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电容型锂离子动力电池原理、性能及组件技术 共66页PPT资料

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锂离子电池原理介绍课件.pptx

锂离子电池原理介绍课件.pptx
LiCoO2+6C = Li(1-x)CoO2+LixC6
➢充电要求：额定电流1C/3，最大持续90A，峰值200A（30S）。
2024/10/9
1.2放电原理
➢ 锂电池充电原理：当电池放电时，形成阳极的碳材料中的锂离子经 过隔膜移动到阴极材料（锂化合物）中，一个放电电流过。。
放电正极上发生的反应为 Li1-xFePO4+ xLi ++ xe- →LiFePO4 放电负极上发生的反应为
2.3负极
➢负极——活性物质为石墨，或近似石墨结构的碳，导 电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。
三、锂电池分类
圆柱离子电池
方形锂离子电池
软包离子电池
锂离子电池
纽扣锂离子电池
2024方法：按电池外观尺寸宽、厚、长 1、圆柱型18650型号，就是指电芯直径18mm长65mm。 2、方形锂离子383450型号，就是指电芯实体部分宽34mm厚3.8mm长50mm。 3、聚合物（软包）383450型号，就是指电芯实体部分宽34mm厚3.8mm长50mm。
3.8mm 18m m
65m m
圆柱型18650电芯 2024/10/9
50mm
34mm
方形锂离子383450电芯
50mm
34mm
3.8mm
聚合物（软包）383450
四、锂电池特性
A B C
D
2024/10/9
过充电危险：过充超过电池电压上限，会 导致电池内部温度过高，会引起电池燃烧 爆炸。 过。放电危险：锂电池内部存储电能是靠电 化学一种可逆的化学变化实现的，过度的 放电会导致这种化学变化有不可逆的反应 发生，因此锂电池最怕过放电，一旦放电 电压低于2.7V，将可能导致电池报废。

锂离子电池 ppt课件

锂离子电池 ppt课件
类别 钴酸锂 锰酸锂 安全 比容量 循环寿 电压 材料 性能 mAh/ 命/次 平台 成本 g 差 较好 较好 很好 145 105 160 150 ＞500 ＞ 500 ＞800 ＞ 1500 目前，磷酸铁锂材料最适合制作大型动力电池，已成为世界各国竞相研究 和开发的重要方向。
ppt课件 7
所占成 本比重 40% 25%
ppt课件 5
正极材料的要求
1. 具有较高的氧化还原电位，使
电池输出电压高 2. 可利用活性物质高，容量高 3. 充放电过程中，结构稳定 4. 氧化还原电位变化小 5. 化学稳定性好，与电解质反应 小 6. 较高的电子和离子导电率，大 电流充放电性能好 7. 价格便宜，对环境无污染
ppt课件 6
几种正极材料应用优劣势比较
ppt课件 19

聚合物锂离子电池
（1）固体聚合物电解质锂离子电池
（2）凝胶聚合物电解质锂离子电池 （3）聚合物正极材料的锂离子电池
由于用固体电解质代替了液体电解质 , 与液态锂离子电池 相比，聚合物锂离子电池具有可薄形化、任意面积化与任 意形状化等优点，也不会产生漏液与燃烧爆炸等安全上的 问题，因此可以用铝塑复合薄膜制造电池外壳，从而可以 提高整个电池的比容量；聚合物锂离子电池还可以采用高 分子作正极材料，其质量比能量将会比目前的液态锂离子 电池提高50％以上。
1.
ppt课件 9
常见负极材料
电极电动势
比容量
ppt课件
10
金属锂负极
由于锂在溶解沉积的过程中生成枝晶，导致电极的 表面积不断增大，新增加的表面由于生成 SEI 膜导 致与集体的接触不良，因此锂的溶解沉积效率较低。
充电前
ppt课件
充电后
11

