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锂电池培训课件教程第一章锂电池基础概述什么是锂电池？锂电池是一种依靠锂离子在正负极之间嵌入和脱嵌实现充放电的二次电池（可充电电池）由于锂元素具有最小的原子质量和极高的电化学活性，使得锂电池拥有出色的能量密度和性能表现主要分类锂金属电池使用金属锂作为负极，能量密度高但安全性较低锂离子电池使用含锂化合物作为电极材料，安全性好，应用更广泛锂离子电池结构示意图正极材料储存锂离子，决定电池容量和电压负极材料接收锂离子，影响充电速度隔膜分隔正负极，允许离子通过电解液传导锂离子的介质锂电池的工作原理充电过程⁺从正极脱嵌，通过电解质溶液迁移，经过隔膜后嵌入负极材料中外Li部电路提供电能驱动这一过程，电子从正极流向负极放电过程⁺从负极脱嵌，返回正极并释放能量电子通过外部电路从负极流向正Li极，为设备供电这个过程是充电的逆向反应摇椅电池机制锂离子像坐在摇椅上一样，在正负极之间来回摇摆，实现能量的存储与释放这种可逆的化学反应使锂电池可以反复充放电数千次第二章锂电池结构详解正极材料常用正极材料类型钴酸锂（LiCoO₂）能量密度高，主要用于消费电子产品，但成本较高且热稳定性较差三元材料（NCM/NCA）镍钴锰或镍钴铝组合，平衡了能量密度、安全性和成本，广泛应用于电动汽车磷酸铁锂（LiFePO₄）安全性能卓越，循环寿命长，成本低，是储能和商用车的理想选择负极材料石墨负极（LiₓC₆）硅基负极钛酸锂负极层状结构利于锂离子嵌入，理论比容量理论比容量高达4200mAh/g，是下一代高能零应变材料，循环寿命极长可达数万次，快充性372mAh/g，具有优异的循环稳定性和良好的量密度电池的重点研发方向，但存在体积膨胀问能优异，适用于公交车等对寿命要求高的场景导电性能，是目前应用最广泛的负极材料题需要解决负极材料的稳定性直接影响电池的循环寿命和安全性能材料的晶体结构、粒径大小、表面处理都会对电池性能产生重要影响隔膜与电解液隔膜电池的安全屏障电解液离子传输的高速公路隔膜是锂电池中的关键安全组件，主要功能包括电解液是锂离子在正负极间传输的介质，主要由以下部分组成物理隔离防止正负极直接接触造成短路有机溶剂碳酸酯类（EC、DMC、EMC离子传导多孔结构允许锂离子自由通过等）混合物锂盐六氟磷酸锂（LiPF₆）是最常用的热关闭功能温度过高时孔隙闭合，阻止导电盐离子传导添加剂改善成膜特性、阻燃性能等常用材料电解液的配方直接影响电池的离子电导率、工作温度范围、循环性能和安全特•聚乙烯（PE）熔点较低（约性高质量电解液能显著提升电池的综合130℃），适合做热关闭层性能•聚丙烯（PP）熔点较高（约165℃），机械强度好•复合膜PE/PP/PE三层结构，兼具安全性和稳定性锂电池内部结构剖析0102外壳与封装正极集流体铝塑膜或钢壳提供物理保护，防止内部材料与外界接触铝箔作为正极材料的载体，收集和传导电流0304正极活性材料涂层隔膜层涂覆在铝箔上的正极材料层，是锂离子的储存库位于正负极之间，浸润电解液的多孔薄膜0506负极活性材料涂层负极集流体涂覆在铜箔上的负极材料层，充电时接收锂离子铜箔作为负极材料的载体，收集和传导电流第三章锂电池分类与性能对比市场上存在多种类型的锂电池，每种都有其独特的性能特点和应用场景本章重点比较两种主流动力电池磷酸铁锂电池和三元锂电池，帮助您理解不同技术路线的优劣势磷酸铁锂三元锂电池VS磷酸铁锂电池（LFP）核心优势•安全性能卓越，热失控温度高达500℃以上•耐高温性能好，工作温度范围-20℃至70℃•循环寿命长，可达3500-5000次充放电循环•成本低，不含稀有金属钴，原材料价格稳定•环境友好，材料无毒无污染主要劣势能量密度相对较低，低温性能较差三元锂电池（NCM/NCA）核心优势•能量密度高，续航里程优势明显•低温性能优异，-20℃仍可保持较好放电能力•电压平台高，单体电压可达

3.7V•功率密度大，加速性能好主要劣势价格较高，含有稀有金属钴；热稳定性相对较差，需要更复杂的热管理系统；循环寿命略短关键性能参数对比磷酸铁锂三元锂比亚迪刀片电池创新技术刀片电池的技术突破比亚迪刀片电池采用磷酸铁锂化学体系，通过结构创新实现了性能飞跃超长电芯设计长度可达2米，厚度仅

