.1电池分类电池分类2物理电池物理电池物理电池是利用光、热、物理吸附等物理能量发电物理电池是利用光、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。的电池。如太阳能电池、超级电容器、飞轮电池等。3生物电池生物电池生物电池是利用生物化学反应发电的电池，如微生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。物电池、酶电池、生物太阳电池等。新能源汽车技术 第 5 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF
8、AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.2 2.1.2 电池的性能指标电池的性能指标 电池作为电动汽车的储能动力源，在电动汽车上发挥着非常电池作为电动汽车的储能动力源，在电动汽车上发挥着非常重要的作用，要评定电池的实际效应，主要就是看电池的性能重要的作用，要评定电池的实际效应，主要就是看电池的性能指标。电池的性能指标主要有电压、容量、内阻、能量、功率、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。能指标也有差异。1电压电压电压
9、分为端电压、开路电压、额定电压、放电电压、充电终电压分为端电压、开路电压、额定电压、放电电压、充电终止电压和放电终止电压等。止电压和放电终止电压等。1)端电压端电压电池的端电压是指电池正极与负极之间的电位差。电池的端电压是指电池正极与负极之间的电位差。新能源汽车技术 第 6 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.2 2.1.2 电池的性能指标电池的性能指标2)开路电压开路电压电池在开路状态下的端电压称为开路电压，即电池在没有负电池在开路状态下
10、的端电压称为开路电压，即电池在没有负载情况下的端电压。载情况下的端电压。3)额定电压额定电压额定电压是指电池在标准规定条件下工作时应达到的电压，额定电压是指电池在标准规定条件下工作时应达到的电压，镍镉电池和镍氢电池的额定电压为镍镉电池和镍氢电池的额定电压为1.2V，锂离子电池的额定电，锂离子电池的额定电压是压是3.6V。4)放电电压放电电压电池的工作电压是指电池接通负载后在放电过程中显示的电电池的工作电压是指电池接通负载后在放电过程中显示的电压，又称放电电压。在电池放电初始的工作电压称为初始电压。压，又称放电电压。在电池放电初始的工作电压称为初始电压。新能源汽车技术 第 7 页规格严格 功夫到
11、家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.2 2.1.2 电池的性能指标电池的性能指标5)充电终止电压充电终止电压蓄电池充足电时，极板上的活性物质已达到饱和状态，蓄电池充足电时，极板上的活性物质已达到饱和状态，再继续充电，电池的电压也不会上升，此时的电压称为再继续充电，电池的电压也不会上升，此时的电压称为充电终止电压。镍镉电池的充电终止电压为充电终止电压。镍镉电池的充电终止电压为1.75V1.8V，镍氢电池的充电终止电压为，镍氢电池的充电终止电压为1.5V，锂离，
12、锂离子电池的充电终止电压为子电池的充电终止电压为4.25V。新能源汽车技术 第 8 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.2 2.1.2 电池的性能指标电池的性能指标6)放电终止电压放电终止电压放电终止电压是指电池在一定标准所规定的放电条件下放电时，放电终止电压是指电池在一定标准所规定的放电条件下放电时，电池的电压将逐渐降低，当电池再不宜继续放电时，电池的最低电池的电压将逐渐降低，当电池再不宜继续放电时，电池的最低工作电压称为终止电压。如果电
13、压低于放电终止电压后电池继续工作电压称为终止电压。如果电压低于放电终止电压后电池继续放电，电池两端电压会迅速下降，形成深度放电。这样，极板上放电，电池两端电压会迅速下降，形成深度放电。这样，极板上形成的生成物在正常充电时就不易再恢复，从而影响电池的寿命。形成的生成物在正常充电时就不易再恢复，从而影响电池的寿命。放电终止电压和放电率有关，放电电流直接影响放电终止电压。放电终止电压和放电率有关，放电电流直接影响放电终止电压。在规定的放电终止电压下，放电电流越大，电池的容量越小。镍在规定的放电终止电压下，放电电流越大，电池的容量越小。镍镉电池的放电终止电压一般在镉电池的放电终止电压一般在1.0V1.
