电动汽车动力电池基础知识

了解动力电池的基本原理和工作方式动力电池是电动汽车中的关键组件，它的基本原理和工作方式影响着电动汽车的性能和续航能力。

本文将介绍动力电池的基本原理和工作方式，帮助读者更好地了解电动汽车的核心技术。

一、基本原理动力电池是指用于驱动电动汽车的高性能电池。

它是由多个电池单元串联组成的，以提供所需的电能。

动力电池的基本原理是利用化学反应将化学能转化为电能，并通过导线将电能传递给电动汽车的电动机，从而驱动汽车运行。

动力电池通常采用可逆化学反应，即充放电过程可以反复进行。

常见的动力电池类型包括锂离子电池、镍氢电池等。

以锂离子电池为例，其内部由锂离子在正负极之间的迁移所引起的氧化还原反应来实现电能的转化。

二、基本工作方式动力电池的工作方式可以分为充电和放电两个过程。

1. 充电过程在充电过程中，外部电源向动力电池提供电能，使其内部化学反应逆转，从而将电能储存在电池中。

充电时，正极吸收电子，负极释放电子，并将这些电子通过外部电路传递给正极，使得正负极之间的化学反应进行逆转。

充电过程中的电能转化涉及到多个物理化学过程，包括离子扩散、电荷传递等。

充电速度和效率取决于电池的材料组成、电流大小以及充电温度等因素。

2. 放电过程在电动汽车工作时，动力电池会释放储存的电能，通过导线传递给电动机，从而驱动汽车运行。

放电过程中，正极释放电子，负极吸收电子，并将电子通过导线传递给负载（电动机），形成电流。

放电过程中电能的释放主要是由化学反应引起的电势差。

电池内部的化学反应会消耗正极和负极之间的化学物质，并最终导致电池失去储存电能的能力。

三、电池管理系统为了保证动力电池的安全和性能，电动汽车通常会配备电池管理系统（BMS）。

BMS通过监测电池电压、温度、电流等参数，实时掌握电池的状态，并采取相应的措施来确保电池的正常运行和寿命。

BMS还可以实现动力电池的均衡充放电，以避免电池容量不均匀导致的性能下降。

同时，BMS还能监测电池的温度，当电池温度过高时，会采取保护措施，如降低充电速度或停止充电，以防止电池损坏或甚至起火。

电动汽车动力电池的分类
电动汽车动力电池的分类主要基于其化学成分和用途，可以分为以下几类：1.铅酸电池：铅酸电池是最早应用于电动汽车的电池，也是目前仍在使用的电
池之一。

