可充電電池工作原理

先(xian)說(shuo)說(shuo)電池的放(fang)電過程，電池就是把化學能(neng)轉化為(wei)電能(neng)的裝置。

以鋅銅(tong)原電池電池為(wei)例：

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

e-

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

總式：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑

這就是電(dian)池的放電(dian)過程（活性不同的兩種(zhong)物質之間電(dian)子的轉移）。

發生條件

①活潑性不同的(de)兩(liang)個(ge)電(dian)極（金(jin)(jin)屬(shu)(shu)與金(jin)(jin)屬(shu)(shu)或石墨或不溶性的(de)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)氧(yang)化物）；

②兩(liang)電極浸入(ru)電解質溶液且導線連接(jie)或(huo)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）

陰離子：

除Au 、Pt外的金屬做(zuo)電極(ji)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

充電就是讓在上邊(bian)的(de)放電過程(cheng)逆(ni)轉。

以鉛蓄電池為例：

鉛蓄(xu)電池(chi)是首先(xian)制造(zao)出的實(shi)用(yong)蓄(xu)電池(chi)。其(qi)原理如下：

把(ba)A、B兩塊鉛(qian)(qian)(qian)板插入(ru)硫酸(suan)(suan)溶液中，鉛(qian)(qian)(qian)于硫酸(suan)(suan)作用的結果，使A、B兩塊鉛(qian)(qian)(qian)板上形(xing)成硫酸(suan)(suan)鉛(qian)(qian)(qian)，溶液中也被硫酸(suan)(suan)鉛(qian)(qian)(qian)飽(bao)和(he)，這(zhe)是還沒有電勢(shi)，給蓄電池充(chong)電時，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(ban)上的(de)(de)PbO2成為正極(ji)， B板(ban)上Pb成為負極(ji)。放電時，兩極(ji)發(fa)生(sheng)的(de)(de)反應如下：

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

負極：Pb+SO42-→PbSO4+2e-;

放電時發(fa)生反應恰為充(chong)電的逆過程。充(chong)電時，最高電動勢(shi)為2.2V。放電時，電動勢(shi)逐(zhu)漸降低，低到1.8V時必須充(chong)電，否則會損壞(huai)極板(ban)。

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(zheng)極(ji)板上的(de)(de)活性物質(zhi)是二氧化鉛(qian)，極(ji)板上的(de)(de)活性物質(zhi)為海(hai)綿狀純鉛(qian)，電解液為一定(ding)濃度的(de)(de)硫(liu)酸溶(rong)液，極(ji)板間(jian)的(de)(de)電動勢約2V。

鎳(nie)(nie)鎘(ge)電(dian)(dian)(dian)池正極板(ban)(ban)上(shang)的活(huo)性物(wu)(wu)為氧化鎳(nie)(nie)粉，負極板(ban)(ban)上(shang)的活(huo)性物(wu)(wu)質為氧化鎘(ge)粉，活(huo)性物(wu)(wu)質分(fen)別包在穿孔鋼帶中(zhong)，加(jia)壓成型后即(ji)成為電(dian)(dian)(dian)池的正負極板(ban)(ban)。電(dian)(dian)(dian)解液(ye)通常用(yong)氫(qing)氧化鉀溶液(ye)，電(dian)(dian)(dian)池的開路電(dian)(dian)(dian)壓為1.2V。

鎳(nie)金屬氫(qing)電池正極(ji)板材(cai)料(liao)為(wei)氧(yang)化鎳(nie)粉，負極(ji)板材(cai)料(liao)為(wei)吸(xi)氫(qing)合金，電解液氫(qing)氧(yang)化鉀溶液。電池的(de)開路電壓為(wei)1.2V。

鋰離子電(dian)池(chi)用LiCoO2復合(he)金屬氧化物在鋁板(ban)上形成陽極(ji)，用鋰碳化合(he)物在銅板(ban)形成陰(yin)極(ji)，極(ji)板(ban)間有(you)亞微(wei)米級微(wei)孔的聚烯烴薄膜隔(ge)板(ban)，電(dian)解(jie)液為有(you)機溶(rong)劑，開路電(dian)壓為3.6V。

鋰聚(ju)合物電(dian)是(shi)鋰離子(zi)電(dian)池(chi)的改良型，沒有(you)電(dian)池(chi)液(ye)，改用(yong)聚(ju)合物電(dian)解質(zhi)，比離子(zi)電(dian)池(chi)穩(wen)定，開路電(dian)壓(ya)3.6V。

可充電電池常用參數

電(dian)(dian)池(chi)容量代表(biao)電(dian)(dian)池(chi)可以(yi)存(cun)放多少電(dian)(dian)量，我們在(zai)電(dian)(dian)池(chi)外包裝上看到的數字一(yi)般就指電(dian)(dian)池(chi)容量標(biao)識。用單(dan)位安時(shi)或毫安時(shi)表(biao)示。它是一(yi)個(ge)復合單(dan)位，由電(dian)(dian)流(liu)單(dan)位和(he)時(shi)間(jian)單(dan)位乘(cheng)積(ji)構成(cheng)，代表(biao)電(dian)(dian)池(chi)在(zai)恒定電(dian)(dian)流(liu)下(xia)持(chi)續(xu)放電(dian)(dian)的能力。一(yi)節充(chong)滿(man)電(dian)(dian)的電(dian)(dian)池(chi)用200mA電(dian)(dian)流(liu)放電(dian)(dian)可以(yi)持(chi)續(xu)10小(xiao)時(shi)，將電(dian)(dian)流(liu)與時(shi)間(jian)相乘(cheng)我們就可以(yi)得到這節電(dian)(dian)池(chi)的容量是2000mA.H。如果(guo)將它用400mA放電(dian)(dian)，則(ze)可用時(shi)間(jian)為5小(xiao)時(shi)。

