资源简介

(共47张PPT)
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电动汽车动力蓄电池及管理系统
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铅酸动力电池认知
任务 3
常见动力电池
项目二
碱性动力电池认知
任务 4
锂离子动力电池认知
任务 5
任务 6
燃料电池认知
其它动力电池认知
动力电池的使用
任务 7
任务 8
任务7 其它动力电池认知
* 模块二 常见动力电池认知
1.超级电容器的发展历程；
2.超级电容的结构、工作原理；
3.超级电容器所用材料；
4.超级电容器应用状况；
5.锌空气电池的结构及工作原理；
6.锌空气电池应用的材料；
7.锌空气电池的特性；
8.铝空气电池的结构、工作原理及特点；
9.锂空气电池的结构、工作原理及特点；
10.飞轮电池的特点；
11.飞轮电池的结构及工作原理；
12.飞轮电池的应用状况。
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其它动力电池认知
学习内容
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其它动力电池认知
学习目标
1.能说出超级电容器的发展历程；
2.能能够说出超级电容的结构、工作原理；
3.能够介绍超级电容器所用材料；
4.能够说出超级电容器应用状况；
5.能够说出锌空气电池的结构及工作原理；
6.能够说出锌空气电池应用的材料；
7.能够分析锌空气电池的特性；
8.能够说出铝空气电池的结构、工作原理及特点；
9.能够说出锂空气电池的结构、工作原理及特点；
10.能够说出飞轮电池的特点；
11.能够说出飞轮电池的结构及工作原理；
12.能够介绍飞轮电池的应用状况。
其它动力电池认知
引入
除了以前学习的动力电池，你还认识哪些动力电池？
其它动力电池认知
超级电容器
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何为超级电容器？
超级电容器，又名电化学电容器，是一种主要依靠双电层和氧化还原赝电容电荷储存电能的新型储能装置。与传统的化学电源不同，超级电容器是一种介于传统电容器与电池之间的电源。
其它动力电池认知
超级电容器发展历程
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阅读教材超级电容器发展历程部分内容，小组合作完成学习工作页任务一习题。
其它动力电池认知
超级电容器发展历史
01
02
03
04
05
06
1962年，活性碳为电极材料，硫酸为电解质的超级电容器出现
超级电容器概念提出
研究非常活跃，前景广阔
1879年，双电层理论提出
1969年实现碳材料电化学电容器的商业化
20世纪80年代电容器产业化90年代大型化
其它动力电池认知
超级电容器
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电容器的结构是怎样的？
其它动力电池认知
超级电容器结构
超级电容器的基本结构
超级电容器应应用和使用的要求不同而略有不同。但都包含一个正极，一个负极，及这两个电极之间的隔膜，电解液填补由这两个电极和隔膜分离出来的两个的孔隙。
其它动力电池认知
超级电容器种类
超级电容器常见外观形状
超级电容器的部件从产品到产品可以有所不同，这是由超级电容器包装的几何结构决定的。常见的有平板型（包括平板状和圆片状两种）和绕卷型两种。
其它动力电池认知
超级电容器
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超级电容器的类型有哪几种？
其它动力电池认知
超级电容器
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超级电容器种类
按储能原理分：
双电层电容器、赝电容器(法拉第赝电容)
按能机制分：
双电层电容 、准电容
按结构分：
对称型电容器、混合型超级电容器。
按电解液分：
水溶液电解液超级电容器、有机电解液超级电容器
其它动力电池认知
超级电容器工作原理
双电层结构示意图
双电层电容器(EDLC)是一种利用电极和电解质之间形成的界面双电层电容来存储能量的装置，其储能机理是双电层理论。
其它动力电池认知
超级电容器工作原理
双层电容器工作原理
充电时电解液的正负离子聚集在电极材料/电解液的界面双层，以补偿电极表面的电子。尤其是在充电强制形成离子双层时，会有更多带相反电荷的离子积累在正负极界面双层，同时产生相当高的电场，从而实现能量的存储。放电时，随着两极板间的电位差降低，正负离子电荷返回到电解液中，电子流入外电路的负载，从而实现能量的释放。
其它动力电池认知
超级电容器工作原理
法拉第赝电容器充电原理图