14、1V，镍氢电池的放电终止，镍氢电池的放电终止电压一般规定为电压一般规定为1V，锂离子电池的放电终止电压为，锂离子电池的放电终止电压为3.0V。新能源汽车技术 第 9 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.2 2.1.2 电池的性能指标电池的性能指标2容量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。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（常用单位为安培小时（Ah），它等于放电电流与放电时间的乘），它等
15、于放电电流与放电时间的乘积。电池的容量可以分为理论容量、实际容量、标称容量和额积。电池的容量可以分为理论容量、实际容量、标称容量和额定容量等。定容量等。1）理论容量）理论容量理论容量是把活性物质的质量按法拉第定律计算而得到的最理论容量是把活性物质的质量按法拉第定律计算而得到的最高理论值。为了比较不同系列的电池，常用比容量的概念，即高理论值。为了比较不同系列的电池，常用比容量的概念，即单位体积或单位质量电池所能给出的理论电量，单位为单位体积或单位质量电池所能给出的理论电量，单位为Ah/l或或Ah/kg。新能源汽车技术 第 10 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE
16、 OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.2 2.1.2 电池的性能指标电池的性能指标2）实际容量）实际容量实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量。实际容量是指电池在一定条件下所能输出的电量。它等于放电电流与放电时间的乘积，单位为它等于放电电流与放电时间的乘积，单位为Ah，其值，其值小于理论容量。小于理论容量。实际容量反映了电池实际存储电量的大小，电池容量实际容量反映了电池实际存储电量的大小，电池容量越大，电动汽车的续驶里程就越远。在使用过程中，越大，电动汽车的续驶里程就越远。在使用过程中，电池的实际容量会逐
17、步衰减。国家标准规定新出厂的电池的实际容量会逐步衰减。国家标准规定新出厂的电池实际容量大于额定容量值为合格电池。电池实际容量大于额定容量值为合格电池。新能源汽车技术 第 11 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.2 2.1.2 电池的性能指标电池的性能指标3）标称容量）标称容量标称容量是用来鉴别电池的近似安时值。标称容量是用来鉴别电池的近似安时值。4）额定容量）额定容量额定容量也叫保证容量，是按国家或有关部门颁布的标准，保额定容量也叫保证容
18、量，是按国家或有关部门颁布的标准，保证电流在一定的放电条件下应该放出的最低限度的容量。证电流在一定的放电条件下应该放出的最低限度的容量。按照按照IEC标准和国标，镍镉和镍氢电池在标准和国标，镍镉和镍氢电池在205C条件下，以条件下，以0.1C充电充电16h后以后以0.2C放电至放电至1.0V时所放出的电量为电池的额时所放出的电量为电池的额定容量，以定容量，以C表示；锂离子电池在常温、恒流（表示；锂离子电池在常温、恒流（1C）、恒压）、恒压（4.2V）条件下充电）条件下充电3h后再以后再以0.2C放电至放电至2.75V时所放出的电时所放出的电量为电池的额定容量。量为电池的额定容量。新能源汽车技术
19、 第 12 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.2 2.1.2 电池的性能指标电池的性能指标5）荷电状态）荷电状态荷电状态荷电状态(SOC)是电池在一定放电倍率下，剩余电量是电池在一定放电倍率下，剩余电量与相同条件下额定容量的比值。反映电池容量的变化。与相同条件下额定容量的比值。反映电池容量的变化。SOC=1即表示电池充满状态。随着电池的放电，电池即表示电池充满状态。随着电池的放电，电池的电荷逐渐减少，此时电池的充电状态，可以用的电荷逐渐减
20、少，此时电池的充电状态，可以用SOC的百分数的相对量来表示电池中电荷的变化状态。一的百分数的相对量来表示电池中电荷的变化状态。一般电池放电高效率区为般电池放电高效率区为50%80%SOC。新能源汽车技术 第 13 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.2 2.1.2 电池的性能指标电池的性能指标3内阻内阻电电池池的的内内阻阻是是指指电电流流流流过过电电池池内内部部时时所所受受到到的的阻阻力力。电电池池内内阻阻越越大大，电电池池自自身身消消耗耗
