可充電電池工作原理

先說(shuo)說(shuo)電(dian)池的放電(dian)過程(cheng)，電(dian)池就(jiu)是把化學能(neng)轉化為(wei)電(dian)能(neng)的裝置。

以鋅銅原電(dian)池電(dian)池為(wei)例：

┏ 鋅片：Zn – 2e- = Zn2+ 氧化反(fan)應(ying)（負極）

e-

┗銅片：2H+ + 2e- = H2↑ 還(huan)原反應(ying)（正極）

總式(shi)：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑

這就(jiu)是(shi)電(dian)池的放電(dian)過(guo)程(cheng)（活性不(bu)同的兩種(zhong)物質(zhi)之間電(dian)子(zi)的轉(zhuan)移）。

發生條件

①活潑性不同的兩個電(dian)極（金(jin)屬(shu)與金(jin)屬(shu)或石(shi)墨或不溶性的金(jin)屬(shu)氧(yang)化物(wu)）；

②兩電(dian)極(ji)浸入電(dian)解質溶液且導線(xian)連接或直接接觸；

粒子的放電順序：

陽離子：

K + 、Ca2+ 、Na + 、Mg2+ 、Al3+ 、 Zn2+ 、 Fe2+

Sn2+ 、Pb2+ (H+) Cu2+ Fe3+ Hg2+ Ag+

（得(de)e能(neng)力依次增強(qiang)）

陰離子：

除Au 、Pt外(wai)的金屬做(zuo)電極放電能(neng)力>；陰離子。即：

Zn、 Fe… Cu 、 Hg 、 Ag >S2－、I － 、

Br －、 Cl －、OH －（水）、 NO3 －、SO4 2－

充電過程

充(chong)電就是讓在上(shang)邊的放電過程(cheng)逆轉(zhuan)。

以(yi)鉛蓄電(dian)池(chi)為例：

鉛(qian)蓄電池(chi)是首先(xian)制造(zao)出的(de)實(shi)用蓄電池(chi)。其原(yuan)理(li)如(ru)下(xia)：

把A、B兩塊鉛板(ban)插(cha)入硫酸(suan)(suan)溶液中，鉛于(yu)硫酸(suan)(suan)作用的結果，使A、B兩塊鉛板(ban)上形成硫酸(suan)(suan)鉛，溶液中也被硫酸(suan)(suan)鉛飽和(he)，這是還沒有(you)電(dian)勢，給(gei)蓄(xu)電(dian)池充電(dian)時(shi)，在兩極上發生的化學反應如下：

A;PbSO4+2H2O - 2e-→PbO2+H2SO4+2H+;

B:PbSO4+2e-→Pb+SO42-;

可以看出，充電后，A板上的(de)PbO2成為(wei)正極， B板上Pb成為(wei)負極。放電時，兩極發(fa)生的(de)反應如下：

正極：PbO2+H2SO4+2H+ -2e-→PbSO4+2H2O-2e-;

負極：Pb+SO42-→PbSO4+2e-;

放電時發生反應(ying)恰(qia)為充電的逆過(guo)程(cheng)。充電時，最(zui)高電動(dong)勢為2.2V。放電時，電動(dong)勢逐漸(jian)降(jiang)低，低到1.8V時必須充電，否則會(hui)損(sun)壞(huai)極板。

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可充電電池所用材料

鉛酸蓄電池正極板(ban)(ban)上(shang)的活性物質是(shi)二氧化鉛(qian)，極板(ban)(ban)上(shang)的活性物質為海綿(mian)狀純(chun)鉛(qian)，電(dian)解液為一定濃度的硫酸溶液，極板(ban)(ban)間(jian)的電(dian)動勢約2V。

鎳鎘(ge)電池(chi)正極(ji)板上的(de)(de)活(huo)性物為(wei)(wei)氧化鎳粉(fen)，負極(ji)板上的(de)(de)活(huo)性物質為(wei)(wei)氧化鎘(ge)粉(fen)，活(huo)性物質分別包(bao)在穿孔鋼帶中(zhong)，加壓(ya)成型后即成為(wei)(wei)電池(chi)的(de)(de)正負極(ji)板。電解液(ye)通常用氫氧化鉀溶液(ye)，電池(chi)的(de)(de)開路(lu)電壓(ya)為(wei)(wei)1.2V。

