可充電電池工作原理

先說說電池(chi)的放電過程(cheng)，電池(chi)就是(shi)把化學(xue)能轉化為電能的裝置。

以鋅銅原(yuan)電池(chi)電池(chi)為例：

┏ 鋅片：Zn – 2e- = Zn2+ 氧(yang)化(hua)反應（負極）

e-

┗銅片：2H+ + 2e- = H2↑ 還原反(fan)應(ying)（正極）

總式：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑

這(zhe)就是電池的放電過程（活性不(bu)同的兩(liang)種物質之間電子的轉移）。

發生條件

①活潑性不同的兩個電(dian)極（金屬與(yu)金屬或(huo)石墨或(huo)不溶性的金屬氧化物）；

②兩(liang)電極浸(jin)入(ru)電解質溶液且(qie)導(dao)線連接或(huo)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能力依次增強(qiang)）

陰離子：

除Au 、Pt外(wai)的金(jin)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－

充電過程

充電就是讓(rang)在上邊的放電過程(cheng)逆轉。

以鉛蓄電池(chi)為例：

鉛(qian)蓄電池(chi)是(shi)首先制造出的實(shi)用蓄電池(chi)。其(qi)原理如(ru)下：

把(ba)A、B兩塊鉛(qian)板插入硫酸(suan)溶液中(zhong)，鉛(qian)于硫酸(suan)作用的(de)結果(guo)，使A、B兩塊鉛(qian)板上形成硫酸(suan)鉛(qian)，溶液中(zhong)也被硫酸(suan)鉛(qian)飽和，這是還沒(mei)有電勢，給蓄電池充電時，在兩極(ji)上發生的(de)化(hua)學反應如(ru)下：

A;PbSO4+2H2O - 2e-→PbO2+H2SO4+2H+;

B:PbSO4+2e-→Pb+SO42-;

可以看出(chu)，充電后，A板(ban)上(shang)的(de)PbO2成(cheng)為正極， B板(ban)上(shang)Pb成(cheng)為負極。放電時，兩極發生(sheng)的(de)反應如下：

正(zheng)極：PbO2+H2SO4+2H+ -2e-→PbSO4+2H2O-2e-;

負極：Pb+SO42-→PbSO4+2e-;

放電時發(fa)生(sheng)反應恰為(wei)充電的逆過程。充電時，最(zui)高電動(dong)勢為(wei)2.2V。放電時，電動(dong)勢逐漸降低，低到1.8V時必須充電，否則會損壞極(ji)板。

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可充電電池所用材料

鉛酸蓄電池正(zheng)極板(ban)(ban)上的(de)活(huo)性物(wu)質是二氧化鉛，極板(ban)(ban)上的(de)活(huo)性物(wu)質為(wei)海綿(mian)狀純鉛，電解(jie)液為(wei)一(yi)定濃(nong)度的(de)硫酸溶液，極板(ban)(ban)間的(de)電動勢(shi)約(yue)2V。

鎳鎘電(dian)池(chi)正極板上的活(huo)性(xing)物(wu)為(wei)(wei)氧(yang)化(hua)鎳粉，負極板上的活(huo)性(xing)物(wu)質為(wei)(wei)氧(yang)化(hua)鎘粉，活(huo)性(xing)物(wu)質分別包在穿孔鋼帶(dai)中，加壓(ya)成(cheng)型后(hou)即成(cheng)為(wei)(wei)電(dian)池(chi)的正負極板。電(dian)解液(ye)通常用(yong)氫氧(yang)化(hua)鉀溶液(ye)，電(dian)池(chi)的開路電(dian)壓(ya)為(wei)(wei)1.2V。

鎳金屬(shu)氫電(dian)池正(zheng)極板材(cai)料為(wei)氧化(hua)鎳粉，負極板材(cai)料為(wei)吸氫合金，電(dian)解(jie)液氫氧化(hua)鉀溶液。電(dian)池的開路(lu)電(dian)壓為(wei)1.2V。

