可充電電池工作原理

先說說電(dian)(dian)(dian)池的(de)放電(dian)(dian)(dian)過程，電(dian)(dian)(dian)池就是把化學(xue)能(neng)轉化為(wei)電(dian)(dian)(dian)能(neng)的(de)裝(zhuang)置。

以(yi)鋅(xin)銅原電池電池為例：

┏ 鋅(xin)片：Zn – 2e- = Zn2+ 氧化反應（負(fu)極(ji)）

e-

┗銅片：2H+ + 2e- = H2↑ 還原反應（正(zheng)極）

總式：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑

這就(jiu)是電池的(de)放電過程（活性不同的(de)兩種(zhong)物質之(zhi)間電子的(de)轉移）。

發生條件

①活(huo)潑性(xing)不(bu)(bu)同的(de)兩個電極（金屬與金屬或石(shi)墨或不(bu)(bu)溶(rong)性(xing)的(de)金屬氧化物）；

②兩電極浸(jin)入電解質溶(rong)液且(qie)導線連(lian)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能力依次(ci)增強）

陰離子：

除(chu)Au 、Pt外的金屬做電極放電能力>；陰(yin)離子。即：

Zn、 Fe… Cu 、 Hg 、 Ag >S2－、I － 、

Br －、 Cl －、OH －（水）、 NO3 －、SO4 2－

充電過程

充電(dian)就是讓(rang)在上邊(bian)的放電(dian)過程逆轉(zhuan)。

以鉛蓄電(dian)池為例：

鉛(qian)蓄電池是首先制造出的(de)實用蓄電池。其(qi)原(yuan)理如下：

把A、B兩塊鉛(qian)板(ban)(ban)插入硫酸(suan)溶液(ye)中(zhong)，鉛(qian)于(yu)硫酸(suan)作用的結果，使A、B兩塊鉛(qian)板(ban)(ban)上(shang)形成硫酸(suan)鉛(qian)，溶液(ye)中(zhong)也被硫酸(suan)鉛(qian)飽和，這是還沒有(you)電勢，給蓄電池充電時，在兩極(ji)上(shang)發生(sheng)的化學反(fan)應如下：

A;PbSO4+2H2O - 2e-→PbO2+H2SO4+2H+;

B:PbSO4+2e-→Pb+SO42-;

可以看出，充電(dian)后，A板上的(de)PbO2成為(wei)正極， B板上Pb成為(wei)負極。放(fang)電(dian)時，兩極發生的(de)反應如下：

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

負(fu)極：Pb+SO42-→PbSO4+2e-;

放電(dian)(dian)時(shi)發生反(fan)應恰為充(chong)電(dian)(dian)的逆(ni)過程。充(chong)電(dian)(dian)時(shi)，最(zui)高電(dian)(dian)動勢(shi)為2.2V。放電(dian)(dian)時(shi)，電(dian)(dian)動勢(shi)逐漸降(jiang)低，低到1.8V時(shi)必須充(chong)電(dian)(dian)，否(fou)則會損壞(huai)極(ji)板。

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可充電電池所用材料

鉛酸蓄電池正極板上(shang)的(de)(de)活性物(wu)質是(shi)二氧化(hua)鉛，極板上(shang)的(de)(de)活性物(wu)質為海綿狀(zhuang)純鉛，電(dian)解液為一定濃度(du)的(de)(de)硫酸(suan)溶液，極板間(jian)的(de)(de)電(dian)動勢約2V。

鎳(nie)鎘電(dian)池正極板(ban)上的(de)(de)活性(xing)物(wu)(wu)為(wei)(wei)氧(yang)化鎳(nie)粉，負(fu)極板(ban)上的(de)(de)活性(xing)物(wu)(wu)質(zhi)為(wei)(wei)氧(yang)化鎘粉，活性(xing)物(wu)(wu)質(zhi)分別包在穿孔鋼(gang)帶中，加壓成型后即成為(wei)(wei)電(dian)池的(de)(de)正負(fu)極板(ban)。電(dian)解(jie)液通常用氫(qing)氧(yang)化鉀溶液，電(dian)池的(de)(de)開路電(dian)壓為(wei)(wei)1.2V。

