《电池基础知识》教学课件

电池基础知识教学课件电池的定义与基本概念电池是一种将化学能转化为电能的装置，基于电化学原理工作它通过氧化还原反应实现能量的储存和释放，是现代便携式设备和新能源应用的核心部件电池的发展简史11800年意大利物理学家亚历山德罗伏特发明了世界上第一个真·正的电池伏打电堆这种装置由交替排列的锌和铜圆——盘组成，中间用浸有盐水的纸板隔开21866年法国工程师乔治勒克朗谢发明了第一个商业化的干电·池，使用二氧化锰作为正极材料，为便携式电子设备的发展奠定了基础31991年电池的主要类型一次电池（不可充电）二次电池（可充电）一次电池是指放电后不能通过外部电流恢复活性的电池二次电池可以通过外部电流使电化学反应逆转，从而实现其电化学反应不可逆，使用后需要废弃更换多次充放电循环使用•典型代表碱性电池、锌锰干电池、锂一次电池•典型代表锂离子电池、铅酸电池、镍氢电池•主要特点成本低、自放电率小、使用方便•主要特点可重复使用、长期成本低、环保•应用场景遥控器、闹钟、应急照明等电池类型对比1一次电池（不可充电）优缺点优点•价格低廉，即买即用•自放电率低，储存时间长•无需充电设备，使用便捷缺点•使用后需丢弃，环境负担大•长期使用成本高•能量密度较低2二次电池（可充电）优缺点优点•可重复使用，长期成本低•能量密度高，适合高功率应用•环保，减少电池废弃物缺点•初始成本高•需要专用充电设备电池的基本结构电池由四个核心部件组成，它们共同协作完成电化学反应过程正极放电时接受电子的电极，通常由金属氧化物或其他能接受电子的材料制成负极放电时释放电子的电极，常用锌、锂、石墨等材料电解液离子传导介质，允许离子在正负极间迁移电池的工作原理总览氧化还原反应负极材料发生氧化反应，释放电子；正极材料发生还原反应，接受电子这一过程中化学能转化为电能电子外部电路流动电子通过外部电路从负极流向正极，形成电流，为连接的设备提供电能离子内部迁移典型一次电池种类碱性电池锌锰干电池锂一次电池使用氢氧化钾作为电解质，锌为负极，也称碳锌电池，使用锌作为负极，二二氧化锰为正极具有较高的能量密氧化锰作为正极，氯化铵或氯化锌溶度和长货架期，是日常用品中最常见液作为电解质成本低廉，但性能不的一次电池如碱性电池典型二次电池种类铅酸电池镍氢电池锂离子电池最古老的可充电电池，使用铅和二氧使用氢化金属合金作为负极，氢氧化化铅作为电极，硫酸溶液作为电解质镍作为正极比镍镉电池更环保，能价格低廉，能提供大电流，但能量密量密度更高，广泛应用于便携式电子度低，主要用于汽车启动和不间断电设备和混合动力汽车源锂离子电池结构详解外形分类圆柱型如、型号，结构稳定，散热性好，但空间利1865021700用率低方形空间利用率高，多用于电动汽车动力电池系统软包重量轻，安全性高，可定制形状，但成本较高零部件功能正极通常为过渡金属氧化物，如钴酸锂、三元材料负极一般为碳材料，常用石墨，提供锂离子嵌入位置电解液锂盐与有机溶剂的混合物，提供离子传导通道隔膜聚烯烃多孔膜，防止短路，允许离子通过锂离子电池的工作原理充电过程外部电源促使正极材料中的锂离子脱嵌，通过电解液迁移到负极同放电过程时，电子通过外电路从正极流向负极，与锂离子在负极结合负极石墨中的锂原子失去电子成为锂离子，电子通过外电路到达正储能原理极同时，锂离子通过电解液迁移到正极如钴酸锂，与电子结合锂离子电池发展历程1981年1美国物理学家约翰·古德纳夫首次提出了锂离子电池的概念，并申请了相关专利，奠定了锂离子电池的理论基础21992年日本索尼公司成功实现锂离子电池的商业化量产，开始广泛应用于便携式电子设备，掀起了便携设备革命1999年3中国开始投产锂离子电池，标志着中国进入锂电产业此后逐步形成完整产业链，发展成为全球锂电池生产大国42010年后铅酸电池基础介绍原理与结构铅酸电池采用铅Pb作为负极，二氧化铅PbO₂作为正极，硫酸H₂SO₄水溶液作为电解质放电时，两极材料均转化为硫酸铅PbSO₄，电解液浓度降低；充电时过程相反•正极反应PbO₂+4H⁺+SO₄²⁻+2e⁻→PbSO₄+2H₂O•负极反应Pb+SO₄²⁻→PbSO₄+2e⁻类型•普通铅酸电池灌液型•阀控式铅酸电池VRLA•胶体电池•AGM吸附式玻璃纤维隔板电池镍氢电池基础介绍工作原理镍氢电池使用氢氧化镍作为正极，氢吸收合金作为负NiOOH极，氢氧化钾溶液作为电解质充放电过程中氢原子在正负极之间转移正极反应₂⁻₂⁻NiOOH+H O+e↔NiOH+OH负极反应⁻₂⁻MH+OH↔M+H O+e优缺点优点比镍镉电池环保，无记忆效应，能量密度较高市场现状与应用缺点自放电率高，对高温敏感，循环寿命有限•便携式电子设备逐渐被锂离子电池替代•混合动力汽车如丰田普锐斯•电动工具和医疗设备•备用电源系统新型电池简介固态电池钠离子电池用固体电解质替代传统液态电解质，工作原理类似锂离子电池，但使用更具有更高的安全性和能量密度电解丰富且便宜的钠离子代替锂离子适质材料包括聚合物、氧化物和硫化物合大规模储能应用，但能量密度低于等目前面临界面稳定性和生产成本锂离子电池等挑战•原材料成本显著降低•安全性显著提高，不易燃烧•资源丰富，可持续性强•理论能量密度可提升30-50%•中国多家企业已开始小规模量产•丰田、比亚迪等巨头已投入大量研发资源发展趋势新型电池技术正朝着高能量密度、高安全性、低成本、长寿命和环保方向发展预计年间，固态电池将开始商业化应2025-2030用，钠离子电池将在储能领域获得广泛应用电池主要性能参数1标称电压电池在正常工作条件下的平均电压，由电池化学体系决定•铅酸电池