《锂离子电池介绍》课件

《锂离子电池介绍》课件

02
锂离子电池的组成
正极材料
01
02
03
04
作用
正极材料是锂离子电池的重要 组成部分，主要负责存储和释
放能量。
常见种类
包括三元材料、钴酸锂、磷酸 铁锂等。
特点
具有较高的能量密度、循环寿 命长、自放电率低等特点。
应用
广泛应用于电动汽车、混合动 力汽车、手机、笔记本电脑等
领域。
负极材料
作用
负极材料是锂离子电池 的另一个重要组成部分 ，主要负责存储锂离子
VS
详细描述
电池组装通常在洁净的环境中进行，以确 保产品质量。组装过程包括将正负极片叠 放在一起，中间夹上隔膜，然后注入电解 液。最后，通过封装形成完整的电池。电 池的封装形式有多种，如圆柱形、扁平型 和棱柱形等。
电池测试
总结词
电池测试是确保电池性能和质量的重要环节 ，包括电性能测试、安全性能测试和循环寿 命测试等。
电极制备
总结词
电极制备是将正负极材料涂布在金属箔上，形成集流体和活 性物质的结构。
详细描述
电极制备过程中，首先将正负极材料与粘结剂混合，制成浆 料。然后，将浆料涂布在金属箔上，经过干燥和碾压，形成 电极片。电极片的质量直接影响电池的电化学性能和生产成 本。
电池组装
总结词
电池组装是将正负极片、隔膜和电解液 等组件组装在一起，形成完整的电池结 构。
回收与环保问题
总结词
锂离子电池回收和环保问题亟待解决
详细描述
锂离子电池中含有有毒有害物质，如钴、镍 等重金属和有机溶剂等。这些物质对环境和 人体健康造成潜在威胁。同时，锂离子电池 回收技术尚不成熟，回收率较低，也给环保
带来压力。

锂离子电池概述、材料、工作原理及应用PPT课件教案与资料

锂离子电池概述、材料、工作原理及应用PPT课件教案与资料

2 锂离子电池的原理和特性
锂离子电池的充电方法
2 锂离子电池的原理和特性
锂离子电池的放电特性
在较高放电率下(1.0 C以上)，虽然放电 电压有所下降，但 截止到2.5V终止电 压时的放电容量却 降低很少。
2 锂离子电池的原理和特性
锂离子电池的高温性能
电池充电结束后，将电池放入 60±2 ℃ 的高温箱 中恒温 2h ，然后以 1C5A 电流恒流放电至 2.75V 。放 电时间不小于 54 分钟。后将电池取出在环境温度 20±5 ℃ 的条件下搁置 2h, 电池外观无变形、无爆裂。
2 锂离子电池的原理和特性
锂离子电池的充电原理
恒压充电阶段 当电池电压达到4.2V时，达到了 电池承受电压的极限。这时应以 4.2V的电压恒压充电。这时充电 电流逐渐降低。当充电电流小于 30mA时，电池即充满了。这时 要停止充电。否则，电池因过充 而降低寿命。恒压充电阶段要求 电压控制精度为1%。依国家标 准，锂离子电池要能在1C的充电 电流下，可以循环充放电500次 以上。依一般的电池使用三天一 充。这样电池的寿命应在4年。
4、价格昂贵。
一般认为，锂离子电池起火爆炸是由于其内部化学原理和成分导致的。由于人 们想在单位密度中储存更多的能量，这就导致了锂离子电池中碳、氧和易燃液体的 含量不断增加。与此同时除了正极、负极以及隔离膜之外，锂离子电池内部还充满 了一种非常易燃的液体—锂盐类电解质。电池充电时，负极的锂离子向正极移动， 电池在使用过程中，锂离子又回到负极以提供能量。在充完电的状态下，失去大部 分离子的负极非常不稳定。这个温度足以使负极分解和释放氧。随着热量积蓄，电 池将会进入“热失控”状态。此时电池内部的温度将会极快地升高，最后到达电解 液的燃点而起火爆炸。在最近导致众多大厂笔记本电脑过热和起火的SONY锂电池 中，正是因为在电池制造过程中混入了过多的金属颗粒，容易在电池使用过程中发 生短路、产生火花。才导致了这些锂离子电池的不稳定。