鎳金屬氫電池正極(ji)板(ban)材(cai)料為(wei)氧化(hua)鎳粉(fen)，負極(ji)板(ban)材(cai)料為(wei)吸氫合金，電解(jie)液氫氧化(hua)鉀(jia)溶(rong)液。電池的開路電壓(ya)為(wei)1.2V。

鋰離子電(dian)(dian)池用(yong)LiCoO2復合金屬氧(yang)化物(wu)在鋁板(ban)上形成陽(yang)極(ji)，用(yong)鋰碳(tan)化合物(wu)在銅板(ban)形成陰極(ji)，極(ji)板(ban)間有(you)(you)亞微(wei)(wei)米級微(wei)(wei)孔的(de)聚烯(xi)烴薄膜隔板(ban)，電(dian)(dian)解(jie)液為有(you)(you)機溶劑，開路電(dian)(dian)壓為3.6V。

鋰聚合物電(dian)(dian)是鋰離(li)(li)子電(dian)(dian)池(chi)的(de)改良(liang)型(xing)，沒有電(dian)(dian)池(chi)液，改用聚合物電(dian)(dian)解質，比離(li)(li)子電(dian)(dian)池(chi)穩定，開路(lu)電(dian)(dian)壓3.6V。

可充電電池常用參數

電(dian)(dian)(dian)池容(rong)量(liang)(liang)代表電(dian)(dian)(dian)池可(ke)以存(cun)放(fang)多少(shao)電(dian)(dian)(dian)量(liang)(liang)，我(wo)們在電(dian)(dian)(dian)池外包裝上看到的數字一(yi)(yi)般就(jiu)指(zhi)電(dian)(dian)(dian)池容(rong)量(liang)(liang)標識(shi)。用(yong)(yong)(yong)單位安時(shi)或毫安時(shi)表示。它是一(yi)(yi)個復(fu)合單位，由電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)單位和時(shi)間(jian)單位乘(cheng)積構成，代表電(dian)(dian)(dian)池在恒定(ding)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)下持續(xu)放(fang)電(dian)(dian)(dian)的能力。一(yi)(yi)節充滿電(dian)(dian)(dian)的電(dian)(dian)(dian)池用(yong)(yong)(yong)200mA電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)放(fang)電(dian)(dian)(dian)可(ke)以持續(xu)10小(xiao)時(shi)，將電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)與時(shi)間(jian)相(xiang)乘(cheng)我(wo)們就(jiu)可(ke)以得到這節電(dian)(dian)(dian)池的容(rong)量(liang)(liang)是2000mA.H。如果將它用(yong)(yong)(yong)400mA放(fang)電(dian)(dian)(dian)，則可(ke)用(yong)(yong)(yong)時(shi)間(jian)為(wei)5小(xiao)時(shi)。

能量(liang)密(mi)(mi)度(du)：單位體(ti)(ti)積(ji)或單位重量(liang)內所(suo)包含的(de)電能容量(liang)，對于(yu)同樣(yang)的(de)電量(liang)要求，能量(liang)密(mi)(mi)度(du)高的(de)電池，體(ti)(ti)積(ji)可以(yi)更小，重量(liang)可以(yi)更輕。

C電(dian)(dian)(dian)流：是指(zhi)在一小(xiao)時內將充滿(man)的(de)電(dian)(dian)(dian)池(chi)放(fang)電(dian)(dian)(dian)完畢或是將用盡的(de)電(dian)(dian)(dian)池(chi)充滿(man)的(de)電(dian)(dian)(dian)流大小(xiao)。其實(shi)也(ye)就(jiu)是安時容(rong)量的(de)數值大小(xiao)。1800mA.容(rong)量的(de)電(dian)(dian)(dian)池(chi)，C電(dian)(dian)(dian)流就(jiu)是1800mA。2000mA.容(rong)量的(de)電(dian)(dian)(dian)池(chi)，C電(dian)(dian)(dian)流就(jiu)是2000mA。