它由铅、二氧化铅、硫酸和水等材料组成，具有成本低、电压稳定、维护简单等优点。

但铅酸电池的能量密度较低，充电速度较慢，且对环境有一定污染。

2.镍镉电池：镍镉电池是一种可充电的二次电池，由镍和镉两种元素组成。

它
具有较高的能量密度和放电率，能够提供较大的电流输出，因此常用于混合动力汽车和纯电动汽车。

但镍镉电池含有重金属元素，对环境有一定影响。

3.锂离子电池：锂离子电池是一种高能量密度、高电压、长寿命的二次电池，
由锂离子在正负极之间移动实现充放电。

锂离子电池具有较高的能量密度、较长的寿命、较低的自放电率、环保等优点，是当前电动汽车电池的主流选择。

4.燃料电池：燃料电池是一种将燃料的化学能通过电化学反应转化为电能的装
置。

它由燃料、氧化剂、电极和电解质等组成，具有高效、环保、高能量密度等优点。

燃料电池的燃料可以是氢气、甲烷、乙醇等，氧化剂可以是氧气、空气等。

以上是电动汽车动力电池的主要分类，不同类型的电池各有其优缺点，选择适合的电池类型需要根据实际需求进行权衡。

电动汽车的动力系统和电池技术随着全球环境变化和政府节能减排政策的逐渐加强，电动汽车逐渐成为了当今社会推动绿色交通的重要手段。

电动汽车相比传统汽车，具有清洁、零排放、安全、安静、较低的运行成本等优势，因此备受消费者的青睐。

本文将从动力系统和电池技术两个方面对电动汽车进行介绍。

一、电动汽车的动力系统电动汽车的动力系统主要包括三种：纯电动、插电式混合动力和燃料电池混合动力。

纯电动汽车只依靠电池驱动电机，不依赖于其他能源；插电式混合动力辅以发动机发电，延长了行驶距离；燃料电池混合动力则利用氢气来驱动电动机。

动力系统中最关键的部分是电机和电控系统。

电机控制系统需要负责电机的启动、停止、转速控制和扭矩控制等。

常见的电机种类包括永磁同步电机、异步电机等。

其中永磁同步电机具有高效、高速、高扭矩、轻量化等特点，被广泛应用于电动车辆中。

另外，电池是电动汽车动力系统不可或缺的部分。

电动汽车需要用电池来储存能量，供电机在车辆行驶中提供动力。

在电动汽车中，常见的电池种类包括传统铅酸电池、镍氢电池、锂离子电池等。

锂离子电池是当今最常用的电动车电池，具有能量密度大、重量轻、寿命长、自放电小等优点。

二、电动汽车的电池技术电池技术是电动汽车发展的关键技术之一。

以下介绍几种常见的电池技术。

1.镍氢电池技术镍氢电池由镍氢负极和氢化物正极组成，具有能量密度高、长寿命等优点，是电动汽车的常用电池。

然而，镍氢电池的较大缺点是重量大、体积大，充电速度慢，因此限制了其在电动汽车中的应用。

2.锂离子电池技术锂离子电池具有体积小、重量轻、能量密度高、自放电率低等特点，当前是电动汽车的主流电池技术。

锂离子电池分为单体电池和组合电池，通常采用多个单体电池串联或并联来组成电动汽车的电池组。

3.超级电容器技术超级电容器是介于电池和电容器之间的产品，具有超长的寿命、超快的充电速度和良好的低温性能。

在电动汽车领域，超级电容器常用于辅助动力系统，可在起步加速时提供可靠的短时高功率输出。

新能源汽车纯电动车动力电池随着可再生能源的发展，新能源汽车已成为未来发展的趋势。

新能源汽车的发展关键在于电池技术，因为动力电池是纯电动车的核心部件，它的性能和质量直接决定了汽车的续航里程。

本文将详细介绍纯电动车动力电池的相关知识。

动力电池的定义和作用动力电池是指为纯电动车提供动力所必需的电池，用于储能和提供动力。

它是纯电动车的核心部件，对纯电动车的续航里程、性能和使用寿命都有很大的影响。

动力电池主要由电池单体、电池管理系统、电池充电系统等组成。

作为电动汽车的核心部件，造就着电动汽车行驶的里程和动力输出。

同时也是影响纯电动汽车价格的重要因素。

动力电池的构成动力电池主要由电池单体、电池管理系统、电池充电系统等组成。

通常，动力电池采用锂离子电池或钴酸锂电池作为电池单体。

1.电池单体：电池单体是动力电池的基本组成部分，它由一定数量的电池组成，在电动汽车中通常由数百个甚至数千个电池单体组成。

电池单体的性能决定了整个电池的性能，常见的电池单体规格有18650和26650两种，其中18650是一种直径为18毫米，长度为65毫米的圆柱形电池单体，而26650则是一种直径为26毫米，长度为65毫米的圆柱形电池单体。

2.电池管理系统：电池管理系统是动力电池的关键部分，它负责监测每个电池单体的电压和温度，并通过数据处理系统将这些信息集中控制，以保证电池单体的正常工作。

例如：保护电池免受过充、过放或短路等异常情况。

同时，电池管理系统还会通过外部冷却和加热装置控制电池温度，保证电池处于正常工作的温度范围之内。

3.电池充电系统：电池充电系统是指将电池充满电的装置，它主要由电池充电器和充电管理系统组成。

电池充电系统负责控制电池的充电过程，保证电池充电安全可靠。

动力电池的类型根据电池单体的不同材质和结构，动力电池可以分为多种类型，目前市面上使用的动力电池主要有以下几种：1.钴酸锂电池钴酸锂电池是目前市场上使用最为广泛的动力电池，充电速度快，能量密度高，具有优良的循环寿命和安全性能，缺点是价格较高。