电解液中的离子(一般为H+或OH-)在外加电场的作用下向溶液中扩散到电极/溶液界面，而后通过界面的电化学反应进入到电极表面活性氧化物的体相中；若电极材料是具有较大比表面积的氧化物，就会有相当多的这样的电化学反应发生，大量的电荷就被存储在电极中。放电时这些进入氧化物中的离子又会重新回到电解液中，同时所存储的电荷通过外电路释放出来。
其它动力电池认知
超级电容器电极材料
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阅读教材超级电容器电极材料部分内容，小组合作完成学习工作页任务三习题。
其它动力电池认知
超级电容器电极材料
炭基材料电极中各种材料的专利申请量分布
1.碳电极
（1）活性炭
（2）碳纳米管
（3）石墨烯
2.导电聚合物电极
3.金属氧化物电极
其它动力电池认知
超级电容器电极材料特点
1.碳电极
化学性质稳定，有良好的耐腐蚀性和导电导热性。
2.导电聚合物电极
可通过分子设计来循着相应的聚合物结构,其循环性能不稳定，在长期充放电过程中，会发生体积膨胀或者收缩的现象，导致导电。
3.金属氧化物电极
聚合物材料电容大，能量密度高。
其它动力电池认知
超级电容器电极材料
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阅读教材超级电容器的特点部分内容，小组合作完成学习工作页任务四习题。
其它动力电池认知
超级电容器特点
不同储能方式能量比较图
1.优点
（1）高功率密度。
（2）循环寿命长。
（3)充电速度快。
（4）工作温度范围宽。
（5)简单方便。
（6）绿色环保。
2.不足
（1)线性放电。
（2)低能量密度。
（3)低电压。
（4）高自放电。
动力电池其它认知
超级电容器待解决问题
1
超级电容器自身的技术问题。
2
电参数模型的建立问题。
3
一致性检测问题。
其它动力电池认知
超级电容器电极材料
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阅读教材超级电容器的应用部分内容，小组合作完成学习工作页任务五习题。
其它动力电池认知
超级电容器应用
013-2015年超级电容器国内产值的分析
1.应用范围广
汽车(特别是电动汽车、混合燃料汽车和特殊载重车辆)、电力、铁路、通信、国防、消费性电子产品等。
2.行业产值在迅速增长
3.类型更加丰富
其它动力电池认知
超级电容器电极材料
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阅读教材超级电容器的应用部分内容，小组合作完成学习工作页任务六习题。
其它动力电池认知
锌空气电池结构
锌空气电池结构图
锌为正极，氧为负极，采用外氧式设计，在锌空气电池两侧有两块高功率、长寿命的空气电极。糊状的锌粉在阳极端，起催化作用的碳在阴极。
其它动力电池认知
锌空气电池工作原理
锌空气电池原理示意图
阴极： O2+H2O+2e-→2OH-
阳极：Zn→Zn2++2e-
Zn2++2OH-→Zn(OH)2
Zn(OH)2→ZnO+H2O 总反应：Zn+ O2→ZnO
其它动力电池认知
锌空气电池材料
1.正极材料
活性炭为载体，聚四氟乙烯为憎水剂，制成多孔正极。
2.催化剂
铂、银等贵金属、金属鳌合物和金属氧化物等。现普遍选用二氧化锰
3.负极材料
负极材料主要采用树枝状Zn粉。
锌空气电池一般选用何种材料？
其它动力电池认知
锌空气电池特性
锌空气电池放电特性曲线
1.放电特性
锌空气电池的额定开路电压是1.45V，20℃时的工作压范围为1.1～1.4V，其具体数值取决于放电负载的大小，一般放电电压比较平稳，典型的终止电压为0.9V。
其它动力电池认知
动锌空气电池特性
2.充电特性
采用机械式更换电池的锌板或锌粒的“充电”模式，整体更换锌空气电池的活性物质，将整个锌空气电池进行更换。
3.贮存寿命
影响锌空气电池贮存寿命的主要机理是自放电反应。向锌中加入添加剂，如汞可以限制自放电反应。另外，在贮存期间锌空气电池的气孔可以密封起来，以防止气体迁移引起的衰降。
其它动力电池认知
铝空气电池结构
何为铝空气电池？
铝空气电池是以高纯度铝Al（含铝99.99%）为负极、氧为正极，以氢氧化钾（KOH）或氢氧化钠（NaOH）水溶液为电解质的一种电池。
其它动力电池认知
铝空气电池结构
铝空气电池结构
在单体电池中以铝（Al）为负极、氧为正极，在铝空气电池两侧有一对辅助空气电极，作为铝空气电池正极。
其它动力电池认知
铝空气电池工作原理
负极：
Al-3e=Al3+
Al3++3OH-=Al(OH)3 (中性溶液）
Al3++4OH-=Al(OH)4- (碱性溶液）
正极：
O2+2H2O+4e=4OH－
总反应式：
4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3 (中性溶液） 4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)4- (碱性溶液）