開路電壓：指電池兩(liang)極之間的電位(wei)差。

記(ji)憶效應(ying)(ying)：新的(de)電(dian)(dian)(dian)池，其電(dian)(dian)(dian)極(ji)材料的(de)晶(jing)(jing)粒細小，可以得(de)到最(zui)大(da)的(de)電(dian)(dian)(dian)極(ji)表面積(ji)。因(yin)為(wei)使(shi)用而使(shi)電(dian)(dian)(dian)池內容物產生結晶(jing)(jing)，晶(jing)(jing)體化(hua)形成(cheng)后，晶(jing)(jing)粒增大(da),也(ye)稱作(鈍(dun)化(hua))，減小了可用電(dian)(dian)(dian)極(ji)面積(ji)，而且(qie)長大(da)的(de)晶(jing)(jing)粒會造成(cheng)自放電(dian)(dian)(dian)增大(da)，使(shi)電(dian)(dian)(dian)池容量降低(di)，性(xing)能受損。這(zhe)就是記(ji)憶效應(ying)(ying)。記(ji)憶效應(ying)(ying)發生的(de)原因(yin)是由于電(dian)(dian)(dian)池重復的(de)部分充電(dian)(dian)(dian)與放電(dian)(dian)(dian)不(bu)完全(quan)所致。

自放電(dian)率：充(chong)電(dian)后的電(dian)池，即(ji)使在不使用的情況下，也會自己逐(zhu)漸失去電(dian)量(liang)，一般溫(wen)度越(yue)高，自放電(dian)越(yue)顯著。

可充電電池種類

1、鎳鎘 （Ni-Cd）

電壓：1.2V

使用(yong)壽命為：500次

放(fang)電溫度(du)(du)為：-20度(du)(du)～60度(du)(du)

充(chong)電(dian)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(du)為：-10度(du)～45度(du)

充電溫度為：10度～45度

備注：目前國產5號電池最高容量是3000mAh左(zuo)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(wen)度(du)(du)為：0度(du)(du)～45度(du)(du)

備(bei)注(zhu)：重量比鎳(nie)(nie)氫電池輕(qing)30%～40%，容量高出鎳(nie)(nie)氫電池60%以上。但是不耐(nai)過充，如果(guo)過充會造成(cheng)溫度過高而破壞(huai)結構=>爆炸。

4、鋰聚合物

電壓：3.7V

使用(yong)壽命(ming)為：500次

放(fang)電溫度(du)為(wei)：-20度(du)～60度(du)

充電(dian)溫度為：0度～45度

備(bei)注：鋰電(dian)的改良型，沒有電(dian)池液，而改用聚合(he)物電(dian)解質，可以做成各種(zhong)形(xing)狀，比鋰電(dian)池穩定。

5、鉛酸電池

電壓：12V

使用壽命為(wei)：200～300次

放電(dian)溫(wen)度(du)為(wei)：0度(du)～45度(du)

充電溫度(du)為(wei)：0度(du)～45度(du)

備注：就(jiu)是一般車用(yong)電(dian)瓶（它是以6個2V串聯成12V的(de)(de)），免加(jia)水的(de)(de)電(dian)池使用(yong)壽命長(chang)達10年，但(dan)體積和容量是最(zui)大的(de)(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(rong)量大(da)。

鋰(li)離(li)子：無記(ji)憶效應，身薄，容量(liang)大。因(yin)電(dian)極(ji)材料不同，電(dian)動勢為3.6V、3.7V兩種(zhong)。鋰(li)電(dian)池(chi)的(de)性能是現有各類電(dian)池(chi)中(zhong)最(zui)好的(de)一種(zhong)，體積(ji)小、重(zhong)量(liang)輕、容量(liang)大。廣泛用于數碼相機、筆記(ji)本(ben)電(dian)腦、移動電(dian)話等電(dian)子產品中(zhong)。