2.0V/单体•镍氢电池

1.2V/单体•锂离子电池

3.2V-

3.7V/单体取决于正极材料2容量电池所能存储的电量，通常用毫安时mAh或安时Ah表示•手机电池3000-5000mAh•电动车动力电池60-100Ah•储能电池100-200Ah3内阻电池内部电阻，影响放电性能和发热情况•新电池内阻较低•随使用时间增加而增大•高内阻导致电压下降和效率降低4循环寿命电池在容量降至额定容量80%前能完成的充放电次数•铅酸电池300-500次•镍氢电池500-1000次•锂离子电池1000-3000次电池容量及测试方法容量定义电池容量表示电池所能存储的电量，是评价电池性能的重要参数毫安时mAh表示电池能以1毫安电流放电的小时数安时Ah1Ah=1000mAh，常用于大容量电池瓦时Wh Wh=Ah×V，表示电池所含能量容量计算电池容量=放电电流×放电时间例如电池以2A电流放电5小时，其容量为10Ah电池倍率与放电特性C倍率含义C倍率是电池充放电电流与其额定容量的比值，用于标准化不同容量电池的充放电速度•1C表示电池在1小时内完全充电或放电•

0.5C表示2小时充放电过程•2C表示30分钟充放电过程计算公式电流A=容量Ah×C倍率例如对于一个10Ah的电池，2C放电电流为20A高倍率与低倍率特性电池能量密度260Wh/kg40Wh/kg100Wh/kg锂离子电池铅酸电池镍氢电池商用锂离子电池的质量能传统铅酸电池的质量能量镍氢电池的典型质量能量量密度范围，特斯拉Model3密度，虽然低但价格便密度，介于铅酸和锂离子使用的21700电池已接近此宜，适合启动和备用电源之间水平应用700Wh/L软包电池高端软包锂电池的体积能量密度，适合空间受限的设备能量密度是评价电池性能的关键指标，分为质量能量密度Wh/kg和体积能量密度Wh/L高能量密度意味着相同重量或体积的电池可以存储更多电能电池功率密度功率密度定义功率密度是指单位质量或单位体积电池能够提供的最大功率，单位分别为W/kg和W/L它反映了电池快速充放电的能力不同电池类型功率密度超级电容5000-10000W/kg锂离子电池300-1500W/kg镍氢电池200-300W/kg铅酸电池180W/kg动力电池的关键指标功率密度对电动汽车动力电池至关重要•决定了车辆的加速性能•影响快充能力•影响爬坡和高速行驶能力•能量密度与功率密度通常是矛盾的，需要根据应用场景平衡循环寿命与衰减温度因素放电深度DOD高温会加速电极材料降解和电解液深度放电会加速容量衰减；保持在分解，低温会导致锂析出；理想工范围内使用可显著延长20%-80%SOC作温度为寿命15-35°C材料与制造质量充放电电流电极材料、电解液配方和制造工艺高倍率充放电会加速电极材料劣化；质量直接影响电池的循环寿命降低充放电倍率可延长寿命目前制造现状高端锂离子电池可达次循环，磷酸铁锂电池寿命长于三元锂电池，固态电池有望实现更长寿命2000-3000电池管理系统通过优化充放电策略可有效延长实际使用寿命BMS充放电特性与效率充电曲线特点锂离子电池标准充电方式为恒流-恒压CC-CV模式恒流阶段以恒定电流充电，电压逐渐上升恒压阶段达到截止电压后，保持电压不变，电流逐渐减小截止条件当电流降至预设值通常为