其它动力电池认知
铝空气电池特点
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优点
（1）比能量高。
（2）使用寿命达到3～4年。
（3）无毒、无有害气体，不污染环境。
（4）可设计成电解液循环和不循环两种结构形式，便于因使用场合不同而进行设计。
（5）铝资源丰富，原料充足。
其它动力电池认知
铝空气电池特点
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不足
（1）比功率中等，
（2）铝在空气或水溶液中易钝化且在强碱性溶液中腐蚀速率较大，严重降低了铝阳极效率。
（3）其放电电压不如锌空气电池平稳。
铝空气电池堆放电曲线
其它动力电池认知
锂空气电池的结构和种类
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锂空气电池由锂（或锂合金）片负极、空气正极、隔膜和电解液组成。根据电解质体系不同，可分水系和非水系（有机体系、混合体系和全固态电解质体系）两种。
锂空气电池的结构是哦怎样的？种类有哪些？
其它动力电池认知
锂空气电池工作原理
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水系锂空气电池放电原理图
正极
O2+2H2O+4 e-→4OH-
负极
Li →Li+ + e-
电池总反应 4Li+O2+2H2O→4LiOH
其它动力电池认知
锂空气电池工作原理
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非水系锂空气电池放电原理图
正极
2Li+ + O2+2 e- →2Li2O2
负极
Li →Li+ + e-
电池总反应 2Li+O2→2Li2O2
其它动力电池认知
锂空气电池优点
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锂空气电池充放电曲线
（1）绿色环保。
（2）质量轻
（3）能力密度高。
（4）成本低。
（5）其标准化的3V电压平，便于组合成适用于各种电器使用的电。
其它动力电池认知
锂空气电池面临的问题
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（1）锂电极在电解质中的长时间稳定性。
（2）是LiOH在阴极的析出。
（3）锂的价格相对较贵，限制了电池的使用范围。
（4）充放电倍率较低。
（5）受空气中CO2影响较大，CO2与Li+会生成Li2CO3，影响电池性能
（7）电解质要求极其严苛
（8）工艺要求较高
其它动力电池认知
飞轮电池概述
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1.飞轮电池用物理的方法实现储能。
2.传统电池主要优点是价格低廉，技术成熟。但存在污染严重，效率低下，充电时间长，用电时间短，使用过程中电能不易控制等缺点。
3.超导电池能量损耗非常小，效率也高，对环境污染也小，但实现超导的条件苛刻（极低温度下） ，而且维持超导装置过大，不易小型化，民用的市场前景并不看好。
4.飞轮电池综合两种电池的优点。
其它动力电池认知
动飞轮电池的组成
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飞轮电池组成
飞轮轮电池由飞轮、电动机、发电机和输入/输出电子装置共同组成
其它动力电池认知
飞轮结构
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飞轮结构图
飞轮电池它主要由飞轮、轴、轴承、电动机、真空容器和电力电子变换器等部件组成。
其它动力电池认知
飞轮电池工作原理
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飞轮电池通过输入/输出电子装置与外部大功率的电气系统相连，外部系统所传输的能量经由电动机通过提升飞轮的转速将电能转化为机械能储存。当需要向负载输出功率时，飞轮通过发电机再将机械能转化为电能，同时飞轮转速相应降低。
飞轮电池组成
其它动力电池认知
飞轮电池应用
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1.由于技术和材料价格的限制，飞轮电池的价格相对较高，在小型场合还无法体现势。但在一些需要大型储能装置的场合，使用化学电池的价格也非常品贵，飞轮电池以得到逐步应用。
2.轮电池充电快，放电完全，非常适合应用于混合能量推动的车辆中。
3.飞轮电池正在向小型化、低廉化发展，在可预见的未来会得到更广泛的应用。
谢谢观看！

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