《锂离子电池》课件

《锂离子电池》课件

隔膜
隔膜
要求
位于正负极之间，起到隔离正负极并允许 锂离子通过的作用。
隔膜需具有足够的机械强度、化学稳定性 好、孔径合适等特点。
功能
发展趋势
隔膜的性能对电池的安全性、内阻和循环 寿命具有重要影响。
开发新型隔膜材料以提高电池性能和安全 性是未来的研究方向。
03
锂离子电池的充放电性 能
充放电曲线
充放电曲线
容量与能量密度的影响因素
分析影响锂离子电池容量和能量密度的因素，如电极材料 、电解质等。
04
锂离子电池的安全性能 与维护
锂离子电池的安全问题
过充
当电池充电过度时，正极材料会 释放出氧气，通过电解液与负极 发生反应，导致电池内部温度和 压力升高，可能引发燃烧或爆炸
。
过放
过度放电会导致负极过渡金属锂 形成锂枝晶，刺穿隔膜，造成电 池短路，可能引发燃烧或爆炸。
温度过高
在高温环境下，锂离子电池内部 的化学反应速率会增加，可能导 致电池内部温度升高，引发燃烧
或爆炸。
锂离子电池的安全防护措施
01
02
03
安装保护电路
保护电路可以防止电池过 充和过放，避免电池内部 温度和压力升高。
使用安全材料
选用安全系数高的正负极 材料、电解液和隔膜等材 料，提高电池的安全性能 。
控制使用温度
避免在高温环境下使用锂 离子电池，可以降低电池 内部温度升高的风险。
锂离子电池的保养与维护
定期检查
定期检查电池的外观、电 压和电流等参数，及时发 现和处理问题。
控制充电次数
避免频繁充电和放电，按 照厂家推荐的充电次数进 行充电。
储存环境
锂离子电池应存放在干燥 、阴凉、通风良好的地方 ，避免阳光直射和高温环 境。

电容型锂离子动力电池原理与性能

电容型锂离子动力电池原理与性能

有害 物质
铅
镍镉电池
45
400
500～800 较低 7～10h －20～60℃ 高
镉
镍氢电池
70
500～800 300～600 较高 7～10h －20～60℃ 高
无
锂离子电池 125 600～1000 500～1000 高 7～10h －20～60℃ 较低 无
无机超容
5
1500
>10万
较低 几分钟 －20～60℃ 高
一、电容型锂离子电池工作原理
立塬新能源
LIYUAN NEW ENERGY
双电层超级电容器工作原理
物理原理
立塬新能源
LIYUAN NEW ENERGY
超级电容器种类
• 双电层电容器（EDLC）（已规模化）
水系双电层电容器（单体电压低） 有机系双电层电容器（立塬产品）
• 电化学电容器（赝电容）（目前应用很少）
无
有机超容
8
3000
电容型锂离子 电池
60～120
1300~3000
>10万 >2000
较高 几分钟 －40～60℃ 较高 无 较高 0.5~2h －30～60℃ 较高 无
立塬新能源
LIYUAN NEW ENERGY
电动汽车用电容型锂离子电池组件
立塬新能源
LIYUAN NEW ENERGY
电容型锂离子电池应用
➢ 电动汽车电源 ➢ 电动摩托车、自行车电源 ➢ 各种电能存储装置（风能、太阳能、储电柜等） ➢ 电动工具 ➢ 军事领域
18Ah电容型锂离子电池委托认证主要结论 • 20℃10C充电10S：电压3.25V • -20℃低温容量：85.89% • 70℃放电：105.5% • 45C放电10S电压：2.16V • 1C充2C放3000次循环容量保持：89.94％