0.05C时停止充电库伦效率库伦效率是指放电容量与充电容量的比值，反映电池在充放电过程中的能量损失影响充放电效率的因素•新锂离子电池库伦效率可达99%以上•电池内阻导致的热损失•铅酸电池约为70-85%•电极表面副反应•随使用时间增加，库伦效率逐渐降低•电解液分解•固体电解质界面SEI膜形成与生长•温度波动自放电率及其影响月月月月3%/5%/20%/

0.5%/锂离子电池铅酸电池镍氢电池锂一次电池高品质锂离子电池的典型月自放全密封阀控式铅酸电池的月自放镍氢电池的高自放电率是其主要一次性锂电池具有极低的自放电电率，良好的保存条件下可更低电率，传统开口式铅酸电池可达缺点之一，低自放电型号可改善率，可长期保存，适合应急设备8-10%/月至5-10%/月自放电是指电池在不连接外部负载的情况下，电量随时间自然减少的现象自放电主要由电池内部的副反应引起，温度升高会加速自放电高自放电率会影响电池的长期储存性能，对于备用电源和应急设备尤为重要常见电池材料正极——钴酸锂LiCoO₂最早商业化的锂电正极材料，能量密度高，但钴资源稀缺、价格高、热稳定性差•标称电压

3.7V•理论容量274mAh/g•实际容量140-150mAh/g•应用高端消费电子磷酸铁锂LiFePO₄安全性高、循环寿命长、成本低，但能量密度较低•标称电压

3.2V•理论容量170mAh/g•实际容量150-160mAh/g•应用电动车、储能系统三元材料NCM/NCA镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂，平衡了能量密度与安全性•标称电压

3.6-

3.8V•理论容量约220mAh/g•实际容量180-200mAh/g•应用高端电动车、便携设备常见电池材料负极——石墨负极目前锂离子电池的主流负极材料，具有以下特点•理论容量372mAh/g•工作电压约

0.1-

0.2V vs.Li/Li+•优点成本低、体积变化小、循环稳定性好•缺点理论容量有限•种类人造石墨、天然石墨、中间相碳微球等硅基负极硬碳/软碳下一代高容量负极材料非石墨类碳材料，具有不同的嵌锂机制•理论容量4200mAh/g纯硅•容量300-600mAh/g•优点容量极高，资源丰富•优点容量高于石墨，倍率性能好•缺点体积膨胀大300%，循环性能差•缺点首次库伦效率低，成本高•现状硅碳复合材料已部分商用，含硅量5-10%其他新型负极材料•锡基材料高容量但体积变化大•钛酸锂快充性能优异，但容量低•金属锂极高理论容量，但安全性差常见电池材料电解液——有机液态电解质现代锂离子电池的标准配置，通常由以下组分构成锂盐LiPF₆最常用、LiBF₄、LiClO₄等有机溶剂碳酸乙烯酯EC、碳酸二甲酯DMC、碳酸二乙酯DEC、碳酸甲乙酯EMC等的混合物添加剂碳酸亚乙烯酯VC、氟代碳酸乙烯酯FEC等，用于形成稳定SEI膜、阻燃、过充保护等优点离子电导率高，与电极润湿性好缺点易燃、易挥发，安全性差固态电解质下一代电池技术的关键，按材料分类聚合物电解质PEO、PVDF等，室温离子电导率低氧化物电解质LLZO、LATP等，机械强度高，但界面接触差硫化物电解质LGPS等，离子电导率高，但对水敏感混合电解质结合多种材料优点优点安全性高，可使用锂金属负极缺点界面阻抗大，制造工艺复杂电池隔膜材料隔膜的关键作用•防止正负极直接接触，避免短路•允许锂离子自由通过•在电池过热时提供安全保护•保持电解液分布均匀理想隔膜的特性•高孔隙率30-50%和合适的孔径

