动力电池材料体系及结构选择分析
材料体系选择分析
1、下表是理论上可以在锂离子电池中应用的正负及材料体系
正极材料(阳灿/^)
200 400 600 800 1000
负极材料比（阳八卜/妒
综合考虑材料体系的安全、成本、能量密度、电性能、原材料的自然界资源储量等条件,目前具备产业化条件，最有可能成为新一代车载动力电池的材料主要分为以下几个体系，1、
2、0^111204/01^11116
3、
4、
5、1^1^11204/1-14115012
几种常用的正极材料的特性以及优缺点分析
700：^3；^1：十2；胞：44；
7^1是材料容量的主要来源，^2^-14；
705在高电位时才能发生反应，^3^44，起到稳定晶体结构的作用；
7―保持44价不变，在―含量偏高时易出现价态变小的趋势，出现十3的\111；
^^的容量要高于尺0从，是目前容量最高的正极材料，其安全性能差是突出的问题；解决层状晶体材料安全性能差的问题主要从以下几个方面入手
^表面涂层，减少反应活性区域的直接接触(八1203、
^陶瓷隔膜技术；
^活性低的负极材料
^正极材料的掺杂改性；
2、1^1^10204
^成本低，储量丰富；
7能量密度偏低’高温性能差是其主要缺点；
改善高温循环的方法
^元素掺杂，掺入低价态元素提高锰价态（灰1、^);
^表面修饰，包覆氧化物，减少材料与电解液的接触；
^采用新型电解质盐，0608；
^活性低的负极材料
3、01^？04
7成本低、储量丰富；
7循环性能优良、安全性能优良；
7材料稳定性差、合成过程质量控制困难；
^加工性能差工艺要求高；
7材料电子导电性差、低温性能差、能&密度偏低；
改善电子传导性差的手段
^元素掺杂与表面包覆扣材料
^纳米级导电材料、高效分散技术；
^箔材预处理技术；
几种常见的外部包装结构及分析
目前，在传统锂离子电池基础上发展起来的锂离子动力电池呈现出结构多样化，缺乏统一 的标准，而外部的结构对工艺布局有着决定性的影响，目前主流电池在外部封装结构上主 要可分为以下几类：
1、圆柱型电池
2、方型硬壳电池
3、方型软包装电池
几种不同类型结构的优缺点分析
1、圆柱型电池代表厂家（江森自控、八123、531^0、300)0
7工艺成熟度高、生产效率高、过程控制严格，成品率及产品一致性都较其他结构电池 高；
7壳体结构成熟，成本低；
7极片过长，卷绕方向上集流体电流密度分布不均匀，造成内部各部分反应程度不一致；^直径过大，电芯内部产生的热量很难得到快速释放，内部的热量累积，给电池的安全
~材料体系：见：撕石墨、无定形碳 1^1112047石墨、无定形碳
结构：方形软包装叠片结构
单体容量：40^11 卖点：功率密度高适合
工艺：电池容量偏低，尺寸较小，生产设备可以兼顾手机
以及移动电子设备电池的生产；
-材料体系：01^？047石墨 风：从/石墨结构：方形铝壳叠片结构单体容量：20-60^11卖点：能量密度适合？册乂、砂、储能 工艺：电池容量适中，成组方便，可以建立一条高标准的
~ 自动化组装线，适合做高端车辆企业的配套；
^ 材料体系：1^1^？047石墨
结构：方形硬壳叠片结构
V 容量型爿单体容量100~200乂！卖点：单体容量高适合大型V 和储能
工艺：半自动组装线，设备投入低，加强控制，提高成品率，降
^ 低成本，产品小批量出货；性能和循环性能带来不良影响；
2、方型硬壳电池代表厂家（^^匕0
3、力神、八
11、111130111、^20^
目前壳体的材质可分为塑料、不锈钢材质、铝金属材质等，内部电芯的结构可分为卷 绕式和叠片式结构；^
壳体对电芯的保护作用要高于铝塑复合膜材质，可以通过减少单体电池的厚度保证内 部热量的快速传导，电芯的安全性能较圆柱型电池有较大的改善；^
电芯成组简单，连接简单可靠；^壳体在电芯总重中所占的比重较大，导致单体电池的能量密度较低，内部结构复杂，
自动化工艺成熟度低，结构和工艺水平对电芯的性能影响较大，电芯的成品率以及一
致性较低，生产效率低，电芯尺寸没有统一标准；3、方型软壳电池代表厂家(&^108、1^00、10130111^八123、
万向、中信国安）^
外部结构对电芯的影响小，电芯性能优良；7
封装材质质量小，电池的能量密度最高；^
大容量电池密封工艺难度增加、可靠性差；^
工艺成熟度高’适合自动化大批量生产；^
铝塑复合封装膜机械强度低’电池内部产气造成电池鼓胀’性能严重恶化；^铝塑复合膜的寿命制约了电池的使用寿命；
通过比较各种不同材料体系和结构的优缺点和适应特性，我建议产品的方向如下：
产品系列
动力电池基础知识普及 动力电池是纯电动汽车的唯一能量来源，同时也是整车成本较高的一个关键动力总成部件。自电动汽车诞生以来，铅酸电池、镍氢电池以及锂电池等具有较为广泛的应用。 1）最早应用于电动汽车上的是铅酸电池，并且在较长的一段时间内都是电动汽车的主要能源方案，其主要特点是原材料易得、安全耐用、价格低廉，并且技术较为成熟。尤其是20 世纪70 年代以后，密封免维护铅酸电池的出新极大提升了性能水平和使用方便程度，在市场中占据了较大的份额。但是比能量和比功率低是铅酸电池的最大缺点，能量密度大概在35Wh/kg 左右，一般400 次左右的循环寿命也在一定程度上制约了铅酸电池的应用。目前虽然在电动汽车市场上仍有应用，但一般都是局限在对整车性能水平要求不高且注重成本的车型上，如电动自行车以及一些场地用车等。 2）镍氢电池的比能量和比功率均在一定程度上优于铅酸电池，但其价格是同容量铅酸电池的5~8 倍，特性与镍镉电池相似，但不存在镍镉电池的重金属污染问题。快速充电和深度放电的性能较好，效率较高，且无需维护，目前主要是在混合动力汽车中应用较多。不过镍氢电池自放电率较高，且对环境温度较为敏感，尤其是单体电压较低约为 1.2V 左右，对于纯电动汽车来说，往往需串联大量的电池才能满足其高压系统需求，所以在纯电动汽车上的应用相对较少。 3）锂离子电池与其他电池相比，在单体电压、容量、比功率方面具有较大的优势，且可进行大电流充放电、循环充放电性能好、较为安全，目前在纯电动汽车、混合动力汽车以及燃料电池车上均有应用。随着锂电池材料技术以及加工工艺的进一步发展，已逐渐成为国内外电动汽车用动力电池的首选方案。 三类主要电池的性能对比
