可充電電池工作原理

先(xian)說(shuo)說(shuo)電(dian)池的放(fang)電(dian)過程，電(dian)池就(jiu)是(shi)把化學能轉化為電(dian)能的裝(zhuang)置。

以鋅銅原(yuan)電(dian)池電(dian)池為例：

┏ 鋅(xin)片：Zn – 2e- = Zn2+ 氧化(hua)反(fan)應(ying)（負極）

e-

┗銅片：2H+ + 2e- = H2↑ 還原(yuan)反應（正(zheng)極）

總式：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑

這就(jiu)是(shi)電池的放(fang)電過程（活性不同的兩(liang)種物質(zhi)之間(jian)電子的轉移）。

發生條件

①活(huo)潑性(xing)(xing)不(bu)同(tong)的兩個電極（金屬(shu)與金屬(shu)或石墨或不(bu)溶性(xing)(xing)的金屬(shu)氧(yang)化物）；

②兩電極浸入電解質溶液且(qie)導(dao)線連接(jie)或直接(jie)接(jie)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e能力依(yi)次增強）

陰離子：

除(chu)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(shui)）、 NO3 －、SO4 2－

充電過程

充(chong)電就(jiu)是讓在上邊的放電過程逆轉。

以鉛(qian)蓄電(dian)池為例(li)：

鉛蓄(xu)(xu)電池是(shi)首先制造出的(de)實用蓄(xu)(xu)電池。其(qi)原(yuan)理如(ru)下：

把A、B兩(liang)塊鉛(qian)板(ban)插(cha)入硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)溶(rong)液中，鉛(qian)于硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)作用的結果，使(shi)A、B兩(liang)塊鉛(qian)板(ban)上形成硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)鉛(qian)，溶(rong)液中也(ye)被(bei)硫(liu)酸(suan)(suan)(suan)鉛(qian)飽和(he)，這是還沒有(you)電(dian)勢，給蓄電(dian)池充(chong)電(dian)時，在兩(liang)極(ji)上發生(sheng)的化學反應如(ru)下：

A;PbSO4+2H2O - 2e-→PbO2+H2SO4+2H+;

B:PbSO4+2e-→Pb+SO42-;

可以看出，充(chong)電后，A板上(shang)的PbO2成為(wei)正極(ji)(ji)， B板上(shang)Pb成為(wei)負極(ji)(ji)。放(fang)電時，兩(liang)極(ji)(ji)發生的反應如下：

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

負極：Pb+SO42-→PbSO4+2e-;

放(fang)(fang)電(dian)時(shi)發生反應恰(qia)為充(chong)電(dian)的(de)逆過程(cheng)。充(chong)電(dian)時(shi)，最高電(dian)動勢(shi)為2.2V。放(fang)(fang)電(dian)時(shi)，電(dian)動勢(shi)逐漸降低(di)，低(di)到1.8V時(shi)必須充(chong)電(dian)，否則會損(sun)壞極板。

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可充電電池所用材料

鉛酸蓄電池正極板上的活(huo)性物質是二氧化鉛，極板上的活(huo)性物質為海綿狀純鉛，電解液為一定(ding)濃度的硫(liu)酸溶液，極板間(jian)的電動勢約2V。

鎳(nie)鎘電(dian)(dian)池(chi)正極板上的活性物為氧(yang)(yang)化鎳(nie)粉，負(fu)極板上的活性物質(zhi)為氧(yang)(yang)化鎘粉，活性物質(zhi)分(fen)別包(bao)在(zai)穿孔鋼帶中，加壓成型(xing)后(hou)即成為電(dian)(dian)池(chi)的正負(fu)極板。電(dian)(dian)解液通常用氫氧(yang)(yang)化鉀溶液，電(dian)(dian)池(chi)的開路電(dian)(dian)壓為1.2V。

鎳(nie)(nie)金屬氫電池(chi)正極(ji)(ji)板材(cai)料為(wei)氧化(hua)鎳(nie)(nie)粉，負極(ji)(ji)板材(cai)料為(wei)吸氫合金，電解液氫氧化(hua)鉀溶液。電池(chi)的開路電壓為(wei)1.2V。

鋰離子電(dian)池用(yong)(yong)LiCoO2復合金屬氧(yang)化物在(zai)鋁板(ban)(ban)上形(xing)成陽極(ji)，用(yong)(yong)鋰碳化合物在(zai)銅(tong)板(ban)(ban)形(xing)成陰(yin)極(ji)，極(ji)板(ban)(ban)間有亞微米級微孔的(de)聚烯烴(jing)薄膜隔(ge)板(ban)(ban)，電(dian)解液為有機溶劑，開路電(dian)壓為3.6V。

鋰聚(ju)合物(wu)電(dian)是(shi)鋰離(li)(li)子電(dian)池的改良型(xing)，沒(mei)有電(dian)池液，改用聚(ju)合物(wu)電(dian)解質，比離(li)(li)子電(dian)池穩定，開(kai)路電(dian)壓(ya)3.6V。