《锂电池工作原理》课件


充电放电过程中的反应
正极反应
在充电过程中，正极上的活性物质发生氧化反应，生成高价 态的锂化合物和氧气；在放电过程中，正极上的高价态锂化 合物发生还原反应，重新生成活性物质。
负极反应
在充电过程中，负极上的活性物质发生还原反应，生成金属 锂和电子；在放电过程中，金属锂发生氧化反应，重新生成 活性物质。
量大幅增长。
2020年代
固态锂电池的研究和开 发成为新的热点，有望 解决现有锂电池的安全
问题。
02
锂电池工作原理
正负极材料
正极材料
通常采用过渡金属氧化物，如 LiCoO2、LiMn2O4等，用于存储正 电荷。
负极材料
多为碳基材料，如石墨、焦炭等，用 于存储负电荷。
电解液
作用
在正负极之间传输离子，使电荷得以在电路中流动。
锂电池的应用领域
01
02
03
电子产品
手机、平板电脑、数码相 机等。
电动汽车
特斯拉、比亚迪等品牌电 动汽车。
储能领域
家庭储能、数据中心、电 网等。
锂电池的发展历程
1970年代
锂电池的初步研究和开 发阶段。
1990年代
锂电池进入商业化阶段 ，开始应用于电子产品
。
2000年代
随着电动汽车和储能领 域的发展，锂电池需求
能量存储与释放
在充电和放电过程中，能 量以电能的形式储存和释 放。
03
锂电池的优缺点
优点
01
02
03
04
高能量密度
锂电池具有较高的能量密度， 能够提供较长的续航里程。
快速充电
锂电池能够在较短的时间内充 满电，提高了充电的便利性。
环保

《锂电池原理》课件

储能市场的应用
许多国家和地区出台了支持新能源汽车和锂电池产业发展的政策，为锂电池的未来发展提供了政策支持。
国际政策支持
THANKS
感谢观看
负极材料
作用
作为正负极之间的传输介质，传导电荷，使电子和离子能够移动。
要求
具有较高的离子电导率、稳定性以及与电极材料兼容。
作用
隔离正负极，防止短路，同时允许离子通过。
要求
具有较高的离子透过率、机械强度和化学稳定性。
03
锂电池的充放电过程
总结词：充电过程是锂电池从无电状态到充满电状态的过程。
锂电池的发展
锂金属电池使用锂金属作为负极材料，具有高能量密度和低自放电率等特点。但是，由于存在安全隐患，锂金属电池的应用受到限制。
锂离子电池使用锂化合物作为负极材料，具有高能量密度、长寿命和低自放电率等特点。目前，锂离子电池已成为市场上的主流产品。
锂离子电池
锂金属电池
锂电池是电动汽车领域的主要能源之一，能够提供更高的能量密度和更长的续航里程。
《锂电池原理》ppt课件
目录
锂电池简介锂电池工作原理锂电池的充放电过程锂电池的安全性能锂电池的发展趋势与未来展望
01
锂电池简介
锂电池的发明可以追溯到20世纪70年代，当时人们开始探索使用锂离子作为电池的负极材料。
锂电池的发明
随着科技的不断进步，锂电池的研发和应用得到了迅速发展。目前，锂电池已成为电动汽车、智能手机等领域的首选能源。
内部短路
防过充设计
防过放设计
外部短路保护
温度控制
01
02
03
04
电池管理系统应具备防止过充的功能，当电量充满时自动断电。
电池管理系统应具备防止过放的功能，当电量过低时自动断电。

锂离子电池ppt课件.ppt

由于他所作出的卓越贡献，他于1971年被电化学会授予青年作家奖， 于2004年被授予电池研究奖，并且被推举为会员。
病原体侵 入机体 ，消弱 机体防 御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
锂离子电池的产生
20世纪80年代末，日本Sony公司 提出者
病原体侵 入机体 ，消弱 机体防 御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
锂离子电池：炭材料锂电池 后来，日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正
极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就 是锂离子电池。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成， 生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构， 它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂 离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用 电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。回正 极的锂离子越多，放电容量越高。 目前所说的锂离子电池通常为锂二次电池。
电池的容量
电池的容量有额定容量和实际容量 之分。锂离子电池规定在常温、恒流 (1C)、恒压(4.2V)控制的充电条件下， 充电3h、再以0.2C放电至2.75V时，所 放出的电量为其额定容量。 电池的实际 容量是指电池在一定的放电条件下所放 出的实际电量，主要受放电倍率和温度 的影响（故严格来讲，电池容量应指明 充放电条件）。
1.1977年，首次发现并提出石墨嵌锂化合物 作为二次电池的电极材料。在此基础上，于 1980年首次提出“摇椅式电池”（Rocking Chair Batteries）概念，成功解决了锂负 极材料的安全性问题。