深入浅出史上最易懂的动力电池系统 设计讲解 2 [摘要]动力电池系统设计要以满足整车的动力要求和其他设计为前提，同时要考虑电池系统自身的内部结构和安全及管理设计等方面。 动力电池系统指用来给电动汽车的驱动提供能量的一种能量储存装置，由一个或多个电池包以及电池管理（控制）系统组成。动力电池系统设计要以满足整车的动力要求和其他设计为前提，同时要考虑电池系统自身的内部结构和安全及管理设计等方面。 比如整车厂会针对要设计的整车，在考虑安全设计、线束连接线设计、接插件设计等相关要求后，形成一个有限的动力电池系统空间大小。然后在有限的空间约束下，进行电池模组、电池管理系统、热管理系统、高压系统等布置，保证电池单体及模块均匀散热，保证电池的一致性，提高电池系统的寿命与安全。设计时要考虑到的一些整体和通用性原则包括安全性好、高比能量、高比功率、温度适应性强、使用寿命长、安装维护性强、综合成本低等。
一种典型的动力电池系统 由于不同种类电动汽车的结构和工作模式的不同，导致对动力电池的性能要求也不一样。纯电动汽车行驶完全依赖于动力电池系统的能量，电池系统容量越大，可以续航里程越长，但所需电池系统的体积和重量也越大。虽然混合动力汽车对动力电池系统的容量要求比纯电动汽车要低，但要能够在某些时候提供较大的瞬时功率。而串联式和并联式混合动力汽车对电池系统的要求又有所区别。 因此动力电池系统的设计流程一般如下：（1）先确定整车的设计要求；（2）然后确定车辆的功率及能量要求（3）选择所能匹配合适的电芯（4）确定电池模块的组合结构形式（5）确定电池管理系统设计及热管理系统设计要求（6）仿真模拟及具体试验验证。
1. 建筑材料包括结构材料、饰面材料、功能材料和辅助材料。 结构材料：用于建筑物主体的构筑，如基础、梁、板、柱、墙体和屋面。 功能材料：主要起保温隔热、防水密封、采光、吸声等改进建筑物功能的作用。装饰材料：它对建筑物的各个部位起美化和装饰作用，使得建筑物更好地表现出艺术效果和时代特征，给人们以美的享受。 2. 按国家标准《装饰工程施工及验收规范》的规定，建筑装修应包括如下内容： 抹灰工程、门窗工程、玻璃工程、吊顶工程、隔断工程、饰面工程、涂料工程、裱糊工程、刷奖工程和花饰工程等10项。 3. 建筑饰面材料的连接与固定一般分为三大类：胶接法、机械固定法和焊接法。 胶接法：通常在墙地面铺设整体性比较强的抹灰类或现浇细石混凝土，还有在铺贴陶瓷锦砖、面砖和石材时，利用水泥本身的胶结性和掺入胶接材料作为饰面的方法。 机械固定法：随着高强复合的新型建筑结构构件和饰面板材的不断涌现，工厂制作，现场装配的比例越来越高，机械连接和固定方法在建筑装修工程中逐渐占主导地位，此种方法大多采用金属固定和连接件。金属紧固价有各种钉子、螺栓、螺钉和铆钉。金属连接件包括合缝钉、铰链、带孔型钢和特殊接插件等。在装修工程中采用机械连接和固定法具有速度快、效率高、施工灵活和安全可靠等优点，但施工精确度也必须高。 焊接法：对于一些比较重型的受力构件或者某些金属薄型板材的接缝，通常采用电焊或气焊的方法。 4.外墙面的装饰，一方面可以防止墙体直接受到风、霜、雨、雪的侵袭及温度剧烈变化而统一，带来的影响；另一方面使建筑的色彩、质感等外观效果与环境和谐显示出理想的美感，从而提高建筑物的使用价值。 5. 内墙面的装饰其目的和要求主要体现在以下三个方面： ⑴. 保护墙体⑵改善室内使用条件⑶. 装饰室内 6.粗底涂是墙体基层的表面处理，作用是与基层粘结和初步找平，基层的施工操作和材料选用对饰面质量影响很大。常用材料有石灰砂浆、水泥砂浆和混合砂浆，具体根据基层材料的不同而选用不同的方法和材料。 1）砖墙面：砖墙由于是手工砌筑，一般平整度较差，必须采用水泥砂浆或混合砂浆进行粗底涂，亦称刮糙。为了更好地粘接，刮糙前应先湿润墙面， 刮糙后也要浇水养护，养护时间长短视温度而定。 2）混凝土墙：混凝土墙面由于是用模板浇筑而成，所以表面较光滑，平整度较高，特别是工厂预制的大型壁板，其表面更是光滑，甚至还带有剩余的脱模油，这都不利于抹灰基层的粘结，所以在饰面前对墙体要进行处理，
动力电池管理系统硬件设计电路图 电动汽车是指全部或部分由电机驱动的汽车。目前主要有纯电动汽车、混合电动车和燃料电池汽车3种类型。电动汽车目前常用的动力来自于铅酸电池、锂电池、镍氢电池等。 锂电池具有高电池单体电压、高比能量和高能量密度，是当前比能量最高的电池。但正是因为锂电池的能量密度比较高，当发生误用或滥用时，将会引起安全事故。而电池管理系统能够解决这一问题。当电池处在充电过压或者是放电欠压的情况下，管理系统能够自动切断充放电回路，其电量均衡的功能能够保证单节电池的压差维持在一个很小的范围内。此外，还具有过温、过流、剩余电量估测等功能。本文所设计的就是一种基于单片机的电池管理系统。 1电池管理系统硬件构成 针对系统的硬件电路，可分为MCU模块、检测模块、均衡模块。 1.1MCU模块 MCU是系统控制的核心。本文采用的MCU是M68HC08系列的GZ16型号的单片机。该系列所有的MCU均采用增强型M68HC08中央处理器(CP08)。该单片机具有以下特性： (1)8MHz内部总线频率；(2)16KB的内置FLASH存储器；(3)2个16位定时器接口模块；(4)支持1MHz～8MHz晶振的时钟发生器；(5)增强型串行通信接口(ESCI)模块。 1.2检测模块 检测模块中将对电压检测、电流检测和温度检测模块分别进行介绍。 1.2.1电压检测模块 本系统中，单片机将对电池组的整体电压和单节电压进行检测。对于电池组整体电压的检测有2种方法：(1)采用专用的电压检测模块，如霍尔电压传感器；(2)采用精密电阻构建电阻分压电路。采用专用的电压检测模块成本较高，而且还需要特定的电源，过程比较复杂。所以采用分压的电路进行检测。10串锰酸锂电池组电压变化的范围是28V～42V。采用3.9M?赘和300k?赘的电阻进行分压，采集出来的电压信号的变化范围是2V～3V，所对应的AD 转换结果为409和*。 对于单体电池的检测，主要采用飞电容技术。飞电容技术的原理图如图1所示[2]，为电池组后4节的保护电路图，通过四通道的开关阵列可以将后4节电池的任意1节电池的电压采集到单片机中，单片机输出驱动信号，控制MOS管的导通和关断，从而对电池组的充电放电起到保护作用。