可充電電池常用參數

電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)容量(liang)代(dai)表電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)可(ke)(ke)以(yi)存放多少電(dian)(dian)(dian)(dian)量(liang)，我(wo)們在電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)外包裝上看到(dao)的(de)數字(zi)一般就指(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)容量(liang)標識(shi)。用(yong)單位(wei)安時(shi)或毫安時(shi)表示。它是一個復合單位(wei)，由電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)單位(wei)和時(shi)間單位(wei)乘(cheng)積(ji)構成(cheng)，代(dai)表電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)在恒定電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)下持(chi)續放電(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)能力。一節充滿電(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)用(yong)200mA電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)放電(dian)(dian)(dian)(dian)可(ke)(ke)以(yi)持(chi)續10小時(shi)，將電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)與時(shi)間相乘(cheng)我(wo)們就可(ke)(ke)以(yi)得到(dao)這節電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)容量(liang)是2000mA.H。如(ru)果(guo)將它用(yong)400mA放電(dian)(dian)(dian)(dian)，則可(ke)(ke)用(yong)時(shi)間為5小時(shi)。

能(neng)量密度：單(dan)位體積或單(dan)位重(zhong)量內所包含的電(dian)(dian)能(neng)容(rong)量，對于(yu)同樣的電(dian)(dian)量要求，能(neng)量密度高的電(dian)(dian)池，體積可以更(geng)小，重(zhong)量可以更(geng)輕。

C電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)：是(shi)指在一小(xiao)時(shi)內將充滿(man)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)放電(dian)(dian)(dian)(dian)完(wan)畢(bi)或是(shi)將用盡的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)充滿(man)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)大小(xiao)。其實也就(jiu)是(shi)安(an)時(shi)容量(liang)(liang)的(de)數值(zhi)大小(xiao)。1800mA.容量(liang)(liang)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)，C電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)就(jiu)是(shi)1800mA。2000mA.容量(liang)(liang)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)，C電(dian)(dian)(dian)(dian)流(liu)就(jiu)是(shi)2000mA。

開路電壓(ya)：指電池兩極之間的電位差。

記(ji)(ji)憶效(xiao)(xiao)應(ying)：新的電(dian)(dian)(dian)池(chi)，其電(dian)(dian)(dian)極材料(liao)的晶粒(li)細小，可以得到最(zui)大(da)的電(dian)(dian)(dian)極表面積。因為使用而使電(dian)(dian)(dian)池(chi)內容物產生結晶，晶體化形(xing)成(cheng)(cheng)后，晶粒(li)增大(da),也稱作(鈍化)，減小了(le)可用電(dian)(dian)(dian)極面積，而且長大(da)的晶粒(li)會(hui)造成(cheng)(cheng)自放(fang)電(dian)(dian)(dian)增大(da)，使電(dian)(dian)(dian)池(chi)容量降(jiang)低，性能受損。這(zhe)就是記(ji)(ji)憶效(xiao)(xiao)應(ying)。記(ji)(ji)憶效(xiao)(xiao)應(ying)發生的原因是由于電(dian)(dian)(dian)池(chi)重復的部(bu)分充電(dian)(dian)(dian)與(yu)放(fang)電(dian)(dian)(dian)不完全所致。

自(zi)放(fang)(fang)電率：充電后(hou)的(de)電池，即使在不使用的(de)情況下，也(ye)會自(zi)己逐漸失(shi)去電量(liang)，一般(ban)溫(wen)度越高，自(zi)放(fang)(fang)電越顯著(zhu)。

可充電電池種類

1、鎳鎘 （Ni-Cd）

電壓：1.2V

使用(yong)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

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(wen)度(du)為(wei)：10度(du)～45度(du)

備(bei)注：目前國產(chan)5號電(dian)池最(zui)高容量(liang)是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

備注：重量比鎳氫電(dian)池輕30%～40%，容(rong)量高出鎳氫電(dian)池60%以上。但(dan)是不耐過充，如果過充會造成溫度過高而破壞結構=>爆炸。

4、鋰聚合物

電壓：3.7V

使用壽(shou)命為：500次(ci)

放電溫度(du)為：-20度(du)～60度(du)

充(chong)電溫度(du)為：0度(du)～45度(du)

備注：鋰電的改(gai)良(liang)型(xing)，沒(mei)有(you)電池液，而改(gai)用聚合物電解質，可以做成各(ge)種形(xing)狀，比鋰電池穩定。

5、鉛酸電池

電壓：12V

使用壽(shou)命為(wei)：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(shi)(shi)(shi)一般車(che)用電瓶（它是(shi)(shi)(shi)以(yi)6個(ge)2V串聯成12V的(de)(de)），免加水(shui)的(de)(de)電池使用壽命長達10年(nian)，但體積和容量是(shi)(shi)(shi)最大的(de)(de)。