鎳金(jin)屬氫電(dian)(dian)池(chi)正極板材料為氧(yang)化鎳粉(fen)，負極板材料為吸氫合金(jin)，電(dian)(dian)解液(ye)氫氧(yang)化鉀溶液(ye)。電(dian)(dian)池(chi)的開(kai)路(lu)電(dian)(dian)壓為1.2V。

鋰離子電池用LiCoO2復(fu)合(he)金屬氧化物(wu)在鋁(lv)板(ban)上形(xing)(xing)成(cheng)陽極，用鋰碳化合(he)物(wu)在銅板(ban)形(xing)(xing)成(cheng)陰極，極板(ban)間有(you)亞微米級微孔(kong)的聚烯(xi)烴薄膜隔板(ban)，電解液為(wei)有(you)機溶劑(ji)，開路電壓(ya)為(wei)3.6V。

鋰聚合(he)(he)物電(dian)(dian)(dian)是鋰離(li)子電(dian)(dian)(dian)池(chi)的改(gai)良型，沒(mei)有電(dian)(dian)(dian)池(chi)液，改(gai)用聚合(he)(he)物電(dian)(dian)(dian)解質，比離(li)子電(dian)(dian)(dian)池(chi)穩定，開路(lu)電(dian)(dian)(dian)壓3.6V。

可充電電池常用參數

電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)容量(liang)(liang)代表(biao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)可(ke)以(yi)存放(fang)多(duo)少(shao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)量(liang)(liang)，我們(men)在電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)外包裝(zhuang)上看到(dao)的數字一般(ban)就指電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)容量(liang)(liang)標識。用(yong)(yong)(yong)單(dan)位(wei)安(an)(an)時(shi)(shi)或毫安(an)(an)時(shi)(shi)表(biao)示(shi)。它(ta)是(shi)(shi)一個復合單(dan)位(wei)，由電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)單(dan)位(wei)和(he)時(shi)(shi)間單(dan)位(wei)乘積構成，代表(biao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)在恒定電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)下持(chi)續放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的能(neng)力。一節(jie)充滿電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)用(yong)(yong)(yong)200mA電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)可(ke)以(yi)持(chi)續10小時(shi)(shi)，將(jiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)與時(shi)(shi)間相(xiang)乘我們(men)就可(ke)以(yi)得(de)到(dao)這節(jie)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的容量(liang)(liang)是(shi)(shi)2000mA.H。如果將(jiang)它(ta)用(yong)(yong)(yong)400mA放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)，則(ze)可(ke)用(yong)(yong)(yong)時(shi)(shi)間為(wei)5小時(shi)(shi)。

能量(liang)(liang)密(mi)度：單位體積或(huo)單位重(zhong)量(liang)(liang)內(nei)所包含的電能容(rong)量(liang)(liang)，對(dui)于同樣的電量(liang)(liang)要(yao)求，能量(liang)(liang)密(mi)度高的電池，體積可以(yi)更(geng)小，重(zhong)量(liang)(liang)可以(yi)更(geng)輕(qing)。

C電流：是(shi)指(zhi)在一小(xiao)(xiao)時內將充(chong)滿的(de)(de)(de)電池(chi)(chi)放(fang)電完畢(bi)或(huo)是(shi)將用盡的(de)(de)(de)電池(chi)(chi)充(chong)滿的(de)(de)(de)電流大(da)小(xiao)(xiao)。其實也就是(shi)安時容(rong)量的(de)(de)(de)數值大(da)小(xiao)(xiao)。1800mA.容(rong)量的(de)(de)(de)電池(chi)(chi)，C電流就是(shi)1800mA。2000mA.容(rong)量的(de)(de)(de)電池(chi)(chi)，C電流就是(shi)2000mA。