动力电池的基础知识新能源汽车三大(电池、电机、电控)核心技术，对主机厂工程师而言，动力电池知识是必须要知道的。

但是目前许多工程师对动力电池知识了解甚少，主要原因是，动力电池是电化学领域的，而汽车学院的没有这个课程。

下面做一些简要介绍，供大家参考。

一、电池是什么？其功能是什么？先说水池吧。

水杯、水桶、水缸、水池、这里的杯、桶、池、塘，有一个共同的特点，其基本功能是装水的，不同是容积大小不一样。

水是液体，有一个基本属性，水是能高处流向低地处的。

基本常识是，人们可能没有思考，水池原来是空的，水池的水是人倒进去的，在水水池的低处钻一个孔，一池子水最后会放干的。

这个过程里有什么科学道理？a)空水池，空的容积才能盛水；b)水自己进不了水池里，是人倒进去的；c)有水压的存在，水才会从高处往地处流动的。

同理，电池是盛“电”的容积，电池里面原来也是“空”的，是没有电的，电是人充进去的，电池能放电，是因为电池里面有电压差。

水池是物理学原理，是装的液体，水是分子结构的；电池是电化学学原理，是装的带“电”的，是比分子更小的离子。

二、干电池的基本常识大家常见在体收音机、收录机、照相机、电子钟、玩具等电池，归类为干电池。

在干电池里面的电解质是一种不能流动的糊状物，才叫做干电池(见图1)，这是相对于具有可流动电解质的电池说的。

图1 干电池外形及内部结构其外壳是用锌做成的圆筒型容器，锌筒中央立着一根碳棒,碳棒顶端固定着一个铜帽。

碳棒和锌筒叫做干电池的电极。

聚集正电荷的碳棒叫正极,(符号+，表示电池的正极)，聚集负电荷的锌筒叫负极(符号-，表示电池的负极)。

放电的基本原理：碳极周围填满了二氧化镁，锌电极组成了干电池的外壳，碳电极则放在中心。

电子是有电子化了的锌金属(氧化作用)所给出，流进外部的电路到达炭电极。

靠近碳电极的二氧化镁得到电子(还原作用)生成氢氧离子，并形成了新的化合物叫做氧化镁。

氧化反应把电池负极的电子推出去，而还原反应则在正极吸收它们。

电池基础知识培训目录◆电池的基础概念◆锂电池的简介◆锂电池常用的基本术语◆锂电池Pack组成及串并联方式◆动力电池系统构成与专业领域简介◆动力电池模组与Pack设计关键技术◆动力电池行业常用国标简介什么叫电池？电池是一种能够将化学能转化为电能的一种装置。

1.按工作性质分2.按电解液分3. 按电池所用正、负极材料划分4.按用途分5.及其它总体分类1.按工作性质分：一次电池（原电池） 二次电池（可充电池）区别简介：1、一次电池和二次电池的最大不同是充电，一次电池用完也就是说放电后不能再以充电的方式反复使用；而二次电池则可以反复的充电、放电，所谓的循环。

2、另一明显的区别就是它们能量和负载能力，以及自放电率，二次电池能量远比一次电池高，然而他们的负载能力相对要小。

3、从电化学角度来说，电化学反应若是可逆的，则属于二次电池，不可逆的，属于一次电池。

锌锰电池是一次电池，如平常说的干电池，2号、5号、7号；铅酸蓄电池、锂电属于二次电池。

4、应用一般来说，一次电池适合于微小电流的器具，如遥控器、胡须刀等；而二次电池基本上没有受到限制。

2.按电解液分：碱性电池：电解质主要以氢氧化钾火熔液为主的电池；如（锌锰电池、镉镍电池，镍氢电池等）酸性电池：主要以硫酸水溶液为介质的电池；如（锌锰干电池、也称酸性电池，海水电池等）有机电解液电池：主要以有机溶液为介质的电池；如（锂电池、锂离子电池等）3.按电池正负负极材料划分：锌系：锌锰电池、锌银电池等；镍系：镍镉电池、镍氢电池、镍锌电池等； 锂系：锂锰、锂铁、锂镍钴锰电池等；其它体系5.及其他总体分类：电池原电池锌锰电池碱锰银锌…蓄电池铅酸镍镉镍氢锂离子…燃料电池质子交换膜碱性固体氧化物熔融碳酸盐…物理电池超级电容器飞轮电池核电池太阳能电池…1981年发表了第一个锂离子电池方面专利。