可充電電池特征

鎳鎘：有記(ji)憶效應，容量小(xiao)。

鎳氫：記憶效(xiao)應小(xiao)，容量大。

鋰離子：無記憶效應，身(shen)薄，容(rong)量大。因電(dian)極材料不(bu)同，電(dian)動(dong)(dong)勢為3.6V、3.7V兩種(zhong)。鋰電(dian)池的(de)性能是現有各類電(dian)池中最好的(de)一(yi)種(zhong)，體積小、重量輕、容(rong)量大。廣泛用(yong)于數碼相(xiang)機、筆(bi)記本電(dian)腦(nao)、移動(dong)(dong)電(dian)話等電(dian)子產(chan)品中。

鉛(qian)蓄(xu)：電(dian)動(dong)勢約為12V，鉛(qian)蓄(xu)電(dian)池可以反復充(chong)電(dian)使用(yong)，電(dian)解液是硫酸溶(rong)液，內阻很小(xiao)，廣泛用(yong)于(yu)汽車、摩托車中(zhong)。

鐵(tie)鋰：電力(li)更足，更安全，也更輕，未來電動車的主(zhu)要發展方向。

一般，同種類型(xing)的充電(dian)電(dian)池(chi)，容量越大，體積越大，重量也較大。

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(you)5部分組成(cheng)：

1、電池(chi)種類(lei)：KR表(biao)示鎳鎘電池(chi)，HF表(biao)示鎳氫(qing)電池(chi)，HR表(biao)示型鎳氫(qing)電池(chi)。

2、電(dian)池(chi)(chi)尺寸資料：包括圓形電(dian)池(chi)(chi)的直徑高(gao)度、方型電(dian)池(chi)(chi)的高(gao)度，寬度厚度數值之間用斜杠隔開單位mm。

3、放電特性符號：

L表示(shi)適宜(yi)放電電流倍率在0.5C以內；

M表示適(shi)宜放電電流倍率在0.5-3.5C以內；

H表示適宜放電電流倍率(lv)在3.5-7.0C以(yi)內；

X表示電(dian)池能(neng)在(zai)7C-15C高倍率的放電(dian)電(dian)流下工(gong)作。

4、高溫電池符號(hao)：用T表示

5、電(dian)池(chi)(chi)連(lian)接(jie)片表(biao)示：CF代(dai)表(biao)無(wu)連(lian)接(jie)片，HH表(biao)示電(dian)池(chi)(chi)拉(la)狀串(chuan)聯(lian)連(lian)接(jie)片用的連(lian)接(jie)片，HB表(biao)示電(dian)池(chi)(chi)帶并排串(chuan)聯(lian)連(lian)接(jie)用連(lian)接(jie)片。

例如：HF18/07/49表示方形鎳氫(qing)電(dian)池(chi)寬為18mm，厚度為7mm，高度為49mm。

KRMT33/62HH表示(shi)鎳鎘電(dian)池(chi)放電(dian)倍率在0.5C-3.5之間，高溫系列(lie)單(dan)體電(dian)池(chi)無連接(jie)片，直徑33mm，高度(du)為62mm。

根據IEC61960標準二次鋰電池的標識如下:

1、電池標(biao)識(shi)組成：3個字(zi)母后跟5個數(shu)字(zi)圓柱形或6個方形數(shu)字(zi)。

2、第一個字母表示(shi)電(dian)池(chi)的(de)負極(ji)材(cai)料：I表示(shi)有內置電(dian)池(chi)的(de)鋰離子，L表示(shi)鋰金屬(shu)電(dian)極(ji)或鋰合金電(dian)極(ji)。

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

4、第三個(ge)字(zi)母表示電池(chi)的形狀：R表示圓柱形電池(chi)，L表示方形電池(chi)。

5、數字(zi)圓柱(zhu)形電池5個(ge)數字(zi)分別表(biao)示(shi)電池的直(zhi)徑(jing)和高度(du)，直(zhi)徑(jing)的單(dan)位(wei)為(wei)毫(hao)米(mi)(mi)(mi)，高度(du)的單(dan)位(wei)為(wei)十分之(zhi)一(yi)(yi)毫(hao)米(mi)(mi)(mi)。直(zhi)徑(jing)或高度(du)任一(yi)(yi)尺(chi)寸(cun)大(da)于(yu)(yu)或等于(yu)(yu)100mm時，兩個(ge)尺(chi)寸(cun)之(zhi)間應(ying)加一(yi)(yi)條(tiao)斜(xie)(xie)線(xian)。方型電池6個(ge)數字(zi)分別表(biao)示(shi)電池的厚度(du)寬度(du)和高度(du)，單(dan)位(wei)毫(hao)米(mi)(mi)(mi)三個(ge)尺(chi)寸(cun)任一(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)加斜(xie)(xie)線(xian)，三個(ge)尺(chi)寸(cun)中若(ruo)有(you)任一(yi)(yi)小于(yu)(yu)1mm，則在(zai)此尺(chi)寸(cun)前加字(zi)母(mu)t此尺(chi)寸(cun)單(dan)位(wei)為(wei)十分之(zhi)一(yi)(yi)毫(hao)米(mi)(mi)(mi)。