21、掉掉的的能能量量越越多多，电电池池的的使使用用效效率率越越低低。内内阻阻很很大大的的电电池池在在充充电电时时发发热热很很厉厉害害，使使电电池池的的温温度度急急剧剧上上升升，对对电电池池和和充充电电器器的的影影响响都都很很大大。随随着着电电池池使使用用次次数数的的增增多多，由由于于电电解解液液的的消消耗耗及及电电池池内内部部化化学学物物质质活活性性的的降降低低，电电池池的的内内阻阻会有不同程度的升高。会有不同程度的升高。4能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，电池的能量是指在一定放电制度下，电池所能输出的电能，单位是单位是Wh或或kWh。它影响电动汽车的行驶距离。它影响电动
22、汽车的行驶距离。新能源汽车技术 第 14 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.2 2.1.2 电池的性能指标电池的性能指标1）理论能量）理论能量理论能量是电池的理论容量与额定电压的乘积，指一定标准理论能量是电池的理论容量与额定电压的乘积，指一定标准所规定的放电条件下，电池所输出的能量。所规定的放电条件下，电池所输出的能量。2）实际能量）实际能量实际能量是电池实际容量与平均工作电压的乘积，表示在一实际能量是电池实际容量与平均工作电压的乘积，表
23、示在一定条件下电池所能输出的能量。定条件下电池所能输出的能量。3）比能量）比能量比能量是指电池单位质量所能输出的电能，单位是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。常用比能量来比较不同的电池系统。新能源汽车技术 第 15 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.2 2.1.2 电池的性能指标电池的性能指标比能量有理论比能量和实际比能量之分。理论比能量是指比能量有理论比能量和实际比能量之分。理论比能
24、量是指1kg电池反应物质完全放电时理论上所能输出的能量；实际比能量电池反应物质完全放电时理论上所能输出的能量；实际比能量是指是指1kg电池反应物质所能输出的实际能量。由于各种因素的影电池反应物质所能输出的实际能量。由于各种因素的影响，电池的实际比能量远小于理论比能量。响，电池的实际比能量远小于理论比能量。电池的比能量是综合性指标，它反映了电池的质量水平。电池电池的比能量是综合性指标，它反映了电池的质量水平。电池的比能量影响电动汽车的整车质量和续驶里程，是评价电动汽的比能量影响电动汽车的整车质量和续驶里程，是评价电动汽车的动力电池是否满足预定的续驶里程的重要指标。车的动力电池是否满足预定的续驶里
25、程的重要指标。4）能量密度）能量密度能量密度是指电池单位体积所能输出的电能，单位是能量密度是指电池单位体积所能输出的电能，单位是Wh/L。新能源汽车技术 第 16 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.2 2.1.2 电池的性能指标电池的性能指标5功率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，单位为瓦（能量的大小，单位为瓦（W）或千瓦（）或千瓦（kW）。电池的功率决
26、定）。电池的功率决定了电动汽车的加速性能和爬坡能力。了电动汽车的加速性能和爬坡能力。1）比功率）比功率单位质量电池所能输出的功率称为比功率，单位为单位质量电池所能输出的功率称为比功率，单位为W/kg或或kW/kg。2）功率密度）功率密度单位体积电池所能输出的功率称为功率密度，单位为单位体积电池所能输出的功率称为功率密度，单位为W/l或或kW/l。新能源汽车技术 第 17 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.2 2.1.2 电池的性能指标电池
27、的性能指标6输出效率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。率来表示。1）容量效率）容量效率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，即比，即（2-1）式中，式中，为电池的容量效率；为电池的容量效率；为电池放电时输出的容量；为电池放电时输出的容
28、量；为为电池充电时输入的容量。电池充电时输入的容量。新能源汽车技术 第 18 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.2 2.1.2 电池的性能指标电池的性能指标2）能量效率）能量效率能量效率也称电能效率，是指电池放电时输出的能能量效率也称电能效率，是指电池放电时输出的能量与充电时输入的能量之比，即量与充电时输入的能量之比，即（2-2）式中，式中，为电池的能量效率；为电池的能量效率；为电池放电时输出为电池放电时输出的能量；的能量；为电池充电时输
