新能源汽车动力电池结构与检修2-3锂离子电池结构、原理及应用
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态锂离子电池(Lithium Ion Battery，LIB)和聚合物锂离子电池 (Polymer Lithium Ion Battery，LIP)两大类。
液态锂离子电池使用的是液体电解质，而聚合物锂离子电池则 以聚合物电解质来代替。液态锂离子电池和聚合物锂离子电池所 用的正负极材料都是相同的，工作原理也基本一致。
2、锂离子电池的结构 锂电池的结构形式常见的有圆柱碳包式、方型叠片式、圆柱叠片
式、圆柱卷绕式、方型卷绕式等。电池容量从几十毫安时到几百安 时不等。
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《新能源汽车动力电池系统检测与维修》
2、锂离子电池的结构
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《新能源汽车动力电池系统检测与维修》
2、锂离子电池的结构
正极：采用锂化合物LiXCoO2（钴酸锂）、LiXNiO2 （镍酸锂）、LiFePO4（磷酸铁锂）、 LiXMnO2 （锰酸锂）、Li3TiO3 （钛酸锂）、以及三元材料Li(NiCoMn)O2）镍钴锰酸锂； 这些锂化合物材料是晶状体结构材料。 负极：采用锂-碳层间化合物LiXC6。 电解质：为溶解有锂盐LiPF6 、 LiAsF6等有机溶液。 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。
3、锂离子电池的工作原理
锂离子电池在原理上实际是一种锂离子浓差电池，正、负电极由两种不同 的锂离子嵌入化合物组成，正极采用锂化合物LiCoO2，LiNiO2或LiMn2O4，负极 采用锂碳层间化合物LiC6，电解质为LiPF6和LiAsF6等有机溶液。Li+在正负电极间 的往返嵌入和脱嵌形成电池的充电和放电过程。充电时，Li+从正极脱嵌经过 电解质嵌入负极，负极处于富锂态，正极处于贫锂态，同时电子的补偿电荷 从外电路供给到碳负极，保持负极的电平衡。放电时则相反，Li+从负极脱嵌， 经过电解质嵌入到正极，正极处于富锂态，负极处于贫锂态。正常充放电情 况下，锂离子在层状结构的碳材料和层状结构氧化物的层间嵌入和脱出，一 般只引起层面间距的变化，不破坏晶体结构；在放电过程中，负极材料的化 学结构基本不变。因此，从充放电的可逆性看，锂离子电池反应是一种理想 的可逆反应。
素质目标：
1、培养学生自主学习、查找资料、制定计划的能力； 2、培养学生具备从事汽车行业工作的职业素养。
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北京信息职业技术学院 汽车工程系
《新能源汽车动力电池系统检测与维修》
教学目标 主要内容 学习小结 学习检测
教
学 目
教学重点：锂离子电池的工作特性
标
教学难点：理解锂离子电池的充放电原理
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北京信息职业技术学院 汽车工程系
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《新能源汽车动力电池系统检测与维修》
3、锂离子电池的工作原理
正极反应式：LiMO2 Li1x MO2 xLi xe 负极反应式：nC xLi xe Li xCn 电池反应式：LiMO2 nC Li1x MO2 Li xCn 式中： M—Co、Ni、W、Mn等金属元素。
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《新能源汽车动力电池系统检测与维修》
3、锂离子电池的工作原理
举例： 钴酸 锂离 子电 池的 工作 原理
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《新能源汽车动力电池系统检测与维修》
4、锂离子电池的正负极材料
锂离子电池在原理上实际是一种锂离子浓差电池，正、负电极由两种不同 的锂离子嵌入化合物组成，正极采用锂化合物LiCoO2，LiNiO2或LiMn2O4，负极 采用锂碳层间化合物LiC6，电解质为LiPF6和LiAsF6等有机溶液。Li+在正负电极间 的往返嵌入和脱嵌形成电池的充电和放电过程。充电时，Li+从正极脱嵌经过 电解质嵌入负极，负极处于富锂态，正极处于贫锂态，同时电子的补偿电荷 从外电路供给到碳负极，保持负极的电平衡。放电时则相反，Li+从负极脱嵌， 经过电解质嵌入到正极，正极处于富锂态，负极处于贫锂态。正常充放电情 况下，锂离子在层状结构的碳材料和层状结构氧化物的层间嵌入和脱出，一 般只引起层面间距的变化，不破坏晶体结构；在放电过程中，负极材料的化 学结构基本不变。因此，从充放电的可逆性看，锂离子电池反应是一种理想 的可逆反应。