鋰(li)離子電池用LiCoO2復合金屬氧化(hua)物在(zai)(zai)鋁(lv)板(ban)上形成(cheng)(cheng)陽極，用鋰(li)碳化(hua)合物在(zai)(zai)銅板(ban)形成(cheng)(cheng)陰極，極板(ban)間有亞微(wei)米級微(wei)孔的聚烯烴(jing)薄(bo)膜隔板(ban)，電解液為有機溶劑，開路電壓為3.6V。

鋰(li)聚合(he)物電(dian)(dian)(dian)是鋰(li)離子電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的改(gai)良型(xing)，沒有電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)液，改(gai)用(yong)聚合(he)物電(dian)(dian)(dian)解質，比離子電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)穩(wen)定(ding)，開路電(dian)(dian)(dian)壓(ya)3.6V。

可充電電池常用參數

電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池容量代(dai)表(biao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池可以(yi)存放(fang)多少(shao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)量，我(wo)們在電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池外包裝上看到的數字一(yi)般就(jiu)指(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池容量標識。用單(dan)位(wei)(wei)安時(shi)(shi)(shi)或毫(hao)安時(shi)(shi)(shi)表(biao)示。它(ta)是一(yi)個復合(he)單(dan)位(wei)(wei)，由電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流單(dan)位(wei)(wei)和時(shi)(shi)(shi)間(jian)單(dan)位(wei)(wei)乘積構成，代(dai)表(biao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池在恒定電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流下持續(xu)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的能力。一(yi)節充滿(man)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池用200mA電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)可以(yi)持續(xu)10小時(shi)(shi)(shi)，將(jiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流與時(shi)(shi)(shi)間(jian)相乘我(wo)們就(jiu)可以(yi)得到這節電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池的容量是2000mA.H。如(ru)果將(jiang)它(ta)用400mA放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)，則可用時(shi)(shi)(shi)間(jian)為5小時(shi)(shi)(shi)。

能量(liang)(liang)密度(du)：單位(wei)體積或單位(wei)重量(liang)(liang)內所包含的(de)電(dian)(dian)(dian)能容量(liang)(liang)，對于同樣的(de)電(dian)(dian)(dian)量(liang)(liang)要求，能量(liang)(liang)密度(du)高(gao)的(de)電(dian)(dian)(dian)池，體積可以更(geng)小，重量(liang)(liang)可以更(geng)輕。

C電(dian)(dian)流(liu)：是(shi)指(zhi)在一小時內(nei)將充滿的(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)放電(dian)(dian)完(wan)畢或是(shi)將用(yong)盡的(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)充滿的(de)(de)電(dian)(dian)流(liu)大小。其實(shi)也就(jiu)是(shi)安時容(rong)量(liang)(liang)的(de)(de)數值大小。1800mA.容(rong)量(liang)(liang)的(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)，C電(dian)(dian)流(liu)就(jiu)是(shi)1800mA。2000mA.容(rong)量(liang)(liang)的(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)，C電(dian)(dian)流(liu)就(jiu)是(shi)2000mA。

開路電(dian)(dian)壓：指(zhi)電(dian)(dian)池(chi)兩極之間(jian)的(de)電(dian)(dian)位差。

記憶(yi)效(xiao)應(ying)(ying)：新(xin)的(de)(de)(de)電(dian)池(chi)(chi)，其電(dian)極材料的(de)(de)(de)晶粒(li)細小，可以(yi)得到最大(da)的(de)(de)(de)電(dian)極表面積(ji)。因為使用而使電(dian)池(chi)(chi)內容物產(chan)生(sheng)結晶，晶體化(hua)形(xing)成后，晶粒(li)增(zeng)大(da),也稱作(zuo)(鈍化(hua))，減小了可用電(dian)極面積(ji)，而且長大(da)的(de)(de)(de)晶粒(li)會造成自放電(dian)增(zeng)大(da)，使電(dian)池(chi)(chi)容量降低，性能(neng)受損。這(zhe)就是記憶(yi)效(xiao)應(ying)(ying)。記憶(yi)效(xiao)應(ying)(ying)發(fa)生(sheng)的(de)(de)(de)原因是由于電(dian)池(chi)(chi)重復的(de)(de)(de)部分充電(dian)與放電(dian)不完(wan)全所致。