13.5mm无模组技术电芯直接集成为电池包，空间利用率提升50%高安全性通过针刺试验，表面温度不超过60℃无明火高续航系统能量密度提升至140Wh/kg以上汉EV搭载刀片电池后，NEDC续航里程可达605公里，证明了磷酸铁锂电池同样可以实现长续航创新意义刀片电池重新定义了磷酸铁锂电池的性能边界，在保持安全和寿命优势的同时，大幅提升了续航能力第四章锂电池安全知识锂电池安全是使用过程中的重中之重了解潜在风险、防护措施和正确使用方法，能够有效避免安全事故，延长电池使用寿命本章将系统介绍锂电池的安全特性和防护要点锂电池安全风险过充风险过放风险充电电压超过上限会导致正极材料结构破坏，释放氧气，电解液分解产放电电压低于下限会导致铜集流体溶解，电池内阻增大，容量永久损生气体，内压升高可能引发爆炸锂金属在负极析出形成枝晶，刺穿隔失严重过放可能导致电池无法充电，甚至发生安全事故膜造成内短路短路风险高温风险外部短路或内部短路导致瞬间大电流放电，产生大量热量温度急剧上环境温度过高或散热不良导致电池温度升高，加速电解液分解和SEI膜升可能引发热失控连锁反应，最终导致起火或爆炸破坏当温度超过临界点，会触发热失控反应，隔膜熔化收缩，最终引发燃烧热失控电池内部产热速率超过散热速率，温度不断上升形成恶性循环的现象一旦发生热失控，电池温度可在数秒内上升至数百度，并释放大量热量和气体安全防护措施电气保护系统材料与设计保护过充保护高质量隔膜BMS实时监测电压，达到上限时切断充电回采用陶瓷涂层隔膜，提高耐热性能和机械强路，防止过充度，热关闭温度更高过放保护阻燃电解液电压降至下限时自动断开负载，避免深度放电添加阻燃添加剂，降低电解液可燃性，提高安损坏电池全性过流保护排气阀设计检测到异常大电流时快速切断回路，防止短路电池包设置压力释放阀，内压过高时自动泄损坏压，避免爆炸温度保护热管理系统温度传感器实时监控，超温时停止充放电并启液冷或风冷系统维持电池组温度均匀性，防止动散热局部过热多层次、多维度的安全防护体系是保障锂电池安全使用的关键从材料选择到系统设计，每一个环节都关系到整体安全性能航空运输携带规定1≤100Wh额定能量携带方式可随身携带或托运数量限制用于个人自用的合理数量2100-160Wh额定能量适用设备大部分手机、平板电脑、笔记本电脑、相机等携带方式仅可随身携带，禁止托运数量限制最多块备用电池，需航空公司批准23160Wh额定能量保护要求必须单独包装防止短路，电极用胶带封住携带方式严禁随身携带或托运适用设备部分大容量笔记本、专业摄影设备、无人机电池运输方式必须按照危险品货物规定进行专业运输适用设备大型移动电源、电动自行车电池、储能设备如何计算额定能量额定能量标称电压额定容量例如、移动电源的额定能量Wh=V×Ah20000mAh

3.7V=

3.7V×20Ah=，可以随身携带74Wh锂电池安全标识与包装危险品标识锂电池运输需贴类危险品标签，标明联合国编号（锂金属）或9UN3480（锂离子）UN3481正确包装方法使用原装包装或专用防静电袋，电极用绝缘胶带封住，填充缓冲材料防止移动和碰撞应急处理发现电池鼓胀、发热、冒烟时立即远离，用干粉灭火器或大量水降温，切勿用泡沫灭火器第五章锂电池产业链与市场趋势锂电池产业正处于高速发展期，产业链日益完善，市场规模持续扩大本章将深入分析产业链结构、市场规模、竞争格局，帮助您全面了解行业发展态势和未来趋势产业链结构上游原材料开采与加工关键资源锂矿（盐湖提锂、锂辉石）、钴矿、镍矿、石墨、锰矿主要企业天齐锂业、赣锋锂业、华友钴业、洛阳钼业市场特点资源分布不均，价格波动大，供应链安全至关重要中游材料制造与电池生产关键环节正极材料、负极材料、隔膜、电解液生产；电芯制造、电池模组与组装PACK主要企业宁德时代、比亚迪、中创新航、国轩高科、亿纬锂能市场特点技术密集型，规模效应明显，头部集中度高下游终端应用市场应用领域新能源汽车（动力电池）、消费电子（手机、笔记本）、储能系统（电网储能、家庭储能）、电动工具等主要客户特斯拉、大众、蔚来、小鹏、苹果、华为等市场特点需求增长迅速，应用场景多元化，定制化需求强市场规模与增长全球市场爆发式增长锂电池市场正经历前所未有的快速扩张期年全球锂电池出货量达到，同比增长2021562GWh91%年预测出货量将突破20251500GWh年预测接近（），十年增长近倍20305TWh5000GWh9中国市场表现亮眼年出货量，占全球•2021327GWh58%年复合增长率超过，领跑全球•43%装机量连续多年保持世界第一•562500043%2021全球出货量2030年预测中国市场增速GWh，同