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二、锂离子电池的工作特性
1、充放电特性 锂离子电池充电从安全、可靠及兼顾充电效率等方面考虑，通常 采用两段式充电方法。第一阶段为恒流限压，第二阶段为恒压限 流。锂离子电池充电的最高限压值根据正极材料不同而有一定的 差别。锂离子电池基本充放电电压曲线如下图所示。图中曲线采 用的充放电电流均为0.3C。
18650电芯的是由外壳、正极、负极、薄膜和 电解质五部分组成的，18650电芯的直径为 18mm，长度为65mm，非常容易识别。出于 安全考虑，在电池正极位置通常会加置一个灰 9 色的绝缘片。
正极 铜箔 隔膜、电解液 负极 铝箔
《3新、能源锂汽车离动力子电池电系统池检测的与维工修》作原理
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《新能源汽车动力电池系统检测与维修》
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《新能源汽车动力电池系统检测与维修》
《新能源汽车动力电池系统检测与维修》
源自文库
主
学习任务
要
内 容
1.锂离子电池结构与原理
2.锂离子电池的工作特性
3.锂离子动力电池的应用
教学目标 主要内容 学习小结 学习检测
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北京信息职业技术学院 汽车工程系
《新能源汽车动力电池系统检测与维修》
一、锂离子电池的结构与原理
1、锂离子电池的类型 根据锂离子电池所用电解质材料不同，锂离子电池可以分为液
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《新能源汽车动力电池系统检测与维修》
2、锂离子电池的结构
拆解波士顿三元电池
拆去塑料包装外皮
分开顶部结合处，可以嗅到电 解液的酸味
翻起上面，看到卷绕的电芯和 正负电极极耳
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当把正负极与铝外壳接触时， 会短路放电燃烧。
《新能源汽车动力电池系统检测与维修》
2、锂离子电池的结构
拆解18650 锂离子电池
《新能源汽车动力电池系统检测与维修》
主讲：蒋鸣雷
北京信息职业技术学院 汽车工程系
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《新能源汽车动力电池系统检测与维修》
教学目标 主要内容 学习小结 学习检测
知识目标：
教
学
1、掌握锂离子动力电池的储能原理与结构；
目 标
2、掌握锂离子动力电池的工作特性，了解其应用情况。
能力目标：
能阐述锂离子电池的储能原理及工作特性。
液态锂离子电池使用的是液体电解质，而聚合物锂离子电池则 以聚合物电解质来代替。液态锂离子电池和聚合物锂离子电池所 用的正负极材料都是相同的，工作原理也基本一致。
2、锂离子电池的结构 锂电池的结构形式常见的有圆柱碳包式、方型叠片式、圆柱叠片
式、圆柱卷绕式、方型卷绕式等。电池容量从几十毫安时到几百安 时不等。
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2、锂离子电池的结构
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2、锂离子电池的结构
正极：采用锂化合物LiXCoO2（钴酸锂）、LiXNiO2 （镍酸锂）、LiFePO4（磷酸铁锂）、 LiXMnO2 （锰酸锂）、Li3TiO3 （钛酸锂）、以及三元材料Li(NiCoMn)O2）镍钴锰酸锂； 这些锂化合物材料是晶状体结构材料。 负极：采用锂-碳层间化合物LiXC6。 电解质：为溶解有锂盐LiPF6 、 LiAsF6等有机溶液。 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。
3、锂离子电池的工作原理
锂离子电池在原理上实际是一种锂离子浓差电池，正、负电极由两种不同 的锂离子嵌入化合物组成，正极采用锂化合物LiCoO2，LiNiO2或LiMn2O4，负极 采用锂碳层间化合物LiC6，电解质为LiPF6和LiAsF6等有机溶液。Li+在正负电极间 的往返嵌入和脱嵌形成电池的充电和放电过程。充电时，Li+从正极脱嵌经过 电解质嵌入负极，负极处于富锂态，正极处于贫锂态，同时电子的补偿电荷 从外电路供给到碳负极，保持负极的电平衡。放电时则相反，Li+从负极脱嵌， 经过电解质嵌入到正极，正极处于富锂态，负极处于贫锂态。正常充放电情 况下，锂离子在层状结构的碳材料和层状结构氧化物的层间嵌入和脱出，一 般只引起层面间距的变化，不破坏晶体结构；在放电过程中，负极材料的化 学结构基本不变。因此，从充放电的可逆性看，锂离子电池反应是一种理想 的可逆反应。
