可充電電池 工作原理

先說(shuō)說(shuō)電池的放電過(guò)程，電池就是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

以鋅銅原電池電池為例：

┏ 鋅片：Zn – 2e- = Zn2 氧化反應(yīng)（負(fù)極）

e-

┗銅片：2H 2e- = H2↑ 還原反應(yīng)（正極）

總式：Zn 2H = Zn2 H2↑

這就是電池的放電過(guò)程（活性不同的兩種物質(zhì)之間電子的轉(zhuǎn)移）。

發(fā)生條件

①活潑性不同的兩個(gè)電極（金屬與金屬或石墨或不溶性的金屬氧化物）；

②兩電極浸入電解質(zhì)溶液且導(dǎo)線(xiàn)連接或直接接觸；

粒子的放電順序：

陽(yáng)離子：

K 、Ca2 、Na 、Mg2 、Al3 、 Zn2 、 Fe2

Sn2 、Pb2 (H ) Cu2 Fe3 Hg2 Ag

（得e能力依次增強(qiáng)）

陰離子：

除Au 、Pt外的金屬做電極放電能力>；陰離子。即：

Zn、 Fe… Cu 、 Hg 、 Ag >S2－、I － 、

Br －、 Cl －、OH －（水）、 NO3 －、SO4 2－

充電過(guò)程

充電就是讓在上邊的放電過(guò)程逆轉(zhuǎn)。

以鉛蓄電池為例：

鉛蓄電池是首先制造出的實(shí)用蓄電池。其原理如下：

把A、B兩塊鉛板插入硫酸溶液中，鉛于硫酸作用的結(jié)果，使A、B兩塊鉛板上形成硫酸鉛，溶液中也被硫酸鉛飽和，這是還沒(méi)有電勢(shì)，給蓄電池充電時(shí)，在兩極上發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)如下：

A;PbSO4 2H2O - 2e-→PbO2 H2SO4 2H ;

B:PbSO4 2e-→Pb SO42-;

可以看出，充電后，A板上的PbO2成為正極， B板上Pb成為負(fù)極。放電時(shí)，兩極發(fā)生的反應(yīng)如下：

正極：PbO2 H2SO4 2H -2e-→PbSO4 2H2O-2e-;

負(fù)極：Pb SO42-→PbSO4 2e-;

放電時(shí)發(fā)生反應(yīng)恰為充電的逆過(guò)程。充電時(shí)，最高電動(dòng)勢(shì)為2.2V。放電時(shí)，電動(dòng)勢(shì)逐漸降低，低到1.8V時(shí)必須充電，否則會(huì)損壞極板。

可充電電池所用材料

鉛酸蓄電池正極板上的活性物質(zhì)是二氧化鉛，極板上的活性物質(zhì)為海綿狀純鉛，電解液為一定濃度的硫酸溶液，極板間的電動(dòng)勢(shì)約2V。

鎳鎘電池正極板上的活性物為氧化鎳粉，負(fù)極板上的活性物質(zhì)為氧化鎘粉，活性物質(zhì)分別包在穿孔鋼帶中，加壓成型后即成為電池的正負(fù)極板。電解液通常用氫氧化鉀溶液，電池的開(kāi)路電壓為1.2V。

鎳金屬氫電池正極板材料為氧化鎳粉，負(fù)極板材料為吸氫合金，電解液氫氧化鉀溶液。電池的開(kāi)路電壓為1.2V。

鋰離子電池用LiCoO2復(fù)合金屬氧化物在鋁板上形成陽(yáng)極，用鋰碳化合物在銅板形成陰極，極板間有亞微米級(jí)微孔的聚烯烴薄膜隔板，電解液為有機(jī)溶劑，開(kāi)路電壓為3.6V。

鋰聚合物電是鋰離子電池的改良型，沒(méi)有電池液，改用聚合物電解質(zhì)，比離子電池穩(wěn)定，開(kāi)路電壓3.6V。

可充電電池常用參數(shù)

電池容量代表電池可以存放多少電量，我們?cè)陔姵赝獍b上看到的數(shù)字一般就指電池容量標(biāo)識(shí)。用單位安時(shí)或毫安時(shí)表示。它是一個(gè)復(fù)合單位，由電流單位和時(shí)間單位乘積構(gòu)成，代表電池在恒定電流下持續(xù)放電的能力。一節(jié)充滿(mǎn)電的電池用200mA電流放電可以持續(xù)10小時(shí)，將電流與時(shí)間相乘我們就可以得到這節(jié)電池的容量是2000mA.H。如果將它用400mA放電，則可用時(shí)間為5小時(shí)。

能量密度：?jiǎn)挝惑w積或單位重量?jī)?nèi)所包含的電能容量，對(duì)于同樣的電量要求，能量密度高的電池，體積可以更小，重量可以更輕。

C電流：是指在一小時(shí)內(nèi)將充滿(mǎn)的電池放電完畢或是將用盡的電池充滿(mǎn)的電流大小。其實(shí)也就是安時(shí)容量的數(shù)值大小。1800mA.容量的電池，C電流就是1800mA。2000mA.容量的電池，C電流就是2000mA。

開(kāi)路電壓：指電池兩極之間的電位差。

記憶效應(yīng)：新的電池，其電極材料的晶粒細(xì)小，可以得到最大的電極表面積。因?yàn)槭褂枚闺姵貎?nèi)容物產(chǎn)生結(jié)晶，晶體化形成后，晶粒增大,也稱(chēng)作(鈍化)，減小了可用電極面積，而且長(zhǎng)大的晶粒會(huì)造成自放電增大，使電池容量降低，性能受損。這就是記憶效應(yīng)。記憶效應(yīng)發(fā)生的原因是由于電池重復(fù)的部分充電與放電不完全所致。