动力电池能量管理系统 检测时间：2016-05-23 09:39:53 摘要 近年来,由于日益严重的环境污染问题和日益增长的石油和能源消耗,新能源汽车的发展,越来越多的政府和世界主要汽车制造商的关注。三个电动汽车的发展。 本文介绍了电动汽车电池管理系统的主要功能和开发国内外介绍问题的根源,介绍了铅酸蓄电池工作原理和关键的操作特性,描述铅酸电池剩余量预测几个模型的设计和项目的特点,基于大量的电池充电和放电的实验数据,提出了这种设计方法来估计剩下的电池供电。 上述功能需求,设计提出使用主芯片单片机,分散的集合和集中控制的解决方案结合硬件、单片机的选择,电池参数收集,平衡和保护电路、功率转换电路和外部通信和其他主要模块硬件设计详细描述和基于C51单片机凯尔软件开发和设计环境软件解决方案设计的电池管理系统3主要流程:充电、放电和静态软件设计。最后,整个硬件和软件系统充电和放电的疲劳试验通过收集大量的实验数据,验证了硬件和软件设计的可行性和稳定性 关键词电动汽车; 电池管理系统;电池SOC估算;单片机;充电均衡控制
ABSTRACT In recent years, due to the increasingly serious problem of environmental pollution and the increasing consumption of oil and energy, new energy vehicles
Development, more and more governments and the world's major carmakers attention. Develop three electric vehicles The key technology is the motor drive system consists of three parts, the vehicle control system and power management systems, steam current Automotive battery life is short-range, low battery life, high maintenance costs and popular, therefore, Power management technology for energy management and vehicle power battery protection control is becoming increasingly important. This article describes the electric vehicle battery management system The main function of the system and the development of domestic and foreign presentation Root of the problem, and introduces the principle of lead-acid batteries and key operating characteristics described Lead-acid battery remaining amount prediction model design and features of several projects, based on a lot of battery Charging and discharging of the experimental data, this design method is proposed to estimate the remaining battery power. The above functional requirements, the design proposed to use the main chip microcontroller, decentralized collection And centralized control solutions combine hardware, MCU selection,
钴酸锂 1.钴酸锂的概述 1992年SONY公司商品化锂电池问世，由于其具有工作电压高、能流密度高、循环压寿命长、自放电低、无污染、安全性能好等独特的优势，现已广泛用作移动电话、便携式计算机、摄像机、照相机等的电源。并已在航天、航海、人造卫星、小型医疗仪及军用通讯设备中逐步发展成为主流应用的能源电池。Sony公司推出的第一块锂电池中，正极材料是钴酸锂，负极材料为碳。其中，决定电池的可充电最大容量及开路电压的主要是正极材料。因此我国现有的生产正极材料公司，产品几乎全部是钴酸锂。与钴酸锂同属4伏正极材料的候选体系有镍酸锂和锰酸锂两大系列，这两个系列材料在性能上各有长短，锰酸锂在原料价格上优势明显。但在容量和循环寿命上存在不足。钴酸锂的实际使用比容量为130mAh／g，循环次数可达到300至500次以上：而锰酸锂的实际比容量在100mAh ／g左右，循环次数为100至200次。另外，磷酸铁锂电池有安全性高。稳定性好、环保和价格便宜优势，但是导电性较差，而且振实密度较低。因此其在小型电池应用上没有优势。国内钴酸锂市场需求变化呈现典型的中国市场特征，历史较短，但发展较快，多数企业在很短时间进入，但生产企业规模不大，产品主要集中在中低档。 2002年，国内钴酸锂材料市场需求量为2400吨，大多数产品依靠进口，但随着国内主要生产企业的投产，产能和需求量得到了极大的提升，2006年需求量达到6500吨，2008年需求量接近9000吨。 2001年全球主要生产高性能钴酸锂、氧化钴材料的生产企业是比利时Umicore 公司，美国OMG和FMC公司,日本的SEIMEI和日本化学公司等国外企业。另外台湾地区的台湾锂科科技公司也是重要的生产企业。而国内的生产企业为北京当升科技、湖南瑞翔、中信国安盟固利、北大先行和西安荣华等。这些生产企业有些是从科研机构孵化而来，有些是具有上有资源优势的企业。 2.钴酸锂的材料构成 LiCoO2在目前商业化的锂离子电池中基本上选用层状结构的锂离子二次电池正极材料（钴酸锂）的液相合成工艺，它采用聚乙烯醇（ＰＶＡ）或聚乙二醇（ＰＥＧ）水溶液为溶剂，锂盐、钴盐分别溶解在ＰＶＡ或ＰＥＧ水溶液中，混合后的溶液经过加热，浓缩形成凝胶，生成的凝胶体再进行加热分解，然后在高温下煅烧，将烧成的粉体碾磨、过筛即得到钴酸锂粉。与现有技术相比，本发明具有合成温度低，得到的产品纯度高、化学组成均匀等优点。 3.钴酸锂的制备 1活性钴酸锂的制备方法，其特征是包括以下步骤：以原生钴矿石为原料，制取高纯钴盐溶