0.03-

0.1μm•足够的机械强度•化学稳定性和热稳定性•均匀厚度通常10-25μm•良好的润湿性主要隔膜类型聚烯烃隔膜PE、PP或多层复合，最常用陶瓷涂层隔膜在聚烯烃基材上涂覆Al₂O₃、SiO₂等，提高安全性非织造纤维隔膜用于特殊应用，如高温环境安全功能许多现代隔膜具有热关闭功能——当温度超过特定阈值时通常约130°C，隔膜孔隙闭合，阻止离子传输，防止电池进一步发热电池制造工艺流程原材料准备与混合活性物质如正极材料、负极材料与导电剂如碳黑、黏结剂如PVDF按特定比例混合成浆料极片制备将制备好的浆料均匀涂布在金属集流体上正极铝箔，负极铜箔，经过干燥、碾压、分切得到极片电池组装根据电池形状，采用卷绕工艺圆柱形或叠片工艺方形、软包，将正极、隔膜、负极按顺序组装封装与注液将组装好的电芯置入外壳中，抽真空后注入电解液，完成密封化成与分容进行首次充放电循环，形成稳定的SEI膜，并测试电池容量，进行分级电池组（）结构Pack串联并联基础/单体电池通过不同连接方式组成电池组串联S正极连接下一个电池的负极，电压累加，容量不变并联P正极连接正极，负极连接负极，容量累加，电压不变混合连接如3S2P表示3个串联后2组并联电池组电压=单体电压×串联数量电池组容量=单体容量×并联数量电池组结构组成电芯基本的能量存储单元支架和固定装置提供机械支撑电气连接汇流排、线束热管理系统加热/冷却装置BMS电池管理系统监控和控制电池状态安全装置保险丝、继电器、防爆阀壳体保护和固定内部组件电池管理系统详解BMS监控功能均衡功能•电压监测单体电压和总电压•被动均衡电阻放电•电流监测充电/放电电流•主动均衡能量转移•温度监测多点温度•防止单体过充过放•SOC荷电状态估算•延长电池组寿命•SOH健康状态评估•最大化可用容量保护功能•过充保护•过放保护•过流保护•短路保护•高/低温保护•绝缘监测优质的BMS还具备通信功能CAN总线、蓝牙等，支持远程监控和诊断，以及数据记录和分析功能，为电池维护和故障诊断提供依据电池的主要应用领域动力电池电动汽车、混合动力车、电动自行车、电动工具等的动力来源对电消费类电子池功率密度、循环寿命和快充能力手机、笔记本电脑、平板电脑、智要求高能手表、无线耳机等便携式电子设备的主要电源对电池能量密度、储能系统体积小型化和安全性要求高电网调峰、微电网、家庭储能、通信基站备用电源等对电池安全性、长期稳定性和成本要求高根据市场研究，预计到年，全球电池市场规模将超过万亿元人民币，其中动力电池占比约，储能电池约，消2030260%25%费电子电池约中国作为全球最大的电池生产国，在各应用领域均占有重要地位15%消费电子中的电池应用主要应用设备智能手机3000-5000mAh锂聚合物电池笔记本电脑40-100Wh锂离子电池平板电脑7000-10000mAh锂聚合物电池可穿戴设备200-500mAh小型电池无线耳机30-100mAh微型电池智能家居设备各种规格电池主要指标要求高能量密度在有限空间提供足够续航轻薄化适应设备小型化趋势快充能力缩短充电等待时间安全性贴近人体使用，安全至关重要温度适应性各种环境下稳定工作循环寿命日常频繁充放电动力电池及新能源汽车分钟次300Wh/kg152000能量密度目标快充目标循环寿命中国动力电池技术路线图主流汽车厂商的动力电池优质动力电池的循环寿命设定的2025年单体电池能量快充目标——15分钟内充电目标，相当于汽车使用8-10密度目标，以实现500km以80%年上续航亿元50002024年市场规模中国动力电池市场预计规模，年增长率约30%动力电池是电动汽车的核心部件，占整车成本的30-40%目前主流技术路线包括三元锂电池高能量密度和磷酸铁锂电池高安全性随着技术进步和规模化生产，电池成本逐年下降，预计2025年将降至