開路電(dian)(dian)壓(ya)：指電(dian)(dian)池(chi)兩極之間的電(dian)(dian)位差。

記(ji)憶(yi)(yi)效應：新的(de)電(dian)(dian)(dian)池，其電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)材(cai)料(liao)的(de)晶粒(li)細(xi)小，可以得(de)到最大(da)(da)的(de)電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)表面(mian)積。因(yin)為使(shi)(shi)用而使(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)池內容(rong)(rong)物產生結晶，晶體化(hua)形成后，晶粒(li)增(zeng)大(da)(da),也稱作(鈍化(hua))，減小了可用電(dian)(dian)(dian)極(ji)(ji)面(mian)積，而且(qie)長大(da)(da)的(de)晶粒(li)會造成自放電(dian)(dian)(dian)增(zeng)大(da)(da)，使(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)池容(rong)(rong)量降(jiang)低，性(xing)能受損。這就(jiu)是(shi)記(ji)憶(yi)(yi)效應。記(ji)憶(yi)(yi)效應發生的(de)原因(yin)是(shi)由(you)于電(dian)(dian)(dian)池重復的(de)部分(fen)充電(dian)(dian)(dian)與放電(dian)(dian)(dian)不完全所致。

自放(fang)(fang)電率：充(chong)電后的(de)電池，即使在不(bu)使用的(de)情況下，也會自己逐漸失去(qu)電量(liang)，一(yi)般溫度(du)越高，自放(fang)(fang)電越顯著。

可充電電池種類

1、鎳鎘 （Ni-Cd）

電壓：1.2V

使用壽(shou)命為：500次

放(fang)電(dian)溫(wen)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(yong)壽命(ming)為：1000次

放電溫度為：-10度～45度

充(chong)電溫度為：10度～45度

備(bei)注：目(mu)前國產5號(hao)電池最高容量是3000mAh左右。

3、鋰離子（Li-lon）

電壓：3.6V

使用(yong)壽命(ming)為：500次

放電溫度為：-20度～60度

充電溫度為(wei)：0度～45度

備(bei)注：重量比鎳(nie)氫電池輕30%～40%，容(rong)量高(gao)出鎳(nie)氫電池60%以上。但是不耐過充，如果過充會造成溫度過高(gao)而(er)破壞(huai)結(jie)構(gou)=>爆炸(zha)。

4、鋰聚合物

電壓：3.7V

使用壽命為(wei)：500次

放(fang)電溫度(du)為：-20度(du)～60度(du)

充電溫(wen)度(du)為(wei)：0度(du)～45度(du)

備(bei)注：鋰(li)電的(de)改(gai)良型，沒有(you)電池液，而改(gai)用聚合物電解質，可以做成(cheng)各種(zhong)形(xing)狀，比鋰(li)電池穩定。

5、鉛酸電池

電壓：12V

使用壽命為(wei)：200～300次

放電溫度(du)為：0度(du)～45度(du)

充電溫(wen)度(du)為(wei)：0度(du)～45度(du)

備注：就(jiu)是一般車用(yong)電瓶（它是以6個(ge)2V串聯成12V的(de)），免加水的(de)電池使用(yong)壽命長達10年(nian)，但體積和容量是最大的(de)。

可充電電池特征

鎳鎘：有記憶效應，容(rong)量小。

鎳氫：記憶效應小，容量(liang)大。

鋰(li)離子(zi)：無記憶效應，身薄，容量大。因電(dian)極材料不同，電(dian)動(dong)勢為3.6V、3.7V兩種。鋰(li)電(dian)池的性能是現有各類電(dian)池中最好(hao)的一(yi)種，體積小、重量輕(qing)、容量大。廣泛用于(yu)數碼相機(ji)、筆記本電(dian)腦、移動(dong)電(dian)話等(deng)電(dian)子(zi)產品中。

鉛蓄(xu)：電動勢約為(wei)12V，鉛蓄(xu)電池可以反復充電使(shi)用，電解液是硫(liu)酸溶液，內阻(zu)很小，廣泛用于(yu)汽車(che)、摩托車(che)中。

鐵(tie)鋰(li)：電(dian)力更(geng)足，更(geng)安全，也更(geng)輕，未來電(dian)動(dong)車的主要發展方向。

一(yi)般，同種類型的充(chong)電(dian)電(dian)池(chi)，容量越大(da)，體積越大(da)，重量也較大(da)。

可充電電池標識方法

根據IEC標準鎳鎘、鎳氫電池的標識(shi)由5部分組成：

1、電池(chi)種(zhong)類(lei)：KR表(biao)示(shi)鎳(nie)(nie)鎘電池(chi)，HF表(biao)示(shi)鎳(nie)(nie)氫(qing)電池(chi)，HR表(biao)示(shi)型鎳(nie)(nie)氫(qing)電池(chi)。