特斯拉电动汽车动力电池管理系统解析 1. Tesla目前推出了两款电动汽车，Roadster和Model S，目前我收集到的Roadster 的资料较多，因此本回答重点分析的是Roadster的电池管理系统。 2. 电池管理系统（Battery Management System, BMS）的主要任务是保证电池组工作在安全区间内，提供车辆控制所需的必需信息，在出现异常时及时响应处理，并根据环境温度、电池状态及车辆需求等决定电池的充放电功率等。BMS的主要功能有电池参数监测、电池状态估计、在线故障诊断、充电控制、自动均衡、热管理等。我的主要研究方向是电池的热管理系统，因此本回答分析的是电池热管理系统 (Battery Thermal Management System, BTMS). 1. 热管理系统的重要性 电池的热相关问题是决定其使用性能、安全性、寿命及使用成本的关键因素。首先，锂离子电池的温度水平直接影响其使用中的能量与功率性能。温度较低时，电池的可用容量将迅速发生衰减，在过低温度下（如低于0°C）对电池进行充电，则可能引发瞬间的电压过充现象，造成内部析锂并进而引发短路。其次，锂离子电池的热相关问题直接影响电池的安全性。生产制造环节的缺陷或使用过程中的不当操作等可能造成电池局部过热，并进而引起连锁放热反应，最终造成冒烟、起火甚至爆炸等严重的热失控事件，威胁到车辆驾乘人员的生命安全。另外，锂离子电池的工作或存放温度影响其使用寿命。电池的适宜温度约在10~30°C之间，过高或过低的温度都将引起电池寿命的较快衰减。动力电池的大型化使得其表面积与体积之比相对减小，电池内部热量不易散出，更可能出现内部温度不均、局部温升过高等问题，从而进一步加速电池衰减，缩短电池寿命，增加用户的总拥有成本。 电池热管理系统是应对电池的热相关问题，保证动力电池使用性能、安全性和寿命的关键技术之一。热管理系统的主要功能包括：1）在电池温度较高时进行有效散热，防止产生热失控事故；2）在电池温度较低时进行预热，提升电池温度，确保低温下的充电、放电性能和安全性；3）减小电池组内的温度差异，抑制局部热区的形成，防止高温位置处电池过快衰减，降低电池组整体寿命。 2. Tesla Roadster的电池热管理系统 Tesla Motors公司的Roadster纯电动汽车采用了液冷式电池热管理系统。车载电池组由6831节18650型锂离子电池组成，其中每69节并联为一组（brick），再将9组串联为一层（sheet），最后串联堆叠11层构成。电池热管理系统的冷却液为50%水与50%乙二醇混合物。
四大锂电池材料分析 一、锂电池材料组成 正极材料 负极材料 隔膜 电解液 锂电池 正极材料、负极材料、隔膜、电解液是锂电池最主要的原材料，占整个材料成本近80%。二、锂电池材料介绍1．正极材料 1) 正极材料分类及对比正极材料包括钴酸锂（LCO）、锰酸锂（LMO）、镍钴锰三元材料（NMC）、磷酸铁锂（LFP）等。 1)正极材料行业现状 LCO最早实现商业化应用，技术发展至今已经比较成熟，并已广泛应用在小型低功率的便携式电子产品上，如手机、笔记本电脑、数码电子产品等。LCO的国产化已经接近十年，自2004年以来市场发展很快，2006年至今年平均增幅25%左右；据了解，目前国内锂电池企业的正极材料国产化近90%，供求关系比较稳定，从行业生命周期看，LCO市场经过近几年的高速发展，即将进入稳定期。目前，国内LCO
生产企业主要有湖南杉杉、湖南瑞翔、国安盟固利、北京当升等。 LMO主要作为LCO的替代产品，优点是锰资源丰富，价格便宜，安全性高，但其最大的缺点是容量低，循环性能不佳，这也是限制LMO发展的主要原因，目前通过掺杂等方法提高其性能。LMO应用范围较广，不仅可用于手机、数码等小型电池，也是目前动力电池主要选择材料之一，与LFP在动力电池领域形成竞争态势。国内LMO生产企业包括湖南杉杉、国安盟固利、青岛乾运、深圳源源等。 NMC，即三元材料，融合了LCO和LMO的优点，在小型低功率电池和大功率动力电池上都有应用。主要厂家包括深圳天骄、河南思维等。LFP是被认为最适合用于动力电池的正极材料，具有高稳定性，安全性，现已成为各国、各企业竞相研究的热点。慧聪邓白氏认为，目前，国内宣称可以生产LFP的企业很多，全国LFP产能规模近6,000吨，但实际量产数远低于产能数，主要原因在于技术性能仍达不到锂电池厂家的要求，并且LFP专利的国际纠纷仍然影响了其在国内的发展。目前，主要厂家包括天津斯特兰、北大先行等。 2．负极材料国内应用的负极材料主要包括人造石墨、天然石墨、CMS（中间相炭微球）、钛酸锂等，其中人造石墨分为人造石墨和复合人造石墨等，天然石墨分为天然石墨、改性天然石墨等。近几年负极材料行业发展迅速，国内企业增长较快，2008年全国负极材料实际供货量近9,000吨，同比增长41。目前，负极材料仍然以人造石墨与天然石墨为主，石墨材料在整个负极材料中占85%左右；其次是CMS。负极材料厂家包括深圳贝特瑞、上海杉杉、长沙海容等。 3．隔膜 随着国内锂电池生产规模扩大，对隔膜的需求也年年上升，自2006年来，整体隔膜市场容量年增幅均在30%左右。自2006、2007年多个国内隔膜企业投产以来，