0.5元/Wh以下，推动电动汽车大规模普及储能电池与电网储能站大型储能电站可以为电网提供多种服务•削峰填谷，平衡电网负荷•频率调节，稳定电网运行•可再生能源并网，解决间歇性问题•黑启动，应对电网紧急情况目前中国已建成多个百兆瓦级储能电站，采用磷酸铁锂电池为主家庭储能系统家庭储能系统通常与屋顶光伏配合使用•容量范围5-20kWh•提高光伏自发自用率•削减电费，利用峰谷电价差•提供备用电源新型储能技术如钠离子电池、液流电池等正在逐步应用于大型储能项目，以降低成本并提高安全性电池安全问题及成因内短路热失控内短路是电池最严重的安全隐患之一，可能由以热失控是电池安全事故的核心机制下原因导致•电池温度超过临界点约130°C•制造缺陷金属颗粒污染•触发电解液分解等放热反应•隔膜损伤或老化•温度进一步升高，导致正极材料分解•机械冲击或挤压•产生氧气，与电解液反应•锂枝晶生长穿透隔膜•最终可能导致起火或爆炸过充过放电池在超出设计范围工作时的风险•过充导致电极材料结构崩溃•产生锂枝晶，增加短路风险•电解液分解，产生气体•过放导致铜集流体溶解•充电时铜沉积形成短路电芯常见不良问题分析/漏液电解液从电池中泄漏，可能由以下原因导致•密封不良或封装损坏•内部气体产生导致内压升高•过充产生气体撑破外壳•高温环境导致电解液膨胀鼓胀电池体积膨胀，主要原因包括•电极材料在循环过程中体积变化•电解液分解产生气体•过充导致析氧/析氢反应•高温导致内部反应加速容量衰减电池容量下降，常见原因•活性材料结构退化•SEI膜不断生长增厚•副反应消耗活性锂•电极脱层内阻过大电池内阻增加，性能下降电池安全测试及标准机械安全测试电气与环境测试挤压测试模拟电池受到外力挤压过充测试评估过充保护功能冲击测试评估电池对冲击的耐受性过放测试评估过放后的恢复能力短路测试模拟外部短路情况针刺测试模拟内部短路情况热循环测试评估温度变化影响跌落测试评估意外掉落的影响高温存储评估高温环境耐受性振动测试模拟运输和使用中的振动主要标准体系国际标准IEC62133便携设备、IEC62660电动车、UL1642锂电池安全中国标准GB/T31485电动车电池、GB31241便携式锂电池安全行业标准各整车厂、消费电子厂商的企业标准通常更为严格电池爆炸与热失控典型案例分析2016年三星Note7事件因电池设计缺陷导致挤压和内短路，全球召回上百万台设备电动汽车自燃事件多由外部碰撞、电池制造缺陷或充电问题引起储能电站火灾如2019年韩国储能电站火灾，由单体电池缺陷导致热失控机理热失控是一个自加速过程

1.初始触发短路、过充等

2.温度上升80°C

3.SEI膜分解90-120°C

4.电解液分解150-180°C

5.正极材料分解180-250°C

6.电解液与氧气反应，引发燃烧安全设计措施•电芯层面•采用更安全的电极材料如LFP•添加阻燃添加剂•使用陶瓷涂层隔膜•集流体添加断路结构•电池组层面•热扩散防护设计•高效冷却系统•智能BMS监控锂电池保护电路保护功能过充保护当单体电压超过

