可充電電池工作原理

先說說電池(chi)的放(fang)電過程，電池(chi)就(jiu)是把化(hua)學能(neng)轉化(hua)為電能(neng)的裝置。

以鋅(xin)銅原電(dian)池(chi)(chi)電(dian)池(chi)(chi)為例：

┏ 鋅片：Zn – 2e- = Zn2+ 氧化反應（負極）

e-

┗銅(tong)片：2H+ + 2e- = H2↑ 還原反應（正極）

總式：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑

這就(jiu)是電(dian)池的放(fang)電(dian)過程（活性不同(tong)的兩(liang)種物質之間電(dian)子的轉移）。

發生條件

①活(huo)潑(po)性不同的兩個電極(ji)（金屬(shu)(shu)與(yu)金屬(shu)(shu)或石墨或不溶性的金屬(shu)(shu)氧(yang)化物）；

②兩電(dian)極浸(jin)入電(dian)解質(zhi)溶液且導線連接(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能力依次增強(qiang)）

陰離子：

除Au 、Pt外的金屬(shu)做(zuo)電(dian)極放電(dian)能力>；陰離子(zi)。即：

Zn、 Fe… Cu 、 Hg 、 Ag >S2－、I － 、

Br －、 Cl －、OH －（水）、 NO3 －、SO4 2－

充電過程

充電就(jiu)是讓在上邊的(de)放電過程(cheng)逆轉。

以鉛蓄電池為例：

鉛蓄電池(chi)是首先制造出的實用蓄電池(chi)。其原理如下(xia)：

把A、B兩塊(kuai)鉛(qian)板(ban)插入硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)溶液中，鉛(qian)于硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)作用的結果，使(shi)A、B兩塊(kuai)鉛(qian)板(ban)上(shang)形(xing)成硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)鉛(qian)，溶液中也(ye)被硫(liu)(liu)酸(suan)(suan)(suan)鉛(qian)飽(bao)和，這是還(huan)沒(mei)有電勢，給(gei)蓄(xu)電池(chi)充電時，在兩極上(shang)發生(sheng)的化學(xue)反應(ying)如下：

A;PbSO4+2H2O - 2e-→PbO2+H2SO4+2H+;

B:PbSO4+2e-→Pb+SO42-;

可以看出，充電后(hou)，A板(ban)上的PbO2成為正極， B板(ban)上Pb成為負(fu)極。放電時(shi)，兩極發生(sheng)的反應如下：

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

負極：Pb+SO42-→PbSO4+2e-;

放(fang)電(dian)(dian)(dian)時(shi)發生反應恰為充(chong)電(dian)(dian)(dian)的(de)逆過程。充(chong)電(dian)(dian)(dian)時(shi)，最高(gao)電(dian)(dian)(dian)動勢為2.2V。放(fang)電(dian)(dian)(dian)時(shi)，電(dian)(dian)(dian)動勢逐漸降(jiang)低(di)，低(di)到1.8V時(shi)必須充(chong)電(dian)(dian)(dian)，否(fou)則(ze)會損(sun)壞極板。

該圖片由注冊用戶"中華小當家"提供，版權聲明反饋

可充電電池所用材料

鉛酸蓄電池正極(ji)(ji)板上(shang)的活(huo)性物(wu)質是二(er)氧(yang)化鉛(qian)，極(ji)(ji)板上(shang)的活(huo)性物(wu)質為海綿狀純鉛(qian)，電(dian)解(jie)液為一定(ding)濃度(du)的硫酸溶液，極(ji)(ji)板間(jian)的電(dian)動(dong)勢約(yue)2V。

鎳(nie)鎘電(dian)(dian)池(chi)正極板(ban)上(shang)的(de)活性物(wu)為(wei)氧化鎳(nie)粉，負極板(ban)上(shang)的(de)活性物(wu)質為(wei)氧化鎘粉，活性物(wu)質分別(bie)包在穿孔鋼帶(dai)中，加壓成型后即成為(wei)電(dian)(dian)池(chi)的(de)正負極板(ban)。電(dian)(dian)解液(ye)通常用氫氧化鉀溶液(ye)，電(dian)(dian)池(chi)的(de)開路電(dian)(dian)壓為(wei)1.2V。