广东文理职业学院刘鹏2018－2019学年度第一学期 期末考试试题（A卷） (考试时间: 90 分钟) 考试科目动力电池及管理适用班级：新能源汽车一班 一、单项选择题（每小题2分，共计30分） （题目正文：宋体，五号，行距20磅） 1. 燃料电池采用的燃料是（）。 A.汽油； B.柴油； C.乙醇； D.氢气 2.燃料电池汽车的效率能达到以上（）。 A.30%； B.40%； C.50%； D. 60% 3.在最适合汽车使用的燃料电池（）。 A.质子交换膜燃料电池； B.磷酸燃料电池； C.熔融碳酸盐燃料电池对； D.固态氧化物燃料电池。 4.世界上第一家实现商品化销售的燃料电池汽车生产厂家是（）。 A.丰田； B.通用； C.奔驰； D.本田。 5.蓄电池组中，标称电压为12V的单体电池端电压压差应小于（）mV。 A.100； B.120； C.150； D.200 6.在25°C下，蓄电池组由32节单体蓄电池组成（单体标称电压为12V），则其浮充电电压应约为（） A. 384V； B. 432V； C. 450V； D. 472V 7.在蓄电池管理系统中，由（）把整流电压变成交流电压。 A.整流器； B.逆变器； C.充电器 8.在蓄电池管理系统中，，由（）把直流电压变成交流电压。 A.整流器； B.逆变器； C.充电器； D.交流调压器 9. 15.2020年中国电池制造的能量密度要达到（）。 A. 300wh/kg；A. 400wh/kg；A. 500wh/kg 10.用电流表测量电流，应将电流表和被测电流的电路或负载（）。 A.串联； B.并联； C.怎么连接都可以。 11.用电压表测量电压，应将电压表和被测电压的电路或负载（）。 A.串联； B.并联； C.怎么连接都可以。 12.万用表使用完毕后，应将选择开关放在（）。 A.电阻档； B.交流电压最高档； C.直流电流档。 13.三相桥式整流电路，在交流电的一个周期内，每个整流元件的导通角为（）。 A. 180度； B. 120度； C. 60度 14.单相整流电路中，二极承受的反向电压的最大值出现在二极管（）。 A.截止时； B.由截止转导通时； C.导通时； D.由导通转截止时 15.燃料电池汽车的效率能达到以上（）。 A. 30%； B. 40%； C. 50%； D. 60%。 系 别 ： 专 业 班 别 ： 姓 名 ： 学 号 ： … … … … … … ○ … … … 密 … … … ○ … … … … 封 … … ○ … … … … 线 … … ○ … … … … … … ○ … …
微电网能量管理系统概述 一、微电网能量组成 微电网是近年来出现的一种新型能源网络化供应与管理技术的简称，它能够利地将可再生能源和清洁能源系统的接入，实现需求侧管理以及现有能源的最大化利用。微电网将发电子系统、储能系统及负荷相结合,通过相关控制装置间的配合,可以同时向用户提供电能和热能,并能够适时有效地支撑大电网,起到消峰填谷的作用。所以微电网概念一经提出,就引起世界能源专家和电力工业界的广泛重视,世界很多国家都加强了相关基础科学研究的力度,对微电网的认识随着研究的进行在不断地具体化、深入化和系统化。而微电网对于解决我国现有大电网运行中凸显的问题,以及能源危机等相关问题,无疑是提供了一个好的解决途径。 1.1风能 风能是因空气流做功而提供给人类的一种可利用的能量。空气流具有的动能称风能。空气流速越高，动能越大。人们可以用风车把风的动能转化为旋转的动作去推动发电机，以产生电力，方法是透过传动轴，将转子（由以空气动力推动的扇叶组成）的旋转动力传送至发电机。到2008年为止，全世界以风力产生的电力约有94.1 百万千瓦，供应的电力已超过全世界用量的1%。风能虽然对大多数国家而言还不是主要的能源，但在1999年到2005年之间已经成长了四倍以上。 风能优点： 1.风能为洁净的能量来源。 2.风力发电是可再生能源，很环保。 3.风能设施多为不立体化设施，可保护陆地和生态。 4.风能设施日趋进步，大量生产降低成本，在适当地点，风力发电成本已 低于发电机。
1.风力发电需要大量土地兴建风力发电场，才可以生产比较多的能源。 2.进行风力发电时，风力发电机会发出庞大的噪音，所以要找一些空旷的 地方来兴建。 3.在一些地区、风力发电的经济性不足：许多地区的风力有间歇性，更糟 糕的情况是如台湾等地在电力需求较高的夏季及白日、是风力较少的时 间；必须等待压缩空气等储能技术发展。 1.2光伏 光伏是太阳能光伏发电系统的简称。是一种利用太阳电池半导体材料的光伏效应，将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统，有独立运行和并网运行两种方式。 光伏能量的来源由光伏板组件，它是一种暴露在阳光下便会产生直流电的发电装置，由几乎全部以半导体物料(例如硅)制成的薄身固体光伏电池组成。由于没有活动的部分，故可以长时间操作而不会导致任何损耗。简单的光伏电池可为手表及计算机提供能源，较复杂的光伏系统可为房屋提供照明，并为电网供电。光伏板组件可以制成不同形状，而组件又可连接，以产生更多电力。近年，天台及建筑物表面均会使用光伏板组件，甚至被用作窗户、天窗或遮蔽装置的一部分，这些光伏设施通常被称为附设于建筑物的光伏系统。 光伏优点： 1.普遍：太阳光普照大地，没有地域的限制无论陆地或海洋，无论高山或 岛屿，都处处皆有，可直接开发和利用，且无须开采和运输。 2.无害：开发利用太阳能不会污染环境，它是最清洁能源之一，在环境污 染越来越严重的今天，这一点是极其宝贵的。 3.巨大：每年到达地球表面上的太阳辐射能约相当于130万亿吨煤，其总 量属现今世界上可以开发的最大能源。 4.长久：根据目前太阳产生的核能速率估算，氢的贮量足够维持上百亿年， 而地球的寿命也约为几十亿年，从这个意义上讲，可以说太阳的能量是 用之不竭的。
动力电池材料体系及结构选择分析 材料体系选择分析 1、下表是理论上可以在锂离子电池中应用的正负及材料体系 正极材料(阳灿/^) 200 400 600 800 1000 负极材料比（阳八卜/妒 综合考虑材料体系的安全、成本、能量密度、电性能、原材料的自然界资源储量等条件,目前具备产业化条件，最有可能成为新一代车载动力电池的材料主要分为以下几个体系，1、 2、0^111204/01^11116 3、 4、 5、1^1^11204/1-14115012 几种常用的正极材料的特性以及优缺点分析