自(zi)放電(dian)(dian)(dian)率：充電(dian)(dian)(dian)后的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)池，即使在不使用的(de)(de)情(qing)況(kuang)下，也會自(zi)己(ji)逐漸(jian)失去電(dian)(dian)(dian)量，一般溫(wen)度越(yue)高，自(zi)放電(dian)(dian)(dian)越(yue)顯著(zhu)。

可充電電池種類

1、鎳鎘 （Ni-Cd）

電壓：1.2V

使(shi)用壽命為(wei)：500次(ci)

放電溫度(du)為：-20度(du)～60度(du)

充(chong)電(dian)溫度為：0度～45度

2、鎳氫 （Ni-MH）

電壓：1.2V

使(shi)用壽命為(wei)：1000次

放電(dian)溫度(du)(du)為(wei)：-10度(du)(du)～45度(du)(du)

充電溫度(du)為(wei)：10度(du)～45度(du)

備(bei)注：目前國產5號電池最高(gao)容量是(shi)3000mAh左(zuo)右。

3、鋰離子（Li-lon）

電壓：3.6V

使用壽命為：500次(ci)

放電溫度(du)為：-20度(du)～60度(du)

充電溫度為：0度～45度

備(bei)注(zhu)：重(zhong)量比(bi)鎳氫電池輕30%～40%，容量高出鎳氫電池60%以上(shang)。但是不(bu)耐(nai)過充，如果過充會(hui)造成溫度過高而(er)破壞結構(gou)=>爆炸(zha)。

4、鋰聚合物

電壓：3.7V

使用壽命為(wei)：500次

放(fang)電(dian)溫度為：-20度～60度

充(chong)電溫度為：0度～45度

備注：鋰電(dian)的(de)改良型，沒有電(dian)池液，而改用聚(ju)合(he)物電(dian)解質，可以做成(cheng)各種形(xing)狀，比鋰電(dian)池穩定。

5、鉛酸電池

電壓：12V

使用壽命為：200～300次

放(fang)電溫度(du)(du)為：0度(du)(du)～45度(du)(du)

充電溫度(du)為(wei)：0度(du)～45度(du)

備(bei)注：就是(shi)一般(ban)車(che)用電瓶(ping)（它(ta)是(shi)以6個2V串聯成12V的），免加水的電池(chi)使用壽命(ming)長達10年，但體積和(he)容量是(shi)最大的。

可充電電池特征

鎳(nie)鎘(ge)：有記(ji)憶效應，容量小。

鎳氫：記憶效應(ying)小，容量大。

鋰離子：無記(ji)憶(yi)效應，身薄，容量大。因電極材料(liao)不(bu)同(tong)，電動(dong)勢(shi)為3.6V、3.7V兩種。鋰電池的性能是現有各類電池中(zhong)最(zui)好(hao)的一種，體積(ji)小、重(zhong)量輕、容量大。廣(guang)泛用(yong)于(yu)數碼相機、筆記(ji)本電腦、移動(dong)電話等電子產品中(zhong)。

鉛蓄(xu)：電(dian)動勢約為12V，鉛蓄(xu)電(dian)池可以反復充電(dian)使用，電(dian)解液(ye)是硫酸溶液(ye)，內阻很小，廣泛用于汽(qi)車、摩托車中。

鐵鋰：電力更足，更安全，也更輕，未(wei)來(lai)電動(dong)車的(de)主要發展(zhan)方向。

一般(ban)，同種類型(xing)的(de)充(chong)電電池，容(rong)量(liang)越(yue)大(da)，體(ti)積越(yue)大(da)，重(zhong)量(liang)也較(jiao)大(da)。