2、電池(chi)尺(chi)寸資(zi)料(liao)：包括圓形電池(chi)的直徑高(gao)度(du)、方(fang)型電池(chi)的高(gao)度(du)，寬度(du)厚度(du)數(shu)值之間用斜杠隔開單位mm。

3、放電特性(xing)符號：

L表示適宜放電電流(liu)倍(bei)率在0.5C以內；

M表示(shi)適宜放電(dian)電(dian)流倍率在0.5-3.5C以內；

H表示(shi)適宜放電電流倍率在3.5-7.0C以內(nei)；

X表示(shi)電池能在7C-15C高倍率的放電電流(liu)下工作(zuo)。

4、高溫(wen)電池符號(hao)：用T表示

5、電(dian)池連(lian)(lian)接片表(biao)(biao)示(shi)：CF代表(biao)(biao)無連(lian)(lian)接片，HH表(biao)(biao)示(shi)電(dian)池拉狀串聯連(lian)(lian)接片用的連(lian)(lian)接片，HB表(biao)(biao)示(shi)電(dian)池帶并排(pai)串聯連(lian)(lian)接用連(lian)(lian)接片。

例如：HF18/07/49表示方形鎳氫電池寬(kuan)為(wei)18mm，厚(hou)度為(wei)7mm，高度為(wei)49mm。

KRMT33/62HH表示鎳鎘電(dian)池放電(dian)倍(bei)率(lv)在0.5C-3.5之間，高(gao)溫(wen)系(xi)列單體電(dian)池無(wu)連接(jie)片，直(zhi)徑(jing)33mm，高(gao)度(du)為62mm。

根據IEC61960標準二次鋰電池的標識如下:

1、電池標(biao)識組成(cheng)：3個(ge)(ge)字母后跟(gen)5個(ge)(ge)數字圓柱形(xing)或6個(ge)(ge)方形(xing)數字。

2、第一個字母表(biao)示電(dian)(dian)池的(de)負極材料：I表(biao)示有內(nei)置電(dian)(dian)池的(de)鋰(li)離子，L表(biao)示鋰(li)金(jin)屬電(dian)(dian)極或鋰(li)合金(jin)電(dian)(dian)極。

3、第二個(ge)字母表示(shi)電(dian)(dian)(dian)池的(de)正極材料：C基(ji)于(yu)鈷的(de)電(dian)(dian)(dian)極，N基(ji)于(yu)鎳的(de)電(dian)(dian)(dian)極，M基(ji)于(yu)錳(meng)的(de)電(dian)(dian)(dian)極，V基(ji)于(yu)釩的(de)電(dian)(dian)(dian)極。

4、第三個字母表(biao)示電池的形(xing)狀：R表(biao)示圓(yuan)柱形(xing)電池，L表(biao)示方形(xing)電池。

5、數(shu)(shu)字(zi)圓柱形電池5個(ge)數(shu)(shu)字(zi)分別表(biao)(biao)示(shi)(shi)電池的直徑和(he)高度(du)，直徑的單(dan)位為(wei)毫(hao)(hao)米，高度(du)的單(dan)位為(wei)十分之(zhi)一(yi)(yi)毫(hao)(hao)米。直徑或高度(du)任(ren)一(yi)(yi)尺(chi)寸(cun)大(da)于(yu)(yu)或等于(yu)(yu)100mm時，兩(liang)個(ge)尺(chi)寸(cun)之(zhi)間應(ying)(ying)加一(yi)(yi)條斜(xie)線(xian)。方型電池6個(ge)數(shu)(shu)字(zi)分別表(biao)(biao)示(shi)(shi)電池的厚度(du)寬(kuan)度(du)和(he)高度(du)，單(dan)位毫(hao)(hao)米三(san)個(ge)尺(chi)寸(cun)任(ren)一(yi)(yi)個(ge)大(da)于(yu)(yu)或等于(yu)(yu)100mm時尺(chi)寸(cun)之(zhi)間應(ying)(ying)加斜(xie)線(xian)，三(san)個(ge)尺(chi)寸(cun)中若有任(ren)一(yi)(yi)小于(yu)(yu)1mm，則在(zai)此(ci)尺(chi)寸(cun)前加字(zi)母t此(ci)尺(chi)寸(cun)單(dan)位為(wei)十分之(zhi)一(yi)(yi)毫(hao)(hao)米。