29、入的能量。为电池充电时输入的能量。新能源汽车技术 第 19 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.2 2.1.2 电池的性能指标电池的性能指标7自放电率自放电率自放电率是指电池在存放期间容量的下降率，即电池无负荷自放电率是指电池在存放期间容量的下降率，即电池无负荷时自身放电使容量损失的速度。自放电率用单位时间容量降时自身放电使容量损失的速度。自放电率用单位时间容量降低的百分数表示，其表达式为低的百分数表示，其表达式为自放电率自放电率（2-3）
30、式中，式中，为电池存储前的容量（为电池存储前的容量（Ah）；）；为电池存储后的容量为电池存储后的容量（Ah）；）；为电池存储的时间，常用天、月计算。为电池存储的时间，常用天、月计算。新能源汽车技术 第 20 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.2 2.1.2 电池的性能指标电池的性能指标8放电速率（放电率）放电速率（放电率）电池放电电流的大小常用电池放电电流的大小常用“放电倍率放电倍率”表示，即电池的放电表示，即电池的放电倍率用放电时间表示
31、或者说以一定的放电电流放完额定容量所倍率用放电时间表示或者说以一定的放电电流放完额定容量所需的小时数来表示，由此可见，放电时间越短，即放电倍率越需的小时数来表示，由此可见，放电时间越短，即放电倍率越高，则放电电流越大。高，则放电电流越大。放电倍率等于额定容量与放电电流之比。根据放电倍率的大放电倍率等于额定容量与放电电流之比。根据放电倍率的大小，可分为低倍率（小，可分为低倍率（7.0C）。）。例如：某电池的额定容量为例如：某电池的额定容量为20Ah，若用，若用4A电流放电，则放完电流放电，则放完20Ah的额定容量需用的额定容量需用5h，也就是说以，也就是说以5倍率放电，用符号倍率放电，用符号C/
32、5或或0.2C表示，为低倍率。表示，为低倍率。新能源汽车技术 第 21 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.2 2.1.2 电池的性能指标电池的性能指标9使用寿命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。使用失效，这时电池的使用寿命
33、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。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。之一就是电池价格高。新能源汽车技术 第 22 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院
34、汽车工程学院2.1.3电动汽车对动力电池的要求电动汽车对动力电池的要求电动汽车对动力电池的要求主要有：电动汽车对动力电池的要求主要有：（1）比能量高）比能量高为了提高电动汽车的续驶里程，要求电动汽车上的动力电池为了提高电动汽车的续驶里程，要求电动汽车上的动力电池尽可能储存多的能量，但电动汽车又不能太重，其安装电池的尽可能储存多的能量，但电动汽车又不能太重，其安装电池的空间也有限，这就要求电池具有高的比能量；空间也有限，这就要求电池具有高的比能量；（2）比功率大）比功率大为了能使电动汽车在加速行驶、爬坡能力和负载行驶等方面为了能使电动汽车在加速行驶、爬坡能力和负载行驶等方面能与燃油汽车相竞争，就
35、要求电池具有高的比功率；能与燃油汽车相竞争，就要求电池具有高的比功率；新能源汽车技术 第 23 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.3电动汽车对动力电池的要求电动汽车对动力电池的要求(3)循环寿命长。循环寿命越长，则电池在正常使用周期内循环寿命长。循环寿命越长，则电池在正常使用周期内支撑电动汽车行驶的里程数就越多，有助于降低车辆使用期内支撑电动汽车行驶的里程数就越多，有助于降低车辆使用期内的运行成本。的运行成本。(4)均匀一致性好。对于电动
36、汽车而言，电池组的工作电压均匀一致性好。对于电动汽车而言，电池组的工作电压大多均应达到数百伏，这就要求至少有几十到上百只电池的串大多均应达到数百伏，这就要求至少有几十到上百只电池的串联。为达到设计容量要求，有时甚至需要更多的单体并联。由联。为达到设计容量要求，有时甚至需要更多的单体并联。由于电池组的使用性能会受到性能最差的某些单节电池的制约，于电池组的使用性能会受到性能最差的某些单节电池的制约，因此设计上要求各电池单体在容量、内阻、功率特性和循环特因此设计上要求各电池单体在容量、内阻、功率特性和循环特性等方面具有高度的均匀一致性。性等方面具有高度的均匀一致性。新能源汽车技术 第 24 页规格严