可充電電池標識方法

根(gen)據(ju)IEC標(biao)準鎳鎘(ge)、鎳氫電池的標(biao)識由(you)5部分(fen)組成：

1、電(dian)池種類(lei)：KR表(biao)示鎳(nie)鎘電(dian)池，HF表(biao)示鎳(nie)氫電(dian)池，HR表(biao)示型鎳(nie)氫電(dian)池。

2、電(dian)池尺寸資料：包括圓形電(dian)池的(de)直徑(jing)高度(du)、方型電(dian)池的(de)高度(du)，寬度(du)厚度(du)數(shu)值之間用斜杠隔開(kai)單位mm。

3、放(fang)電(dian)特性(xing)符號：

L表(biao)示(shi)適宜放電(dian)電(dian)流(liu)倍率在0.5C以內；

M表(biao)示適宜(yi)放電電流倍率在0.5-3.5C以內；

H表示適宜(yi)放電(dian)電(dian)流倍率(lv)在3.5-7.0C以內；

X表(biao)示電(dian)(dian)池能在7C-15C高倍率的放(fang)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流下工作。

4、高溫(wen)電池符號：用T表示

5、電池(chi)連接(jie)片表示：CF代表無連接(jie)片，HH表示電池(chi)拉狀(zhuang)串聯連接(jie)片用的連接(jie)片，HB表示電池(chi)帶并(bing)排串聯連接(jie)用連接(jie)片。

例如：HF18/07/49表(biao)示(shi)方形鎳氫電池寬(kuan)為(wei)18mm，厚(hou)度(du)為(wei)7mm，高度(du)為(wei)49mm。

KRMT33/62HH表示(shi)鎳鎘電池放電倍率在(zai)0.5C-3.5之間，高(gao)溫(wen)系列單(dan)體電池無連接(jie)片(pian)，直徑33mm，高(gao)度為62mm。

根據IEC61960標準二次鋰電池的標識如下:

1、電池標識組(zu)成：3個(ge)字(zi)母后(hou)跟5個(ge)數(shu)字(zi)圓(yuan)柱形或(huo)6個(ge)方形數(shu)字(zi)。

2、第一個字(zi)母表示電(dian)池(chi)的負極(ji)材料：I表示有內置電(dian)池(chi)的鋰(li)離子，L表示鋰(li)金(jin)屬電(dian)極(ji)或鋰(li)合金(jin)電(dian)極(ji)。

3、第二個字母表示電(dian)池的正極(ji)材料：C基(ji)于鈷(gu)的電(dian)極(ji)，N基(ji)于鎳(nie)的電(dian)極(ji)，M基(ji)于錳(meng)的電(dian)極(ji)，V基(ji)于釩的電(dian)極(ji)。

4、第(di)三個字母表(biao)(biao)示(shi)電池的形(xing)狀：R表(biao)(biao)示(shi)圓柱形(xing)電池，L表(biao)(biao)示(shi)方形(xing)電池。

5、數字圓柱(zhu)形電池5個數字分(fen)別(bie)表(biao)(biao)示電池的(de)(de)直(zhi)徑(jing)和高度，直(zhi)徑(jing)的(de)(de)單位(wei)(wei)為毫(hao)(hao)米，高度的(de)(de)單位(wei)(wei)為十分(fen)之一毫(hao)(hao)米。直(zhi)徑(jing)或(huo)高度任一尺(chi)寸大(da)于(yu)或(huo)等(deng)于(yu)100mm時，兩個尺(chi)寸之間應加(jia)一條斜(xie)線(xian)。方(fang)型電池6個數字分(fen)別(bie)表(biao)(biao)示電池的(de)(de)厚(hou)度寬度和高度，單位(wei)(wei)毫(hao)(hao)米三個尺(chi)寸任一個大(da)于(yu)或(huo)等(deng)于(yu)100mm時尺(chi)寸之間應加(jia)斜(xie)線(xian)，三個尺(chi)寸中若有任一小于(yu)1mm，則在(zai)此尺(chi)寸前(qian)加(jia)字母t此尺(chi)寸單位(wei)(wei)為十分(fen)之一毫(hao)(hao)米。