素质目标：
1、培养学生自主学习、查找资料、制定计划的能力； 2、培养学生具备从事汽车行业工作的职业素养。
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北京信息职业技术学院 汽车工程系
《新能源汽车动力电池系统检测与维修》
教学目标 主要内容 学习小结 学习检测
教
学 目
教学重点：锂离子电池的工作特性
标
教学难点：理解锂离子电池的充放电原理
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北京信息职业技术学院 汽车工程系
11
《新能源汽车动力电池系统检测与维修》
3、锂离子电池的工作原理
正极反应式：LiMO2 Li1x MO2 xLi xe 负极反应式：nC xLi xe Li xCn 电池反应式：LiMO2 nC Li1x MO2 Li xCn 式中： M—Co、Ni、W、Mn等金属元素。
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3、锂离子电池的工作原理
举例： 钴酸 锂离 子电 池的 工作 原理
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4、锂离子电池的正负极材料
锂离子电池在原理上实际是一种锂离子浓差电池，正、负电极由两种不同 的锂离子嵌入化合物组成，正极采用锂化合物LiCoO2，LiNiO2或LiMn2O4，负极 采用锂碳层间化合物LiC6，电解质为LiPF6和LiAsF6等有机溶液。Li+在正负电极间 的往返嵌入和脱嵌形成电池的充电和放电过程。充电时，Li+从正极脱嵌经过 电解质嵌入负极，负极处于富锂态，正极处于贫锂态，同时电子的补偿电荷 从外电路供给到碳负极，保持负极的电平衡。放电时则相反，Li+从负极脱嵌， 经过电解质嵌入到正极，正极处于富锂态，负极处于贫锂态。正常充放电情 况下，锂离子在层状结构的碳材料和层状结构氧化物的层间嵌入和脱出，一 般只引起层面间距的变化，不破坏晶体结构；在放电过程中，负极材料的化 学结构基本不变。因此，从充放电的可逆性看，锂离子电池反应是一种理想 的可逆反应。
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二、锂离子电池的工作特性
1、充放电特性 锂离子电池充电从安全、可靠及兼顾充电效率等方面考虑，通常 采用两段式充电方法。第一阶段为恒流限压，第二阶段为恒压限 流。锂离子电池充电的最高限压值根据正极材料不同而有一定的 差别。锂离子电池基本充放电电压曲线如下图所示。图中曲线采 用的充放电电流均为0.3C。
18650电芯的是由外壳、正极、负极、薄膜和 电解质五部分组成的，18650电芯的直径为 18mm，长度为65mm，非常容易识别。出于 安全考虑，在电池正极位置通常会加置一个灰 9 色的绝缘片。
正极 铜箔 隔膜、电解液 负极 铝箔
《3新、能源锂汽车离动力子电池电系统池检测的与维工修》作原理
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《新能源汽车动力电池系统检测与维修》
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源自文库
主
学习任务
要
内 容
1.锂离子电池结构与原理
2.锂离子电池的工作特性
3.锂离子动力电池的应用
教学目标 主要内容 学习小结 学习检测
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北京信息职业技术学院 汽车工程系
《新能源汽车动力电池系统检测与维修》
一、锂离子电池的结构与原理
1、锂离子电池的类型 根据锂离子电池所用电解质材料不同，锂离子电池可以分为液
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2、锂离子电池的结构
拆解波士顿三元电池
拆去塑料包装外皮
分开顶部结合处，可以嗅到电 解液的酸味
翻起上面，看到卷绕的电芯和 正负电极极耳
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当把正负极与铝外壳接触时， 会短路放电燃烧。
《新能源汽车动力电池系统检测与维修》
2、锂离子电池的结构
拆解18650 锂离子电池
《新能源汽车动力电池系统检测与维修》
主讲：蒋鸣雷
北京信息职业技术学院 汽车工程系
1
《新能源汽车动力电池系统检测与维修》
教学目标 主要内容 学习小结 学习检测
知识目标：
教
学
1、掌握锂离子动力电池的储能原理与结构；
目 标
2、掌握锂离子动力电池的工作特性，了解其应用情况。
能力目标：
能阐述锂离子电池的储能原理及工作特性。