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实物电池基础知识培训课件

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目录

01

电池的定义与分类

02

电池的工作原理

03

电池的性能参数

04

电池的材料组成

05

电池的制造工艺

06

电池的维护与安全

电池的定义与分类

PART01

电池的基本概念

电池通过化学反应产生电流，将化学能转换为电能，为各种设备提供动力。

电池的工作原理

能量密度是指单位重量或体积的电池所能存储的能量，是衡量电池性能的重要指标之一。

电池的能量密度

电池主要由正极、负极、电解质和外壳组成，不同材料和结构决定了电池的性能。

电池的组成结构

01

02

03

主要电池类型

一次性电池如碱性电池，常用于遥控器、玩具等，用完即丢弃。

一次电池（原电池）

01

可重复充电使用的电池，如锂离子电池，广泛应用于手机、笔记本电脑。

二次电池（可充电电池）

02

通过化学反应产生电能的电池，如氢燃料电池，用于电动汽车和便携式电源。

燃料电池

03

含有液态电解质的电池，如铅酸电池，常用于汽车启动和储能系统。

湿电池

04

应用领域区分

消费电子领域

电池广泛应用于手机、相机等消费电子产品，提供便携式电源解决方案。

交通运输领域

医疗设备领域

心脏起搏器等医疗设备依赖于电池供电，保障设备稳定运行，挽救生命。

电动汽车和电动自行车使用电池作为动力源，推动了绿色出行的发展。

工业与储能领域

大型电池系统用于电网储能，平衡供需，提高能源利用效率。

电池的工作原理

PART02

电化学反应原理

电池内部发生氧化还原反应，电子从负极流向正极，产生电流。

氧化还原反应

01

电解质提供离子通道，使电池内部的化学反应得以持续进行，维持电流输出。

电解质的作用

02

电极材料的化学性质决定了电池的电压和能量密度，如锂离子电池使用锂金属氧化物作为正极材料。

电极材料的选择

03

电池充放电过程

电极材料在电池充放电过程中参与化学反应，其性能直接影响电池的充放电效率和循环寿命。

电解质在电池充放电过程中提供离子传输通道，确保电荷平衡，是电池充放电不可或缺的介质。

电池在放电时，内部化学反应产生电子流动，形成电流；充电时则相反，电流促使化学反应逆转。

化学能与电能转换

电解质的作用

电极材料的角色

能量转换效率

电池在放电过程中，电化学反应的效率决定了能量转换的效率，高效率意味着更少的能量损失。

01

电化学反应效率

电池内部电阻导致能量以热能形式损耗，降低能量转换效率，影响电池性能。

02

内部电阻损耗

电池在不同温度下工作，其能量转换效率会有所不同，极端温度通常会降低效率。

03

温度对效率的影响

电池的性能参数

PART03

电压与容量

01

电压的定义和重要性

电压是电池输出电能的能力，决定了电池能否驱动特定的电子设备。

02

电池容量的含义

电池容量表示电池存储电能的多少，通常以毫安时(mAh)为单位，影响使用时间。

03

电压与容量的关系

电池的电压和容量共同决定了电池的续航能力，两者需匹配使用设备的需求。

04

测量电压和容量的方法

使用万用表测量电压，通过放电测试来确定电池的实际容量。

05

典型应用案例分析

例如，手机电池通常标有3.7V电压和3000mAh容量，以满足日常使用需求。

循环寿命

循环寿命指电池在保持一定性能条件下，能够完成充放电循环的次数，是衡量电池耐用性的关键指标。

定义及重要性

通过标准化的充放电测试程序，模拟实际使用条件，评估电池的循环寿命表现。

测试方法

电池材料、设计、使用环境和充电方式等因素都会影响电池的循环寿命。

影响因素

例如，电动汽车电池的循环寿命直接关系到车辆的长期使用成本和环境影响。

实际应用案例

安全性能指标

电池在发生短路时，应具备快速断开电路的能力，防止过热和火灾风险。

短路保护

电池管理系统需实时监控温度，确保电池在安全温度范围内工作，防止热失控。

温度监控

电池设计中应包含防止过充的机制，避免因充电过量导致电池损坏或爆炸。

过充保护

电池的材料组成

PART04

正极材料

常见的锂离子电池正极材料包括钴酸锂、锰酸锂和磷酸铁锂，它们决定了电池的性能和安全性。

锂离子电池正极材料

镍氢电池的正极通常使用镍氧化物，这种材料具有良好的电化学稳定性和较高的能量密度。

镍氢电池正极材料

铅酸电池的正极板由铅和二氧化铅组成，这种材料成本较低，但能量密度和循环寿命有限。

铅酸电池正极材料

负极材料

石墨是常见的负极材料，因其良好的导电性和化学稳定性，广泛应用于锂离子电池中。

石墨负极材料

金属锂作为负极材料，因其极高的理论比容量和低电位，是实现高能量密度电池的关键。

金属锂负极材料

硅基材料具有比石墨更高的理论比容量，是下一代高能量密度电池研发的热点材料。

硅基负极材料

电解液与隔膜

电解液在电池中传导离子，是实现电能与化学能转换的关键介质。