700：^3；^1：十2；胞：44； 7^1是材料容量的主要来源，^2^-14； 705在高电位时才能发生反应，^3^44，起到稳定晶体结构的作用； 7―保持44价不变，在―含量偏高时易出现价态变小的趋势，出现十3的\111； ^^的容量要高于尺0从，是目前容量最高的正极材料，其安全性能差是突出的问题；解决层状晶体材料安全性能差的问题主要从以下几个方面入手 ^表面涂层，减少反应活性区域的直接接触(八1203、 ^陶瓷隔膜技术； ^活性低的负极材料 ^正极材料的掺杂改性； 2、1^1^10204 ^成本低，储量丰富； 7能量密度偏低’高温性能差是其主要缺点； 改善高温循环的方法 ^元素掺杂，掺入低价态元素提高锰价态（灰1、^); ^表面修饰，包覆氧化物，减少材料与电解液的接触； ^采用新型电解质盐，0608； ^活性低的负极材料 3、01^？04 7成本低、储量丰富； 7循环性能优良、安全性能优良； 7材料稳定性差、合成过程质量控制困难； ^加工性能差工艺要求高； 7材料电子导电性差、低温性能差、能&密度偏低； 改善电子传导性差的手段 ^元素掺杂与表面包覆扣材料 ^纳米级导电材料、高效分散技术； ^箔材预处理技术； 几种常见的外部包装结构及分析 目前，在传统锂离子电池基础上发展起来的锂离子动力电池呈现出结构多样化，缺乏统一 的标准，而外部的结构对工艺布局有着决定性的影响，目前主流电池在外部封装结构上主 要可分为以下几类： 1、圆柱型电池 2、方型硬壳电池 3、方型软包装电池 几种不同类型结构的优缺点分析 1、圆柱型电池代表厂家（江森自控、八123、531^0、300)0 7工艺成熟度高、生产效率高、过程控制严格，成品率及产品一致性都较其他结构电池 高； 7壳体结构成熟，成本低； 7极片过长，卷绕方向上集流体电流密度分布不均匀，造成内部各部分反应程度不一致；^直径过大，电芯内部产生的热量很难得到快速释放，内部的热量累积，给电池的安全
材料科学基础选择题版集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
1、极化会对晶体结构产生显着影响，可使键性由（B）过渡，最终使晶体结构类型发生变化。 （A）共价键向离子键（B）离子键向共价键 （C）金属键向共价键（D）键金属向离子键 2、离子晶体中，由于离子的极化作用，通常使正负离子间的距离（B），离子配位数（）。 （A）增大，降低（B）减小，降低（C）减小，增大（D）增大，增大 3、氯化钠具有面心立方结构，其晶胞分子数是（C）。 （A）5 （B）6 （C）4 （D）3 4、NaCl单位晶胞中的“分子数”为4，Na+填充在Cl-所构成的（B）空隙中。 （A）全部四面体（B）全部八面体（C）1/2四面体（D）1/2八面体 5、CsCl单位晶胞中的“分子数”为1，Cs+填充在Cl-所构成的（C）空隙中。 （A）全部四面体（B）全部八面体（C）全部立方体（D）1/2八面体 6、MgO晶体属NaCl型结构，由一套Mg的面心立方格子和一套O的面心立方格子组成，其一个单位晶胞中有（B）个MgO分子。 （A）2 （B）4 （C）6 （D）8 7、萤石晶体可以看作是Ca2+作面心立方堆积，F-填充了（D）。 （A）八面体空隙的半数（B）四面体空隙的半数 （C）全部八面体空隙（D）全部四面体空隙 8、萤石晶体中Ca2+的配位数为8，F-配位数为（B）。 （A）2 （B）4 （C）6 （D）8 9、CsCl晶体中Cs+的配位数为8，Cl-的配位数为（D）。 （A）2 （B）4 （C）6 （D）8 10、硅酸盐晶体的分类原则是（B）。 （A）正负离子的个数（B）结构中的硅氧比 （C）化学组成（D）离子半径 11、锆英石Zr[SiO4]是（A）。 （A）岛状结构（B）层状结构（C）链状结构（D）架状结构 12、硅酸盐晶体中常有少量Si4+被Al3+取代，这种现象称为（C）。
电动汽车中的电池能量管理系统 一、前言 电动汽车的应用有效地解决了能源和环境可持续发展的问题。电动汽车的应用前景广阔。但电动汽车尤其纯电动汽车的应用遇到了动力电池的难题，电池的问题体现在两个方面。其一是动力电池比能量不高，影响电动汽车续驶里程的要求，价格太高直接影响电动汽车的初始成本；其二是电池的性能差，使用寿命低影响电动汽车的使用成本。 电动汽车用的电池使用中其性能发挥得如何，除与电池模块自身性能有关外，与其应用的电池能量管理系统的功能有着密切的关系，尤其是电池模块质量不太理想的条件下，应用功能完备的电池能量管理系统其作用就更加突出。借助电池能量管理系统的正常工作会使电池模块的性能得以充分发挥，减少电池模块故障，延长电池模块的使用寿命，增加电动汽车的使用安全感。因此，电动汽车电池能量管理系统的应用备受电动汽车设计者和使用者的重视。 二、电动汽车电池能量管理系统的功能 电动汽车，尤其是纯电动汽车中的电池能量管理系统是该车的一种相当重要的技术措施，可以称为电动汽车电池的“保护神”，它起到了对电池性能的保护、防止个别电池的早期损坏、有利于电动汽车的运行，并具有各种警告功能等[1]。由于它参加电池箱内电池模块的监控工作使电动汽车的运行、充电等功能与电池的有关参数（电流、电压、内阻、容量）紧密相连和协调工作。它有计算，发出指令、执行指令和提出警告的功能。各种电池模块虽然有结构和性能上的差异，但它们都具备一些相同或相似的功能。典型的电池能量管理系统应具备如下功能： 2.1 对能量的检测功能 电动汽车在行车过程中，该系统能随时对车辆的能耗进行计算，最终给出该电池箱内电池模块剩余的电池能量值，并通过剩余能量计将数据显示出来，使驾驶人员知道车辆的续驶里程,以便决定如何行驶.在能量允许的条件下使车辆行驶到具有充电功能的地方，补充电量防止半路抛锚。 2.2 对电池工作状态的监测与控制功能 电池能量管理系统按电池箱内安装的传感器提供的信号对电池进行管理。一般情况下，电池箱内有温度传感器及电压、电流和内阻的测量值。由于温度的变化对其他参数都有影响，所以一般都以电池模块的温度来做为控制的指令信号，将测得的温度值与事先设定的温度值进行比较，决定对电池冷却与否。 电动汽车能源是很宝贵的，应尽量采用节能元件，所以电池箱内的冷却风扇一般都是采用分级参与工作。这样能做到在保证电池性能的条件下尽量使用小排量的风扇。当第一级风扇工