鉛蓄(xu)：電動(dong)勢(shi)約為12V，鉛蓄(xu)電池可以(yi)反復充電使用，電解液是硫酸溶液，內阻很小，廣泛(fan)用于汽車(che)、摩(mo)托車(che)中。

鐵鋰：電力更足(zu)，更安全，也(ye)更輕，未來電動車的主要發展方向。

一般，同種類型的充電電池，容量越(yue)大，體積越(yue)大，重量也較大。

可充電電池標識方法

根(gen)據IEC標準鎳(nie)鎘、鎳(nie)氫電池的(de)標識(shi)由(you)5部分組成：

1、電池種類：KR表(biao)(biao)示(shi)鎳鎘電池，HF表(biao)(biao)示(shi)鎳氫電池，HR表(biao)(biao)示(shi)型鎳氫電池。

2、電池尺寸資料：包括圓形(xing)電池的(de)直徑高度(du)、方型電池的(de)高度(du)，寬度(du)厚度(du)數(shu)值之(zhi)間用斜杠隔開單位mm。

3、放電(dian)特性符號：

L表示適宜放電(dian)電(dian)流倍(bei)率在0.5C以內(nei)；

M表示適宜放電電流倍率(lv)在(zai)0.5-3.5C以內；

H表示適宜放電電流倍率(lv)在(zai)3.5-7.0C以內；

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

4、高溫電池符(fu)號(hao)：用T表示

5、電池連(lian)接片表示(shi)：CF代表無連(lian)接片，HH表示(shi)電池拉狀串(chuan)聯連(lian)接片用的連(lian)接片，HB表示(shi)電池帶并排串(chuan)聯連(lian)接用連(lian)接片。

例如：HF18/07/49表示方形鎳(nie)氫電池寬為18mm，厚度為7mm，高(gao)度為49mm。

KRMT33/62HH表(biao)示鎳鎘電(dian)池放電(dian)倍率在0.5C-3.5之間，高溫系列(lie)單體電(dian)池無連接(jie)片(pian)，直徑(jing)33mm，高度為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個字母后跟5個數字圓柱形或6個方(fang)形數字。

2、第一個字母表示(shi)(shi)電(dian)池的(de)負極材料：I表示(shi)(shi)有內置電(dian)池的(de)鋰離子，L表示(shi)(shi)鋰金屬電(dian)極或(huo)鋰合金電(dian)極。

3、第二個字母(mu)表(biao)示電池的正極(ji)材料(liao)：C基于(yu)鈷的電極(ji)，N基于(yu)鎳(nie)的電極(ji)，M基于(yu)錳的電極(ji)，V基于(yu)釩的電極(ji)。

4、第(di)三個字(zi)母表示電池的形(xing)狀：R表示圓柱形(xing)電池，L表示方(fang)形(xing)電池。

5、數字(zi)(zi)圓柱形(xing)電池5個(ge)數字(zi)(zi)分(fen)別表(biao)示電池的(de)(de)直(zhi)徑(jing)和高度(du)，直(zhi)徑(jing)的(de)(de)單位為(wei)毫(hao)米(mi)，高度(du)的(de)(de)單位為(wei)十(shi)分(fen)之一(yi)毫(hao)米(mi)。直(zhi)徑(jing)或高度(du)任(ren)一(yi)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)大于(yu)或等于(yu)100mm時，兩個(ge)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)之間應(ying)加一(yi)條斜線。方型(xing)電池6個(ge)數字(zi)(zi)分(fen)別表(biao)示電池的(de)(de)厚度(du)寬度(du)和高度(du)，單位毫(hao)米(mi)三個(ge)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)任(ren)一(yi)個(ge)大于(yu)或等于(yu)100mm時尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)之間應(ying)加斜線，三個(ge)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)中若有任(ren)一(yi)小于(yu)1mm，則在此尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)前(qian)加字(zi)(zi)母(mu)t此尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)單位為(wei)十(shi)分(fen)之一(yi)毫(hao)米(mi)。