自放電率：充電后的電池，即使在不使用的情況下，也會(huì)自己逐漸失去電量，一般溫度越高，自放電越顯著。

可充電電池種類(lèi)

1、鎳鎘 （Ni-Cd）

電壓：1.2V

使用壽命為：500次

放電溫度為：-20度～60度

充電溫度為：0度～45度

2、鎳氫 （Ni-MH）

電壓：1.2V

使用壽命為：1000次

放電溫度為：-10度～45度

充電溫度為：10度～45度

備注：目前國(guó)產(chǎn)5號(hào)電池最高容量是3000mAh左右。

3、鋰離子（Li-lon）

電壓：3.6V

使用壽命為：500次

放電溫度為：-20度～60度

充電溫度為：0度～45度

備注：重量比鎳氫電池輕30%～40%，容量高出鎳氫電池60%以上。但是不耐過(guò)充，如果過(guò)充會(huì)造成溫度過(guò)高而破壞結(jié)構(gòu)=>爆炸。

4、鋰聚合物

電壓：3.7V

使用壽命為：500次

放電溫度為：-20度～60度

充電溫度為：0度～45度

備注：鋰電的改良型，沒(méi)有電池液，而改用聚合物電解質(zhì)，可以做成各種形狀，比鋰電池穩(wěn)定。

5、鉛酸電池

電壓：12V

使用壽命為：200～300次

放電溫度為：0度～45度

充電溫度為：0度～45度

備注：就是一般車(chē)用電瓶（它是以6個(gè)2V串聯(lián)成12V的），免加水的電池使用壽命長(zhǎng)達(dá)10年，但體積和容量是最大的。

可充電電池特征

鎳鎘：有記憶效應(yīng)，容量小。

鎳氫：記憶效應(yīng)小，容量大。

鋰離子：無(wú)記憶效應(yīng)，身薄，容量大。因電極材料不同，電動(dòng)勢(shì)為3.6V、3.7V兩種。鋰電池的性能是現(xiàn)有各類(lèi)電池中最好的一種，體積小、重量輕、容量大。廣泛用于數(shù)碼相機(jī)、筆記本電腦、移動(dòng)電話(huà)等電子產(chǎn)品中。

鉛蓄：電動(dòng)勢(shì)約為12V，鉛蓄電池可以反復(fù)充電使用，電解液是硫酸溶液，內(nèi)阻很小，廣泛用于汽車(chē)、摩托車(chē)中。

鐵鋰：電力更足，更安全，也更輕，未來(lái)電動(dòng)車(chē)的主要發(fā)展方向。

一般，同種類(lèi)型的充電電池，容量越大，體積越大，重量也較大。

可充電電池標(biāo)識(shí)方法

根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)鎳鎘、鎳氫電池的標(biāo)識(shí)由5部分組成：

1、電池種類(lèi)：KR表示鎳鎘電池，HF表示鎳氫電池，HR表示型鎳氫電池。

2、電池尺寸資料：包括圓形電池的直徑高度、方型電池的高度，寬度厚度數(shù)值之間用斜杠隔開(kāi)單位mm。

3、放電特性符號(hào)：

L表示適宜放電電流倍率在0.5C以?xún)?nèi)；

M表示適宜放電電流倍率在0.5-3.5C以?xún)?nèi)；

H表示適宜放電電流倍率在3.5-7.0C以?xún)?nèi)；

X表示電池能在7C-15C高倍率的放電電流下工作。

4、高溫電池符號(hào)：用T表示

5、電池連接片表示：CF代表無(wú)連接片，HH表示電池拉狀串聯(lián)連接片用的連接片，HB表示電池帶并排串聯(lián)連接用連接片。

例如：HF18/07/49表示方形鎳氫電池寬為18mm，厚度為7mm，高度為49mm。

KRMT33/62HH表示鎳鎘電池放電倍率在0.5C-3.5之間，高溫系列單體電池?zé)o連接片，直徑33mm，高度為62mm。

根據(jù)IEC61960標(biāo)準(zhǔn)二次鋰電池的標(biāo)識(shí)如下:

1、電池標(biāo)識(shí)組成：3個(gè)字母后跟5個(gè)數(shù)字圓柱形或6個(gè)方形數(shù)字。

2、第一個(gè)字母表示電池的負(fù)極材料：I表示有內(nèi)置電池的鋰離子，L表示鋰金屬電極或鋰合金電極。

3、第二個(gè)字母表示電池的正極材料：C基于鈷的電極，N基于鎳的電極，M基于錳的電極，V基于釩的電極。

4、第三個(gè)字母表示電池的形狀：R表示圓柱形電池，L表示方形電池。

5、數(shù)字圓柱形電池5個(gè)數(shù)字分別表示電池的直徑和高度，直徑的單位為毫米，高度的單位為十分之一毫米。直徑或高度任一尺寸大于或等于100mm時(shí)，兩個(gè)尺寸之間應(yīng)加一條斜線(xiàn)。方型電池6個(gè)數(shù)字分別表示電池的厚度寬度和高度，單位毫米三個(gè)尺寸任一個(gè)大于或等于100mm時(shí)尺寸之間應(yīng)加斜線(xiàn)，三個(gè)尺寸中若有任一小于1mm，則在此尺寸前加字母t此尺寸單位為十分之一毫米。

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