如何选择动力锂电池的正极材料及安全性分析 目前，在锂离子电池中使用量最多的正极材料有以下几种：钴酸锂（LiCoO2），锰酸锂（LiMn2O4），镍钴锰酸锂（LiCoxNiyMnzO2）以及磷酸铁锂（LiFePO4）。究竟选择哪种正极材料的锂电池？下文会做详细地分析。 测试锂离子电池的安全问题，过充（指充电电压超过其充电截止电压，对锂离子电池来说，一般可以将10V/节定为过充电压）是一个很好的方法。谈到过充，我们应该首先了解一下锂离子电池的充电原理（如图1所示）。锂离子电池的充电过程是Li 从正极跑出来，通过电解液游到负极并得到电子，嵌入到负极材料中，而放电的过程则相反。 衡量正极材料安全性主要考验： A：容不容易在充电时形成枝晶。 锂离子电池的充电过程就是Li 从正极跑出来，通过电解液游到负极被还原并嵌入到负极材料中；放电的过程则相反，负极材料中的锂被氧化，通过电解液，嵌入正极材料。 基于循环性地考虑，钴酸锂（LiCoO2 ）材料的实际使用容量只有其理论容量的二分之一，即使用钴酸锂作为正极材料的锂离子电池在正常充电结束后（即充电至截止电压4.2 V左右），LiCoO2正极材料中的Li 将还有剩余。可用以下的简式表示：LiCoO2→0.5Li Li0.5CoO2 （正常充电结束）。此时如果充电电压继续升高，那么LiCoO2正极材料中的剩余的Li 将会继续脱嵌，游向负极，而此时负极材料中能容纳Li 的位置已被填满，Li 只能以金属的形式在其表面析出。一方面，金属锂的表面沉积非常容易聚结成枝杈状锂枝晶，从而刺穿隔膜，造成正负极直接短路；另外，金属锂非常活泼，会直接和电解液反应放热；同时，金属锂的
结构材料基本要求 ?物理性质 密度 密实度和孔隙率 材料和水 ?力学性质 强度 弹/塑性 硬度和耐磨性 脆/韧性 ?耐久性质（抗风化性、耐腐 蚀性） 结构材料的分类 建筑工程材料是建筑结构物中使用的各种材料及制品，它是一切建筑工程的物质基础。 o功能与用途：装饰材料、地面材料、屋面材料等结构材料、防水材料、保温材料、吸声材料等功能材料 o化学成分：无机材料、有机材料和复合材料 木材 木材作为建筑材料，已有悠久的 历史，虽然现在研究和生产了许 多新型建筑材料来取代木材，但 目前其仍是一种用途广泛的重要 的建筑材料。 类型：圆/方/条/板材 各向异性：顺纹和横纹方向强 度差异大 应用特点：结构自重轻、制作 容易，架设简便，工期快，造 价便宜等优点；但易燃、易腐 朽，结构变形较大等缺点。
木材的物理、力学性质 密度：木材的密度约为1.50-1.56g/cm3,常取1.53g/cm3 含水率：木材含水质量与木材干燥质量的比值为含水率 纤维饱和点含水率：木材细胞壁中的吸附水达到饱和状态，但还没有自由水，这种吸附水的饱和状态称为纤维饱和点。这时含水率称为纤维饱和点含水率。纤维饱和点随树种而异，一般约为23％-33％，平均约为30％；木材的含水状态可以分为湿材、纤维饱和状态、气干及全干等。工程中常用的木材 上海八万人体育场 A.原木：去根、除皮、断梢，并按一定尺寸规格和直径要求锯切的圆木段。原木可用作建筑用材、电杆、木桩、枕木等。 B.锯材：原木经纵向锯解加工而成的材种。可用于建筑模板、桥梁、家具等。 C.人造板：常用的人造板材有细木工板、胶合板、硬质纤维板、刨花板、木丝板等。可用于天棚板、隔墙板、复合木地板、门、家具等。石材、砖、瓦和砌块 上海八万人体育场 石材目前在土木工程中，石材主要用作：结构材料，装饰 材料，混凝土集料，人造石材的原料等。?砌筑石材： 【毛石】形状不规则的块石。 可用于建筑物的基础、墙体、 堤坝、挡土墙、桥涵等。 【料石】经过人工或机械开采 出的较规则的块石。主要用于 砌筑墙身、踏步、拱和纪念碑、 柱等。 ?装饰石材：建筑上常用的装饰石材 有天然大理石板材、天然花岗岩板材等。
第二章 02 动力蓄电池及管理系统
一、动力电池主要性能指标 1．电压 （1）端电压。 （2）标称电压。 （3）开路电压。 （4）工作电压。 （5）充电终止电压。 （6）放电终止电压。
一、动力电池主要性能指标 2．容量 （1）额定容量。 （2）n小时率容量。 （3）理论容量。 （4）实际容量。 （5）荷电状态。 3．内阻 电池的内阻是指电流流过电池内部时所受到的阻力，一般是蓄电池中电解质、正负极群、隔板等电阻的总和。电池内阻越大，电池自身消耗掉的能量越多，电池的使用效率越低。
一、动力电池主要性能指标 4．能量 （1）总能量。 （2）理论能量。 （3）实际能量。 （4）比能量。 （5）能量密度。 （6）充电能量。 5．功率 （1）比功率 （2）功率密度
一、动力电池主要性能指标 6．输出效率 （1）容量效率。 （2）能量效率。 7．自放电率 自放电率是指电池在存放期间容量的下降率，即电池无负荷时自身放电使容量损失的速度，它表示蓄电池搁置后容量变化的特性。 8．放电倍率 电池放电电流的大小常用“放电倍率”表示，即电池的放电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，即放电倍率越高，则放电电流越大。
9．使用寿命 一、动力电池主要性能指标 电池类型质量能量密度 （W·h/kg）质量功率密度 （W/kg） 能量效率 （%） 循环寿命 （次） 铅酸电池35～50150～40080500～1000镍镉电池30～50100～150751000～2000镍氢电池60～80200～400701000～1500锂离子电池100～200200～350>901500～3000
电池包结构分析及优化设计方案 (电池包结构分析及优化设计方案) 项目编号： 项目名称： 文档版本： 批准审核校对设计 . . . . . . . .