4.2-

4.35V时取决于化学体系，切断充电电流过放保护当单体电压低于

2.5-

3.0V时，切断放电电流过流保护当充放电电流超过设定值时，触发保护短路保护在检测到外部短路时迅速断开温度保护在超出安全温度范围时切断电路PCM与BMS区别保护电路模块PCM电池回收与环保回收收集拆解与分选废旧电池通过专用回收箱、回收站或生将电池包拆解为模组、电芯，进行分类产企业的回收渠道进行收集，中国正在处理，部分性能良好的电池可进行梯次建立回收网络体系利用4+7材料提取材料再利用通过火法冶金高温熔炼或湿法冶金化回收的金属可用于生产新电池材料，形学浸出提取有价金属如钴、镍、锂、成闭环，降低原材料开采需求铜等政策与行业发展中国已发布《新能源汽车动力蓄电池回收利用管理暂行办法》等政策，明确生产者责任延伸制度目前主要回收企业包括格林美、邦普循环、华友钴业等，预计到年，中国动力电池回收市场规模将超过亿元2025100中国电池产业发展概况万吨760GWh55%

4066.2%年产能全球市场份额原材料自给率研发投入2023中国锂离子电池年产能，占全宁德时代、比亚迪等中国电池中国已形成全球最完整的电池主要电池企业研发投入占营收球总产能约，连续多年位企业在全球市场的总份额材料供应链，碳酸锂产量全球比例，持续提升核心技术70%居世界第一第一主要厂家宁德时代全球最大动力电池供应商，市占率约CATL37%比亚迪垂直整合的电池与车企，自供与外供并重国轩高科磷酸铁锂电池领域领先企业亿纬锂能专注小型电池与特种电池欣旺达、天津力神、中航锂电等也占有重要市场份额国际电池产业格局韩国LG新能源全球第二大电池供应商，技术领先，主要客户包括特斯拉、通用三星SDI高端电池技术领先，圆柱形电池供应商SK On增长迅速，在美国投资建厂日本松下特斯拉主要供应商，4680新型电池技术领先村田制作所收购索尼电池业务，在小型电池领域领先AESC日产汽车电池供应商欧美特斯拉既是电池用户也是生产商，自建电池工厂Northvolt欧洲领先电池创新企业，获大众、宝马投资固态电池初创企业QuantumScape、Solid Power等获得大量风投全球化趋势新能源汽车动力电池未来趋势1高比能技术发展2快充技术突破•硅碳负极商业化应用，提升20-30%能量密度•新型电极结构设计，降低锂离子扩散阻力•高镍三元正极Ni90%量产应用•高导电添加剂应用•预锂化技术解决首效问题•热管理系统优化•目标2025年单体电池300Wh/kg，系统级230Wh/kg•目标15分钟充电80%，5分钟充电200km3寿命与安全提升4低温性能优化•新型粘结剂提高循环稳定性•电解液配方改进•人工智能BMS优化充放电策略•自加热技术应用•无钴正极材料研发•热泵系统集成•目标3000次循环，15年使用寿命•目标-30°C可用，-20°C快充据中国汽车动力电池产业创新联盟预测，2025年全球动力电池需求将超过1TWh，中国市场占比约50%技术进步与规模效应将推动成本进一步下降，预计2025年电池组成本低于