鎳(nie)(nie)金屬氫(qing)電池正極板材(cai)(cai)料為氧化(hua)鎳(nie)(nie)粉，負極板材(cai)(cai)料為吸氫(qing)合金，電解液(ye)氫(qing)氧化(hua)鉀溶(rong)液(ye)。電池的(de)開路電壓為1.2V。

鋰離子電(dian)池用LiCoO2復合(he)金屬氧化(hua)物在鋁板上(shang)形成陽極，用鋰碳化(hua)合(he)物在銅板形成陰極，極板間有(you)(you)亞微米級微孔的聚烯烴薄膜隔板，電(dian)解液為有(you)(you)機溶劑，開路電(dian)壓(ya)為3.6V。

鋰(li)(li)聚合物(wu)電是鋰(li)(li)離子(zi)電池的改良(liang)型(xing)，沒有(you)電池液(ye)，改用聚合物(wu)電解質，比離子(zi)電池穩定，開路電壓3.6V。

可充電電池常用參數

電(dian)(dian)池容量代表電(dian)(dian)池可以存放(fang)多少電(dian)(dian)量，我們在(zai)電(dian)(dian)池外包裝(zhuang)上看到(dao)的(de)(de)數字一般就指電(dian)(dian)池容量標識。用(yong)單位(wei)安時(shi)(shi)或毫安時(shi)(shi)表示。它是一個復合單位(wei)，由電(dian)(dian)流(liu)單位(wei)和時(shi)(shi)間單位(wei)乘積構成，代表電(dian)(dian)池在(zai)恒定(ding)電(dian)(dian)流(liu)下持續(xu)放(fang)電(dian)(dian)的(de)(de)能力。一節(jie)充(chong)滿電(dian)(dian)的(de)(de)電(dian)(dian)池用(yong)200mA電(dian)(dian)流(liu)放(fang)電(dian)(dian)可以持續(xu)10小時(shi)(shi)，將(jiang)電(dian)(dian)流(liu)與時(shi)(shi)間相乘我們就可以得到(dao)這節(jie)電(dian)(dian)池的(de)(de)容量是2000mA.H。如果將(jiang)它用(yong)400mA放(fang)電(dian)(dian)，則可用(yong)時(shi)(shi)間為5小時(shi)(shi)。

能量密度(du)：單位體積或單位重量內(nei)所包含的電能容量，對于同樣(yang)的電量要求(qiu)，能量密度(du)高的電池，體積可以更小，重量可以更輕(qing)。

C電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)：是(shi)指在一(yi)小(xiao)(xiao)時(shi)內(nei)將充(chong)滿(man)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)池放(fang)電(dian)(dian)(dian)完(wan)畢或(huo)是(shi)將用盡的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)池充(chong)滿(man)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)大小(xiao)(xiao)。其(qi)實也就是(shi)安時(shi)容量的(de)(de)數值(zhi)大小(xiao)(xiao)。1800mA.容量的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)池，C電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)就是(shi)1800mA。2000mA.容量的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)池，C電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)就是(shi)2000mA。

開路(lu)電(dian)壓：指電(dian)池兩極之間(jian)的(de)電(dian)位差。

記(ji)憶(yi)效(xiao)應(ying)：新的(de)電(dian)(dian)池(chi)(chi)，其電(dian)(dian)極材料的(de)晶(jing)(jing)粒(li)細小，可以得(de)到最大的(de)電(dian)(dian)極表面積(ji)。因(yin)為使用而使電(dian)(dian)池(chi)(chi)內容(rong)物產(chan)生結晶(jing)(jing)，晶(jing)(jing)體化形成(cheng)后，晶(jing)(jing)粒(li)增大,也稱作(鈍化)，減小了可用電(dian)(dian)極面積(ji)，而且長大的(de)晶(jing)(jing)粒(li)會造(zao)成(cheng)自放電(dian)(dian)增大，使電(dian)(dian)池(chi)(chi)容(rong)量降低，性能受(shou)損。這(zhe)就是記(ji)憶(yi)效(xiao)應(ying)。記(ji)憶(yi)效(xiao)應(ying)發生的(de)原因(yin)是由(you)于電(dian)(dian)池(chi)(chi)重復的(de)部分充電(dian)(dian)與放電(dian)(dian)不(bu)完(wan)全所致(zhi)。