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目录 1 电池包设计原则 (4) 2 研究目标 (5) 3 研究内容 (6) 3.1电池包有限元模型 (6) 3.2 仿真计算条件 (7) 3.3 计算结果分析 (7) 3.3.1 静力学结构仿真 (7) 3.3.2 振动仿真 (9) 3.3.3 动态仿真 (11) 3.4 电池包结构优化设计 (12) 4.技术能力与效益预测 (13) 5.发布单位 (14)
1 电池包设计原则 蓄电池包为由一个或多个蓄电池模块组成的单一机械总成。通常每套电动车用动力电源系统由多个电池包组成。电池包包括电池模块、箱体、连接线束、管理板等。 电池包的设计需满足以下要求： (1)满足整车安装条件，包括尺寸、安装接口等； (2)电池箱体与电池模块之间的绝缘，电池箱体与整车之间绝缘； (3)防水、防尘满足IP67或以上要求； (4)减少电池包内部使电池产生自放电的可能性； (5)各种接口（通信、电气、维护、机械）等完全、合理； (6)模块在电池箱体内的固定、电池包在整车上的固定满足振动、侧翻、碰撞等要求； (7)温度场设计合理，要求电池箱体内部电池温差不超过5摄氏度； (8)禁止有害或危险性气体在电池包内累积，更不能进入乘客舱； (9)部分应用（纯电动汽车）要求快速更换。 电池包的最大外形要满足整车安装空间的要求，设计时注意考虑电池包的安装与维护。电池包的安装位置要考虑冲击、振动、侧翻等情况，箱体应能承受一定程度的冲击力（可以参照电池模块的冲击性能测试要求进行设计）。车型不同，留给电池包的空间不一样，电池包的设计必须与整车设计相结合。
动力锂电池，是以锂离子电池为材料的一种高能量密度电池。磷酸铁锂具有很好的安全性能，因而是目前最理想的动力汽车用锂电正极材料。我国车企推出的纯电动车车型中，动力电池均为锂电池，奇瑞、比亚迪使用的均是磷酸铁锂。磷酸铁锂是引发锂电革命行业的一种新兴材料，是锂电池行业发展的最前沿。 下面将用波特五力模型分析动力锂电池行业： （一新进入者的威胁 新进入者在给行业带来新生产能力、新资源的同时，将希望在已被现有企业瓜分完毕的市场中赢得一席之地，这就有可能会与现有企业发生原材料与市场份额的竞争，最终导致行业中现有企业盈利水平降低，严重的话还有可能危及这些企业的生存。 磷酸铁锂行业有一定的门槛，不是谁来做就会做成功的，尤其是材料领域，技术壁垒很高，可以避免太多的竞争。作为新进入这个产业的企业，选择做材料可能要比做电池更为明智，因为现有的一些锂电池厂商很多，尤其是大厂的地位很难撼动，他们切入到磷酸铁锂电池更具优势。 由于制造动力电池涉及到电芯的组合，必须保证电芯的一致性，这样对电池的生产设备提出了更高更专业的要求，所以设备资金投入很大，一般来说，建设一条磷酸铁锂电芯生产线至少需要5000万元的启动资金。创业企业在进入这一领域有一定的 难度,传统的电池生产企业将具有较大的优势。 （二供应商的议价能力 供方主要通过其提高投入要素价格与降低单位价值质量的能力，来影响行业中现有企业的盈利能力与产品竞争力。 锂离子电池的性能主要取决于正负极材料，其安全性能与循环寿命是其它材料所无法相比的，这些也正是动力电池最重要的技术指标。磷酸铁锂正极材料做出大
容量锂离子电池更易串联使用。以满足电动车频繁充放电的需要。具有无毒、无污染、安全性能好、原材料来源广泛、价格便宜，寿命长等优点。 目前磷酸铁锂材料全球可查的产能是1500吨,如果按照未来5年内年产100万辆电动汽车的需求，每年就需要6万吨磷酸铁锂，潜在的供需缺口非常大，锂电池原材料之一是电解液，电解液约占锂电池成本12%,毛利率约40%,是锂电 产业链中盈利能力较强的环节之一。目前全国产能约 1.8万吨，供需基本平衡。 我国磷酸铁锂原材料丰富，价格低廉,这对于磷酸铁锂产业是一个极大的利好。 (三购买商的议价能力 购买者主要通过其压价与要求提供较高的产品或服务质量的能力，来影响行业中现有企业的盈利能力。 (1目前中国大陆锂电池产业正处于优胜劣汰的发展过程，唯具有技术和品牌优势的厂家，才有机会获得更大的市场空间。 (2电芯生产由于生产工艺和技术相对成熟，在有稳定的正极材料货源情况下，国内大部分锂离子电池厂商均能生产出磷酸铁锂电芯。 (四替代品的威胁 两个处于不同行业中的企业，可能会由于所生产的产品是互为替代品，从而在它们之间产生相互竞争行为，这种源自于替代品的竞争会以各种形式影响行业中现有企业的竞争战略 随着补贴和充电便利性的解决，新能源汽车市场将出现爆发式增长，而随着新能源汽车规模的迅速扩大，对动力电池、电机、电控等的需求也将显著增加，这有望成为未来10年行业增长的核心驱动因素。这其中，动力电池的性能对新能源汽车的发展