0.5元/Wh固态电池发展前景技术优势安全性显著提升固态电解质不易燃，杜绝液态电解质泄漏风险能量密度提高可使用锂金属负极，理论能量密度可达400-500Wh/kg循环寿命延长稳定的电极/电解质界面温度适应性广工作温度范围扩大快充性能优异部分固态电解质具有高离子电导率技术瓶颈与产业化难点界面问题固-固界面接触差，界面阻抗大机械稳定性电极体积变化导致界面脱离制造工艺生产工艺复杂，难以大规模制造成本挑战当前成本远高于传统锂离子电池温度敏感性部分固态电解质在低温下性能下降预计固态电池将分三个阶段进入市场2023-2025年半固态电池小规模商用；2025-2028年混合固态电池规模化应用；2028年后全固态电池逐步推广丰田、比亚迪、宁德时代等均宣布固态电池商业化时间表钠离子电池研究与新热点基本原理与材料技术特点与优势钠离子电池与锂离子电池工作原理类成本优势钠资源丰富，价格低于锂似，但使用钠离子代替锂离子安全性高热稳定性好于锂离子电池正极材料层状氧化物、普鲁士白类材料低温性能优在低温环境下性能衰减负极材料硬碳、钠钛氧化物小电解质₆₄等钠盐溶液NaPF/NaClO快充能力强离子扩散速率高可使用铝集流体不需要铜箔，降低成本商业化进展中国在钠离子电池研发与产业化方面处于全球领先地位年，中科院物理所与宁德时代共同发布第一代钠离子电池，能量密度达2021中科海钠、钠创新能源等专注钠电池的企业已开始小规模生产预计年钠离子电池将在储能、低速电动车、电动两轮160Wh/kg2026车等领域实现规模化应用电池技术创新实例比亚迪刀片电池比亚迪于2020年推出的创新电池技术•采用磷酸铁锂长条状电芯，直接集成到电池包•取消模组层级，提高空间利用率•体积能量密度提升50%以上•显著提升安全性，针刺测试不起火不爆炸•已搭载于汉、海豚等多款车型刀片电池的成功推出，改变了行业对磷酸铁锂电池能量密度不足的看法，推动LFP电池在高端车型的应用特斯拉4680电池特斯拉于2020年发布的新一代圆柱电池•直径46mm、高80mm的大尺寸圆柱电池•采用无极耳设计，降低内阻•干电极工艺，提高生产效率•电池结构承重，减少零部件•能量提升5倍，续航里程提升16%•成本降低14%4680电池标志着特斯拉从电池用户向电池制造商的转变，已开始在Model Y车型上应用电池典型案例分析1三元锂电池-特斯拉Model3电芯规格松下2170圆柱形电池直径21mm，高度70mm电池化学镍钴铝NCA三元材料，镍含量80%系统设计4416节电芯，96串46并配置能量密度系统级160Wh/kg，单体250Wh/kg温控系统蛇形液冷管道，温差控制在3°C以内特点高能量密度，优秀的高速续航，快充能力强挑战成本较高，对原材料依赖大2磷酸铁锂电池-比亚迪汉EV电芯类型刀片电池长条状LFP电芯电池化学磷酸铁锂LiFePO₄系统设计CTP无模组设计，电芯直接集成到电池包能量密度系统级140Wh/kg，空间利用率提升50%安全性针刺测试温度低于60°C，不燃烧不爆炸特点高安全性，长循环寿命3000次，成本优势挑战低温性能较弱，能量密度仍低于三元锂常见电池误区辨析1容量膨胀/虚标现象电池市场常见的容量虚标问题•标称18650电池3500mAh，实际仅2200mAh•标称10000mAh移动电源，实际输出仅3000mAh辨别方法•了解电池理论极限18650单体3600mAh•计算能量密度是否符合物理规律•使用专业仪器测试实际容量•购买正规品牌产品2品牌欺诈现象冒充知名品牌的低质电池在市场上很常见•假冒三星、松下等品牌18650电池•重新包装废旧电池冒充新品•使用劣质电芯组装的电池包防范措施•通过官方渠道购买•了解正品的外观特征•过低的价格通常意味着有问题•购买后测试容量和性能电池行业常见面试题考试题/名词解释库伦效率放电容量与充电容量的比值，反映电池充放电可逆性C倍率电池充放电电流与其额定容量的比值SEI膜固体电解质界面膜，负极表面形成的钝化层SOC荷电状态，表示电池剩余电量的百分比内阻电池内部的电阻，影响功率输出和发热原理简答•解释锂离子电池摇椅机制•电池为什么会自放电？•电池容量衰减的主要原因有哪些？•BMS均衡功能的原理和方法应用场景分析•为何电动巴士多选择磷酸铁锂电池？总结与展望技术发展知识体系电池技术持续创新，高能量密度、本课程系统讲解了电池的基本原理、快充、长寿命、高安全性是未来发结构、性能参数和应用领域，建立展方向，固态电池、钠离子电池等了完整的电池技术知识框架新技术将引领下一轮变革未来展望产业趋势随着新能源汽车和可再生能源的普电池产业全球化布局加速，中国在及，电池将成为能源革命的核心，制造规模和技术创新上处于领先地智能电池系统将实现能源互联网的位，全球竞争将更加激烈关键一环电池技术是支撑绿色能源转型的基石，其发展将直接影响人类社会的可持续发展作为电池行业从业者或学习者，不仅要掌握基础知识，更要保持对新技术的敏感度，在这个充满机遇的领域创造价值。