自(zi)放電(dian)(dian)(dian)(dian)率：充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)后的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)池，即使(shi)在不使(shi)用的(de)情況下，也會自(zi)己(ji)逐漸失去電(dian)(dian)(dian)(dian)量(liang)，一般溫度越高，自(zi)放電(dian)(dian)(dian)(dian)越顯著(zhu)。

可充電電池種類

1、鎳鎘 （Ni-Cd）

電壓：1.2V

使用壽命為(wei)：500次

放電溫(wen)度(du)為(wei)：-20度(du)～60度(du)

充電溫(wen)度為：0度～45度

2、鎳氫 （Ni-MH）

電壓：1.2V

使用(yong)壽命為：1000次(ci)

放電溫度為：-10度～45度

充電溫度(du)為(wei)：10度(du)～45度(du)

備注：目前國產5號電(dian)池最高容量(liang)是3000mAh左右。

3、鋰離子（Li-lon）

電壓：3.6V

使用壽命(ming)為：500次

放電(dian)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)量比鎳氫(qing)(qing)電池輕30%～40%，容量高出鎳氫(qing)(qing)電池60%以上(shang)。但是不耐過充，如果過充會(hui)造成(cheng)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

放電(dian)溫度為：-20度～60度

充電溫(wen)度(du)為：0度(du)～45度(du)

備(bei)注：鋰電(dian)(dian)的改良型，沒有電(dian)(dian)池液(ye)，而改用聚(ju)合物電(dian)(dian)解質(zhi)，可以做成各種形狀，比鋰電(dian)(dian)池穩定。

5、鉛酸電池

電壓：12V

使用壽(shou)命為：200～300次

放電溫度為：0度～45度

充電溫度(du)(du)為：0度(du)(du)～45度(du)(du)

備(bei)注：就是一般車用電瓶（它是以6個2V串聯成12V的），免加水的電池使(shi)用壽命長達10年，但體積和容量是最大的。

可充電電池特征

鎳鎘(ge)：有記(ji)憶效應(ying)，容量小(xiao)。

鎳(nie)氫：記憶效應小，容量大。

鋰離(li)子(zi)：無記憶效應，身薄，容(rong)(rong)量(liang)大。因(yin)電(dian)(dian)(dian)極材料(liao)不同，電(dian)(dian)(dian)動(dong)(dong)勢為3.6V、3.7V兩種。鋰電(dian)(dian)(dian)池的(de)性能是(shi)現有各類電(dian)(dian)(dian)池中(zhong)最好的(de)一種，體積小(xiao)、重量(liang)輕、容(rong)(rong)量(liang)大。廣泛用于(yu)數碼相機、筆記本電(dian)(dian)(dian)腦、移(yi)動(dong)(dong)電(dian)(dian)(dian)話等電(dian)(dian)(dian)子(zi)產品中(zhong)。

鉛(qian)蓄：電動勢約(yue)為12V，鉛(qian)蓄電池可以反復充電使用(yong)，電解液(ye)是硫(liu)酸溶液(ye)，內阻很小(xiao)，廣泛用(yong)于汽車、摩(mo)托車中。

鐵鋰(li)：電力(li)更(geng)足，更(geng)安全，也更(geng)輕，未來電動車的主要(yao)發(fa)展方向。

一般，同種類型的充(chong)電電池，容量越(yue)(yue)大(da)，體積(ji)越(yue)(yue)大(da)，重量也(ye)較大(da)。

可充電電池標識方法

根據IEC標(biao)準鎳鎘、鎳氫(qing)電池的標(biao)識由5部分(fen)組成：

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

2、電池尺寸資料：包括圓形電池的直徑高度(du)、方(fang)型電池的高度(du)，寬度(du)厚度(du)數值之間用斜杠(gang)隔開(kai)單(dan)位mm。