37、格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.3电动汽车对动力电池的要求电动汽车对动力电池的要求(5)高低温性能好、环境适应性强。电动汽车作为一种交通高低温性能好、环境适应性强。电动汽车作为一种交通工具，要求电池不仅能在北方冬天极冷的气温下，而且能在南工具，要求电池不仅能在北方冬天极冷的气温下，而且能在南方夏天炎热环境中长期稳定地工作。在最恶劣的气候条件下，方夏天炎热环境中长期稳定地工作。在最恶劣的气候条件下，电池的工作温度可能要从电池的工作温度可能要从40
38、变到变到60，甚至，甚至80。因此，。因此，要求电池应当具有良好的高低温特性。要求电池应当具有良好的高低温特性。(6)安全性好。能够有效避免因泄漏、短路、撞击、颠簸等安全性好。能够有效避免因泄漏、短路、撞击、颠簸等引起的起火或爆炸等危险事故发生，确保汽车在正常行驶或非引起的起火或爆炸等危险事故发生，确保汽车在正常行驶或非正常行驶过程中的安全。正常行驶过程中的安全。新能源汽车技术 第 25 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.3电动汽车对动力
39、电池的要求电动汽车对动力电池的要求(7)价格低廉。包括材料来源丰富，电池制造成本价格低廉。包括材料来源丰富，电池制造成本低，以使降低整车价格，提高电动汽车的市场竞争力。低，以使降低整车价格，提高电动汽车的市场竞争力。(8)绿色、环保。要求电池制作的材料与环境友好、绿色、环保。要求电池制作的材料与环境友好、无二次污染，并可再生利用。无二次污染，并可再生利用。新能源汽车技术 第 26 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.3电动汽车对动力电池的要
40、求电动汽车对动力电池的要求新能源汽车技术 第 27 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.1.3电动汽车对动力电池的要求电动汽车对动力电池的要求目前，虽然有些电池的性能参数已经超过了开发目标，但距目前，虽然有些电池的性能参数已经超过了开发目标，但距离大规模推广应用还有很多问题需要解决，电动汽车动力电池离大规模推广应用还有很多问题需要解决，电动汽车动力电池普遍存在安全性得不到保障、电池容量满足不了续驶里程的需普遍存在安全性得不到保障、电池容量满足不
41、了续驶里程的需要、电池循环寿命短、电池质量和尺寸较大、电池价格昂贵等，要、电池循环寿命短、电池质量和尺寸较大、电池价格昂贵等，这些问题都有待进一步解决。这些问题都有待进一步解决。2010年，工信部颁发了先进动力电池系统规格和等级：工作年，工信部颁发了先进动力电池系统规格和等级：工作温度：温度：-2055；储存和运输温度：；储存和运输温度：-4080；比能量；比能量90Wh/kg（以电池包总体计）；最大放电倍率（以电池包总体计）；最大放电倍率5C；最大充电；最大充电倍率倍率3C；循环寿命；循环寿命2000次（单体），次（单体），1200次（系统）。次（系统）。新能源汽车技术 第 28 页规格严格
42、 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.2铅酸蓄电池铅酸蓄电池2.2.1电动汽车用铅酸蓄电池的发展动态电动汽车用铅酸蓄电池的发展动态铅酸蓄电池的应用历史最长，也是最成熟、成本售价最低廉铅酸蓄电池的应用历史最长，也是最成熟、成本售价最低廉的蓄电池。它已实现大批量生产，但比能量低，所占的质量和的蓄电池。它已实现大批量生产，但比能量低，所占的质量和体积太大，且一次充电行驶里程较短，自放电率高，循环寿命体积太大，且一次充电行驶里程较短，自放电率高，循环寿命低，不适合
43、现代电动汽车发展的需要。低，不适合现代电动汽车发展的需要。随着铅酸蓄电池技术的发展，适合电动汽车使用的各种新型随着铅酸蓄电池技术的发展，适合电动汽车使用的各种新型铅酸蓄电池不断出现，其性能不断提高。尤其是第三代阀控式铅酸蓄电池不断出现，其性能不断提高。尤其是第三代阀控式密封铅酸蓄电池密封铅酸蓄电池(valve-regulatedleadacidbattery，VRLA)，比能量达到，比能量达到50Wh/kg，比功率达到，比功率达到500W/kg，循环，循环寿命大于寿命大于900次。次。新能源汽车技术 第 29 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECH
44、NOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.2.1电动汽车用铅酸蓄电池的发展动态电动汽车用铅酸蓄电池的发展动态VRLA蓄电池具有下列结构特点：蓄电池具有下列结构特点：（1）用新板栅材料，负极板栅采用铅）用新板栅材料，负极板栅采用铅钙合金，以提高析钙合金，以提高析氢过电位，正极板栅用铅基多元合金，用于改善点特性。氢过电位，正极板栅用铅基多元合金，用于改善点特性。（2）改变正、负极板活性物质电化当量配比，设计为以负）改变正、负极板活性物质电化当量配比，设计为以负极板容量相对于正极板过剩。极板容量相对于正极板过剩。（3）电池为贫液设计。电池
45、盖上装单向节流阀，使电池处）电池为贫液设计。电池盖上装单向节流阀，使电池处于密封状态，遇到异常情况时排气阀打开排出气体。于密封状态，遇到异常情况时排气阀打开排出气体。经过技术改进的经过技术改进的VRLA蓄电池具有下列新功能：无酸雾逸出；蓄电池具有下列新功能：无酸雾逸出；无需定期进行补水；比能量大；自放电小；浮充寿命长。目前，无需定期进行补水；比能量大；自放电小；浮充寿命长。目前，这种蓄电池已应用在轻度混合的混合动力汽车上。这种蓄电池已应用在轻度混合的混合动力汽车上。新能源汽车技术 第 30 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHO
46、OL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.2.1电动汽车用铅酸蓄电池的发展动态电动汽车用铅酸蓄电池的发展动态世界各国的电动汽车用新型世界各国的电动汽车用新型VRLA铅酸蓄电池进展如下：铅酸蓄电池进展如下：（1）日本公司开发的电动汽车用新型）日本公司开发的电动汽车用新型VRLA蓄电池，其电压蓄电池，其电压规格有单体规格有单体2V和和4V，采用贫液式和极板水平设计。板间距很，采用贫液式和极板水平设计。板间距很小，不会出现电解液分层，脱落物质向下移动有极板挡住，电小，不会出现电解液分层，脱落物质向下移动有极板挡住，电池底部无脱落物堆积。池底部无脱落物堆积。（
47、2）德国阳光公司的电动汽车用铅酸蓄电池采用胶体电解）德国阳光公司的电动汽车用铅酸蓄电池采用胶体电解质设计，经检测其质设计，经检测其6V、160Ah电池的预期寿命可达到电池的预期寿命可达到4年，年，具有热容量大、温升小等优点。具有热容量大、温升小等优点。新能源汽车技术 第 31 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.2.1电动汽车用铅酸蓄电池的发展动态电动汽车用铅酸蓄电池的发展动态（3）美国）美国Arias公司于公司于1994年推出双极性电动车用铅
48、酸蓄电年推出双极性电动车用铅酸蓄电池，其结构技术独特。这种电池的工作电流只垂直于电极平面池，其结构技术独特。这种电池的工作电流只垂直于电极平面而通过薄的双电极，所以具有极小的欧姆电阻。而通过薄的双电极，所以具有极小的欧姆电阻。（4）美国）美国BPC公司开发的双极性电动车用铅酸蓄电池技术公司开发的双极性电动车用铅酸蓄电池技术参数为：组合电压为参数为：组合电压为180V，电池容量为，电池容量为60Ah，放电率比能量，放电率比能量为为50Wh/kg，循环寿命可达到，循环寿命可达到1000次。次。（5）瑞典）瑞典OPTIMA公司推出的卷式电动车用铅酸蓄电池，公司推出的卷式电动车用铅酸蓄电池，产品容量为
49、产品容量为56Ah，启动功率可达到，启动功率可达到95kW，比普通的，比普通的195Ah的的VRLA蓄电池启动功率还要大，而体积小蓄电池启动功率还要大，而体积小1/4。新能源汽车技术 第 32 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL OF AUTOMOBILE ENGINEERING汽车工程学院汽车工程学院2.2.1电动汽车用铅酸蓄电池的发展动态电动汽车用铅酸蓄电池的发展动态目目前前我我国国铅铅酸酸蓄蓄电电池池技技术术的的研研究究主主要要集集中中在在三三个个方方面面，一一是是铅铅酸酸蓄蓄电电池池的的基基础础研研究究，包包括括
50、近近年年来来发发展展的的许许多多铅铅酸酸蓄蓄电电池池新新技技术术泡泡沫沫炭炭板板栅栅、泡泡沫沫铅铅板板栅栅、新新型型负负极极添添加加剂剂、超超级级电电池池新新技技术术、铅铅碳碳电电池池新新技技术术、双双极极陶陶瓷瓷隔隔膜膜电电池池等等；二二是是铅铅酸酸蓄蓄电电池池环环境境治治理理和和职职业业卫卫生生，铅铅酸酸蓄蓄电电池池生生产产中中的的污污染染是是有有治治理技术的，也是能够治理的；三是铅酸蓄电池的具体应用。理技术的，也是能够治理的；三是铅酸蓄电池的具体应用。新能源汽车技术 第 33 页规格严格 功夫到家（威海）（威海）HARBIN INSTITUTE OF TECHNOLOGYSCHOOL O