比增长91%GWh，市场潜力巨大年复合增长率领跑全球主要企业竞争格局中国动力电池企业全球领先宁德时代（CATL）市场份额全球超过34%，中国超过50%核心技术CTP无模组技术、钠离子电池、麒麟电池客户群体特斯拉、宝马、大众、蔚来等比亚迪（BYD）市场份额全球约13%，中国约24%核心技术刀片电池、CTB电池车身一体化战略特点自产自用为主，逐步开放外供中创新航（中航锂电）市场份额中国约7%，快速增长核心技术One-Stop电池系统客户群体广汽、小鹏、零跑等国轩高科市场份额中国约5%核心技术JTM卷芯到模组技术战略布局磷酸铁锂与三元并重除中国企业外，韩国LG新能源、三星SDI，日本松下等也在全球市场占有重要地位全球动力电池行业呈现中日韩三足鼎立格局，其中中国企业优势最为明显全球锂电池市场份额分析第六章锂电池未来技术展望锂电池技术仍在快速演进，新材料、新工艺、新体系不断涌现下一代电池技术将在能量密度、安全性、成本和环境友好性等方面实现全面突破，引领能源存储革命新兴电池技术固态电池钠离子电池锂硫电池与锂空气电池核心特点用固态电解质替核心特点用钠离子替代锂代液态电解液，消除漏液和离子，钠资源丰富且分布广理论能量密度锂硫燃烧风险泛2600Wh/kg，锂空气，远超现有11000Wh/kg技术优势能量密度可达技术优势成本低廉（约为技术，安全性锂电池的），低温性能400-500Wh/kg60%大幅提升，工作温度范围更优异，安全性好技术挑战循环寿命短，硫宽穿梭效应严重，需要解决电发展现状宁德时代已发布解液稳定性问题发展现状半固态电池已进第一代钠离子电池，能量密入量产阶段，全固态电池预度达160Wh/kg研发进展实验室阶段，商计2025-2030年商业化业化预计需要10年以上应用前景适用于储能系挑战固态电解质界面阻抗统、两轮车、低速电动车等大，制造成本高，需要新的对成本敏感的场景生产工艺技术挑战与突破方向能量密度提升成本降低路径规模化生产01高镍化正极提升产能，降低单位制造成本提高镍含量至90%以上，单体能量密度突破300Wh/kg工艺优化02提高良品率，减少材料浪费硅基负极材料替代硅碳复合材料替代石墨，容量提升30-50%用丰富元素替代稀缺金属03固态电解质回收利用实现全固态化，能量密度达到500Wh/kg建立完善的电池回收体系快充技术研发安全性保障•开发高倍率充放电材料•开发热稳定性更好的正极材料•优化电极结构设计•应用高温陶瓷隔膜和阻燃电解液•4C-6C快充已实现，10分钟充至80%•智能BMS实时监控预警•目标实现超快充（10C以上）•结构设计优化散热和泄压固态电池下一代电池技术2023-20252028-2030半固态电池量产全固态电池突破电解液含量10%，能量密度350Wh/kg，蔚来ET7已搭载150kWh半固态电池包完全固态化，能量密度500Wh/kg，实现规模化生产1232025-2028准固态电池商用电解液含量5%，能量密度400Wh/kg，开始在高端车型上应用固态电池应用场景高端电动汽车续航里程突破1000公里航空航天电动飞机、无人机长续航动力医疗设备植入式设备安全可靠电源消费电子更薄更轻的便携设备课程总结基础知识掌握安全意识培养理解锂电池的工作原理、结构组成和分类特点，为深入学习和实践应认识锂电池的安全风险，掌握防护措施和正确使用方法，确保安全可用奠定坚实基础靠运行产业趋势洞察技术前瞻视野了解锂电池产业链结构和市场发展趋势，把握行业机遇和未来方向关注新兴电池技术发展，理解技术演进路径，为创新应用做好准备重要启示锂电池技术是支撑能源转型和绿色发展的关键技术，在新能源汽车、储能系统、消费电子等领域发挥着不可替代的作用随着技术不断进步和成本持续下降，锂电池将在更多场景中得到应用，推动人类社会向清洁能源时代迈进掌握锂电池知识不仅是技术需求，更是时代要求希望本课程能帮助您建立完整的知识体系，在未来的学习和工作中学以致用，为推动锂电池技术进步和产业发展贡献力量谢谢观看欢迎提问与交流后续学习资源如有任何疑问或需要深入讨论的问题，请随时提出我们将为您提供详细解答•中国化学与物理电源行业协会官网和技术支持•《锂离子电池材料》专业期刊•国际电池技术研讨会（IBTC）•在线课程平台相关专业课程持续关注行业动态实践应用是最好的老师锂电池技术日新月异，建议定期阅读行业报告和技术论文，保持知识更新将理论知识应用到实际工作中，在实践中加深理解，积累宝贵经验祝您在锂电池领域学习进步，事业成功!。