《锂电池原理》课件


4 整个电池的组装
以上三个组件在生产时组装成完整的锂电池， 可在小型电子设备中使用。
锂电池的工作原理
充电原理
锂离子电池的充电原理是将锂离 子从正极移动到负极，再逆转方 向充回正极。
放电原理
电池寿命
锂电池的放电原理是将锂离子从 负极移动到正极，从而产生电能。
锂电池的寿命与其充电次数和使 用温度有关。
锂电池的类型
锂离子电池
大多数通用电池都是锂离子电池，这种电池具有高能量密度、长寿命和低自放电率等优点。
锂聚合物电池
锂聚合物电池是一种轻质电池，可在很多设备中使用，并且充电速度更快。
锂钴酸锂电池
这种电池适用于电动汽车和插电式混合动力汽车等领域，因为其具有高能量密度和长期的可靠性。
锂电池的保养
1
充电与放电
锂电池的应用领域
移动设备
锂电池广泛应用于智能手机、 平板电脑、笔记本电脑等移动 设备中，因其轻便易携带。
电动汽车
锂电池作为电动汽车的重要电 源，正在逐步取代传统的铅酸 蓄电池。
新能源领域
在新能源领域，锂电池扮演着 储能和应急供电的重要角色。
这种技术可以改善电池的性能和容量，进一步提高锂电池的效率。
光伏锂电池技术
这种技术可以利用光伏效应将太阳光线转化为电能，进一步提高锂电池的效率和可靠性。
微纳米技术
应用微纳米技术可以制造更小且更轻的电池，并大幅提升电池的性能。
锂电池的概念
锂电池是一种高效的充电式电池，以锂离子作为电荷载体，具有高能量密度、长寿命和低自放电率等优点。它 广泛应用于移动设备、电动汽车和新能源领域。
在充电时，使用匹配的充电器且不要让电量完全耗尽。放电时不要让电量过低。
2
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电容型锂离子动力电池原理、性能 及组件技术
讲述人：
12..电电容容型型锂锂离离子子电电池池工研作发原若理干问题 2.电容型锂离子电池性能特点
3.电容型锂离子电池组件技术 4.电容型锂离 Nhomakorabea电池应用
一、电容型锂离子电池工作原理
双电层超级电容器工作原理
物理原理
超级电容器种类
• 双电层电容器（EDLC）（已规模化）
专利类型 实用新型 发明专利 发明专利 发明专利 发明专利 发明专利 发明专利 实用新型 实用新型 实用新型 实用新型 发明专利 发明专利 实用新型 实用新型
到达阶段 授权 授权 授权
初审合格 初审合格 初审合格 初审合格
授权 授权 授权 授权 初审合格 初审合格 授权 授权
序号 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29
水系双电层电容器（单体电压低） 有机系双电层电容器（立塬产品）
• 电化学电容器（赝电容）（目前应用很少）
金属氧化物电化学电容器 高分子导电聚合物电化学电容器
锂离子电池工作原理
化 学 原 理
锂离子电池种类：
（1）按正极：钴酸锂电池、锰酸锂电池、三元材料电池、 磷酸亚铁锂电池。
（2）按负极：天然石墨、人造石墨、中间相碳微球、LTO （3）按电解液：液体、凝胶、全固态聚合物 （4）按包装：金属壳、塑料壳、软包装 （5）按性能：功率型、能量型 （6）按容量：小容量、中容量、大容量
申报专利35项，已授权27项
序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
申请号 200920249471.0 200910219706.6 200910220340.4 201910210604.0 201910210616.3 201910210619.7 201910210621.4 201920239059.3 201920239056.X 201920239043.2 201920239035.8 201910272719.2 201910272718.8 201920517578.1 201920517580.9
电容型锂离子电池研发基础
I
I1
I2
无连接
外连接
内连接
电容型锂离子电池的工作原理