3、放電特(te)性符(fu)號：

L表示適宜放電(dian)電(dian)流(liu)倍率(lv)在0.5C以內；

M表示適宜(yi)放電(dian)電(dian)流倍(bei)率(lv)在0.5-3.5C以內；

H表示(shi)適宜放電電流(liu)倍率在3.5-7.0C以(yi)內；

X表(biao)示電池能在(zai)7C-15C高倍率(lv)的(de)放電電流下工作。

4、高溫(wen)電池符號：用T表(biao)示

5、電(dian)(dian)池連(lian)(lian)(lian)接(jie)(jie)片(pian)表示(shi)(shi)：CF代表無(wu)連(lian)(lian)(lian)接(jie)(jie)片(pian)，HH表示(shi)(shi)電(dian)(dian)池拉(la)狀串聯(lian)(lian)連(lian)(lian)(lian)接(jie)(jie)片(pian)用(yong)的連(lian)(lian)(lian)接(jie)(jie)片(pian)，HB表示(shi)(shi)電(dian)(dian)池帶并排串聯(lian)(lian)連(lian)(lian)(lian)接(jie)(jie)用(yong)連(lian)(lian)(lian)接(jie)(jie)片(pian)。

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

KRMT33/62HH表(biao)示鎳(nie)鎘電池放電倍率在(zai)0.5C-3.5之(zhi)間，高(gao)溫系列單體電池無連接片，直徑33mm，高(gao)度為62mm。

根據IEC61960標準二次鋰電池的標識如下:

1、電池標識組成(cheng)：3個字母后跟5個數(shu)字圓柱形(xing)或6個方形(xing)數(shu)字。

2、第一個字(zi)母表示(shi)電池的負極(ji)材料：I表示(shi)有內(nei)置(zhi)電池的鋰離子，L表示(shi)鋰金屬(shu)電極(ji)或鋰合(he)金電極(ji)。

3、第二個字母表(biao)示電(dian)池的(de)(de)正極(ji)材(cai)料：C基(ji)(ji)于(yu)鈷的(de)(de)電(dian)極(ji)，N基(ji)(ji)于(yu)鎳的(de)(de)電(dian)極(ji)，M基(ji)(ji)于(yu)錳的(de)(de)電(dian)極(ji)，V基(ji)(ji)于(yu)釩的(de)(de)電(dian)極(ji)。

4、第三個字母表示(shi)電(dian)池(chi)的形狀：R表示(shi)圓柱形電(dian)池(chi)，L表示(shi)方形電(dian)池(chi)。

5、數字(zi)圓柱(zhu)形電(dian)(dian)池5個(ge)(ge)數字(zi)分(fen)別(bie)表(biao)示電(dian)(dian)池的(de)直(zhi)徑和高(gao)度(du)，直(zhi)徑的(de)單(dan)(dan)位為毫米，高(gao)度(du)的(de)單(dan)(dan)位為十分(fen)之一毫米。直(zhi)徑或(huo)高(gao)度(du)任(ren)一尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)大于(yu)或(huo)等(deng)于(yu)100mm時(shi)，兩個(ge)(ge)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)之間應(ying)加一條斜線。方型電(dian)(dian)池6個(ge)(ge)數字(zi)分(fen)別(bie)表(biao)示電(dian)(dian)池的(de)厚度(du)寬度(du)和高(gao)度(du)，單(dan)(dan)位毫米三(san)個(ge)(ge)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)任(ren)一個(ge)(ge)大于(yu)或(huo)等(deng)于(yu)100mm時(shi)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)之間應(ying)加斜線，三(san)個(ge)(ge)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)中(zhong)若有(you)任(ren)一小(xiao)于(yu)1mm，則在此尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)前加字(zi)母t此尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)(cun)單(dan)(dan)位為十分(fen)之一毫米。