八十年代末，SONY公司利用此发现制成LIB。

实验室制成的第一只18650型锂离子电池容量仅为600mAh。

电动汽车动力电池的基本要求和具体分类
电动汽车动力电池的基本要求是高能量密度、长寿命、较高的充放电效率、安全可靠以及成本合理等。

具体分类如下：
1. 锂离子电池：目前是最常用的动力电池，具有高能量密度、较长寿命、较高的充放电效率和较低的自放电率。

常见的有锂铁磷酸铁锂电池、锰酸锂电池、三元材料锂离子电池等。

2. 镍氢电池：具有高能量密度和较长寿命，但充放电效率相对较低。

主要用于混合动力和纯电动汽车的中小型车辆。

3. 铅酸电池：具有较低的能量密度和较短的寿命，但成本较低。

主要用于电动公交车和低速电动车等。

4. 固态电池：相较于传统液态电解液，使用固态电解质，具有更高的能量密度、更长的寿命和更好的安全性能。

目前仍处于研发阶段，尚未商业化应用。

5. 金属空气电池：利用金属与氧气反应来产生电能，具有极高的能量密度，但存在反应性不稳定和放电速度较慢等问题。

目前仅在特定场景下应用。

需要注意的是，不同类型的电动汽车可能会使用不同种类的动力电池，具体取决于使用需求、成本效益以及技术发展情况等因素。

◆文/北京 李玉茂纯电动汽车学习入门(三)——动力电池系统(上)李玉茂 (本刊编委会委员、特约编辑)中国汽车工程学会认证资深工程师、中国汽车工程学会汽车应用与服务分会特聘专家，从事汽车维修工作40余年，在大众车系电控系统故障诊断领域经验丰富。

现任北京市工业技师学院汽车技术应用系顾问，清华大学、北京理工大学师资培训基地汽车专业专家。

(接2021年第8期)一、单体锂电池1.组成与分类单体(Cell)也称电芯，是将化学能转化为电能的最小单元，单体锂电池由正极、负极、电解液、隔膜、外壳等组成，如图1所示。

锂电池按正极所用材料分类，有钴酸锂L i x C o O 2、锰酸锂Li x MnO 2、镍酸锂Li x Ni O 2、磷酸铁锂Li x Fe PO 4、三元锂Li(CoMnNi)O 2。

三元锂是钴、锰、镍按一定比例混合，这些锂化合物材料是晶状体结构材料。

负极材料为石墨，充电后成为锂-碳层间化合物Li X C 6。

液态锂离子电池的正极与负极之间是隔膜和电解液，隔膜只允许锂离子Li+往返通过，阻止电子e-通过，在正负极之间起到绝缘作用。

固态锂离子电池的隔膜、电解液由聚合物电解质膜代替, 聚合物可以是干态，也可以是胶态，目前大部分采用聚合物胶体电解质膜。

2.形状与包装单体电池的形状有方形、圆柱形、板状等，如图2所示。

方形又分方形叠片式、方形卷绕式；圆柱形又分圆柱叠片式、圆柱卷绕式。

包装类型有硬包、软包，硬包使用钢壳、铝壳，软包使用铝塑。

电动车大多采用方形硬包电池，特斯拉采用18650电芯， 18表示直径为18mm，65表示长度为65mm，0表示圆柱形电池。

笔记本电脑、手机采用板状软包电池。

锂单体电池标称电压3.7V ，一般正常电压范围3.2～4.2V 。

磷酸铁锂单体电池标称电压3.2V ，一般正常电压范围2.7～3.7V 。

比亚迪公司推出磷酸铁锂刀片电池，如图3所示，电芯长度可大于2m，宽度大于10cm，厚度不到2cm，优点：①电池能量密度比传统电池增加1/3以上；②材料成本降低1/4左右；③电池体积小,可为车辆节省空间；④电池重量轻，降低自身重量的能源消耗，续航里程增加。