电容型锂离子电池是将双电层超级电容 器与锂离子电池的工作原理相结合，器件 中既有电容的双电层物理储能原理又有锂 离子电池的嵌入脱嵌化学储能原理，即形 成电容型锂离子电池。
• 电容型锂离子电池研制关键技术问题：
电极成份设计问题 工作电压匹配问题 电解液组分设计问题 与性能相匹配的结构设计问题 应用技术
40Ah电容型锂离子电池强制认证主要结论 • -20℃低温容量：85.15% • 常温28天能量保持/恢复： 97.5%/98.9％ • 1C充放500次循环容量保持：102.43％ • 组件15C脉冲：通过
18Ah电容型锂离子电池委托认证主要结论 • 20℃10C充电10S：电压3.25V • -20℃低温容量：85.89% • 70℃放电：105.5% • 45C放电10S电压：2.16V • 1C充2C放3000次循环容量保持：89.94％
电容型锂离子电池研发基础
1、频繁大电流冲击对电池性能有明显的不利影响； 2、在电池两端并联大容量电容器的确能缓冲大电流对电池
的冲击，从而延长电池的循环寿命； 3、如果将超级电容器的电极材料与锂离子电池的电极材料
复合在一起，使其协调工作，就相当于使每个电池材料 颗粒都处于电容器的保护之中，应更能延长电池循环寿 命，提高电池功率特性。
立塬自主研发并率先实现产业化
二、电容型锂离子电池性能
充放电曲线
超容
锂电 锂电
电容型电池1C充2C放
－20℃ 1/3C放电
电容型锂离子电池主要性能
• 能量密度：60～120Wh/Kg（可设计） • 功率密度： 1300～3000W/Kg （可设计） • 循环寿命：2000～5000次（可设计） • 充电时间：0.5～2小时（可设计） • 温度范围：－30～60℃ • 工作电压范围：2.5～3.6V （可设计） • 安全性能更好，环保无污染
专利名称 阀式电池盒（F1） 阀式电池盒（F2） 阀式电池盒（F3） 阀式电池盒（1） 阀式电池盒（2） 阀式电池盒（3） 阀式电池盒（4） 膜式电池盒（1） 膜式电池盒（2） 膜式电池盒（3） 膜式电池盒（4） 膜式电池盒（F1） 膜式电池盒（F2） 膜式电池盒（F3）
专利类型 外观设计 外观设计 外观设计 外观设计 外观设计 外观设计 外观设计 外观设计 外观设计 外观设计 外观设计 外观设计 外观设计 外观设计
专利名称 低内阻储能器件 一种混合超级电容器 低内阻储能器件及其制造方法 分体铆接式低内阻储能器件 自铆接式低内阻储能器件 双端引出式低内阻储能器件 铆接式低内阻储能器件 铆接式低内阻储能器件 分体铆接式低内阻储能器件 自铆接式低内阻储能器件 双端引出式低内阻储能器件 一种储能器件盖板 一种储能器件防爆结构 一种储能器件防爆结构 一种储能器件盖板
常用锂电电极材料及其特点
名称
安全性能 应用领域 循环寿命
价格
钴酸锂
差
手机电池 300～500次 高
三元材料 正 极 锰酸锂
差 较好
电动工具 500～1000次 高 电动自行车 500～800次 低
磷酸亚铁锂 很好
电动汽车 1000～2000次 较低
钛酸锂
负 极
石墨
很好 较差
高安全电池 约万次
高
各种锂电 500～2000次 低
申请号 201930502909.X 201930502923.X 201930502931.4 201930502901.3 201930502895.1 201930502903.2 201930502902.8 201930502904.7 201930502905.1 201930502906.6 201930502907.0 201930502934.8 201930502942.2 201930502945.6
到达阶段 授权 授权 授权 授权 授权 授权 授权 授权 授权 授权 授权 授权 授权 授权
电容电池种类
电解电容器+超容：电解电容器＋EDLC 电解电容器＋赝电容
电池＋超容： 铅酸电池＋EDLC（无机电容型锂离子电池） 镍氢电池＋EDLC（无机电容型锂离子电池） 锂电＋超容（有机电容型锂离子电池）