动力电池的主要性能参数1、电压：开路电压=电动势+电极过电位，工作电压=开路电压+电流在电池内部阻抗上产生的电压降。

电动势由电极和电解质材料特性决定，电极的过电位与材料活性、荷电状态和工况有关。

2、内阻：电池在短时间内的稳态模型可以看作为一个电压源，其内部阻抗等效为电压源内阻，内阻大小决定了电池的使用效率。

电池内阻包括欧姆电阻和极化电阻两部分，欧姆电阻不随激励信号频率变化，又称交流电阻，在同一充放电周期内，欧姆电阻除温升影响外变化很小。

极化电阻由电池电化学特性对外部充放电表现出的抵抗反应产生，与电池荷电、充放强度、材料活性都有关。

同批电池，内阻过大或过小者都不正常，内阻过小可能意味材料枝晶生长和微短路，内阻太大又可能是极板老化、活性物质丧失、容量衰减，内阻变化可以作为电池裂化的充分性参考依据之一。

3、温升：电池温升定义为电池内部温度与环境温度的差值。

多数锂电池充电时属吸热反应，放电时为放热反应，两者都包含内阻热耗。

充电初期，极化电阻最小，吸热反应处于主导地位，电池温升可能出现负值，充电后期，阻抗增大，释热多于吸热，温升增加，过充时，随不可逆反应的出现，逸出气体，内压升高、温度升高，直到变形、爆裂。

4、内压：电池内部压力，由于电池内部反应逸出气体导致气压增大，气压过大将撑破壳体和发生爆裂，基于安全考虑，一方面锂电池都设计了单向的防爆阀门，一方面用塑壳制造。

析气反应常伴随着不可逆反应，也就意味着活性物质的损失、电池容量的下降，无析气、小温升充放电是最理想的工况。

5、电量：电学里，电量用Wh(瓦时)表示，是能量单位，一度电等于1kWh;电池常用Ah(安时)计算电量，对于动力电池侧重于功率和能量大小，用Wh更直接一些，因为电池的电压是变化的，其全程变化量可达到极大值的一半左右，用Ah计算电量不能正确描述电池的动力驱动能力，但Ah作为电池的电量单位自有其历史和道理，在不引起歧义的地方两种电量单位都可以使用。

汽车动力电池基础知识一、概述汽车动力电池是电动汽车的动力来源，其性能直接影响着电动汽车的性能指标。

因此，了解汽车动力电池的基本知识对于购买和使用电动汽车至关重要。

二、汽车动力电池的种类目前市场上主要有三种类型的汽车动力电池：铅酸电池、镍氢电池和锂离子电池。

1. 铅酸电池：铅酸电池是最早的汽车动力电池，具有成本低、可靠性高、安全性好的优点。

但是，它的能量密度较低，充电速度较慢，且在使用寿命结束后不易回收。

2. 镍氢电池：镍氢电池是一种环保型的汽车动力电池，具有较高的能量密度、充电速度和循环寿命。

但是，它的成本较高，自放电率也较高。

3. 锂离子电池：锂离子电池是目前最常用的电动汽车动力电池，具有高能量密度、长循环寿命、低自放电率等优点。

但是，它的成本较高，且对充电条件的要求也较为严格。

三、汽车动力电池的性能指标1. 电压：汽车动力电池的电压通常为12V或24V，根据车型不同而有所差异。

2. 容量：汽车动力电池的容量通常以Ah（安时）为单位，表示电池能够存储的电量。

容量越大，电池的续航里程就越高。

3. 内阻：汽车动力电池的内阻越小，电流的传输效率就越高，电池的效能也就越好。

4. 循环寿命：汽车动力电池的循环寿命指的是电池在充满电和放完电之间的循环次数。

循环寿命越长，表示电池的使用寿命越长。

5. 自放电率：汽车动力电池的自放电率表示电池在不使用情况下的电量损失率。

自放电率越低，表示电池的储存性能越好。

四、汽车动力电池的使用与维护1. 正确使用：在使用汽车动力电池时，要遵循车辆制造商的使用说明，避免过度充电或过度放电。

同时，要保持电池组的完整性，避免任何可能导致短路的情况。

2. 定期维护：建议定期对汽车动力电池进行检查和维护，包括清洁电池表面、检查连接是否牢固、检查电解液的状态等。

此外，还要保持电池组的良好通风和适当的温度，以延长电池的使用寿命。

3. 充电：在充电时，要使用合适的充电设备和合适的充电方式（如慢充或快充）。