能(neng)量(liang)密度：單位體積(ji)或(huo)單位重量(liang)內所(suo)包含(han)的電能(neng)容量(liang)，對(dui)于(yu)同樣的電量(liang)要(yao)求，能(neng)量(liang)密度高的電池，體積(ji)可(ke)以更小，重量(liang)可(ke)以更輕。

C電(dian)(dian)(dian)流(liu)：是(shi)(shi)指在一小時(shi)(shi)內將充滿(man)的(de)電(dian)(dian)(dian)池放(fang)電(dian)(dian)(dian)完(wan)畢或是(shi)(shi)將用盡的(de)電(dian)(dian)(dian)池充滿(man)的(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)大小。其實也就是(shi)(shi)安時(shi)(shi)容(rong)量的(de)數值大小。1800mA.容(rong)量的(de)電(dian)(dian)(dian)池，C電(dian)(dian)(dian)流(liu)就是(shi)(shi)1800mA。2000mA.容(rong)量的(de)電(dian)(dian)(dian)池，C電(dian)(dian)(dian)流(liu)就是(shi)(shi)2000mA。

開路電壓：指電池兩(liang)極之間的電位差。

記(ji)憶(yi)效(xiao)應：新的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)池，其電(dian)(dian)(dian)(dian)極材料的(de)(de)(de)晶粒(li)細小，可以得到(dao)最大(da)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)極表面積。因為使用(yong)而使電(dian)(dian)(dian)(dian)池內(nei)容物產生(sheng)結晶，晶體(ti)化形成后，晶粒(li)增(zeng)大(da),也(ye)稱(cheng)作(zuo)(鈍化)，減小了(le)可用(yong)電(dian)(dian)(dian)(dian)極面積，而且(qie)長大(da)的(de)(de)(de)晶粒(li)會(hui)造成自放電(dian)(dian)(dian)(dian)增(zeng)大(da)，使電(dian)(dian)(dian)(dian)池容量降低，性(xing)能(neng)受(shou)損(sun)。這就是記(ji)憶(yi)效(xiao)應。記(ji)憶(yi)效(xiao)應發生(sheng)的(de)(de)(de)原因是由于電(dian)(dian)(dian)(dian)池重復的(de)(de)(de)部分充電(dian)(dian)(dian)(dian)與放電(dian)(dian)(dian)(dian)不完全所(suo)致。

自(zi)放電(dian)率(lv)：充電(dian)后的電(dian)池，即使在不使用的情(qing)況下，也(ye)會(hui)自(zi)己逐漸失去(qu)電(dian)量(liang)，一般溫度越高，自(zi)放電(dian)越顯著。

可充電電池種類

1、鎳鎘 （Ni-Cd）

電壓：1.2V

使(shi)用壽命為：500次

放電溫度為(wei)：-20度～60度

充電溫度為：0度～45度

2、鎳氫 （Ni-MH）

電壓：1.2V

使用壽(shou)命為：1000次(ci)

放(fang)電溫度為：-10度～45度

充電溫度(du)為：10度(du)～45度(du)

備注：目前國產5號電(dian)池最高容量是3000mAh左右。

3、鋰離子（Li-lon）

電壓：3.6V

使用(yong)壽命為：500次

放電溫度為：-20度～60度

充電溫度為：0度～45度

備注：重量比(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(guo)充，如(ru)果(guo)過(guo)充會造成溫度過(guo)高而破壞(huai)結構=>爆炸。

4、鋰聚合物

電壓：3.7V

使用(yong)壽(shou)命為：500次

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

充電溫度為：0度～45度

備注：鋰電(dian)的改良型，沒有電(dian)池(chi)液，而改用聚合物電(dian)解質(zhi)，可以(yi)做成各(ge)種形狀(zhuang)，比鋰電(dian)池(chi)穩(wen)定。

5、鉛酸電池

電壓：12V

使用壽命為：200～300次

放電溫(wen)度為(wei)：0度～45度

充電溫(wen)度為：0度～45度

備注：就是一般車用電瓶（它是以6個2V串(chuan)聯成12V的），免加水(shui)的電池(chi)使用壽命(ming)長達(da)10年，但體積和容量是最大(da)的。

可充電電池特征

鎳鎘(ge)：有記(ji)憶(yi)效應，容(rong)量小。

鎳氫：記憶效(xiao)應小，容量大。

鋰(li)離子：無記憶效應，身(shen)薄，容量大。因電極材料不同，電動勢為3.6V、3.7V兩(liang)種。鋰(li)電池的(de)性(xing)能是現有各類電池中最好的(de)一種，體積小(xiao)、重量輕(qing)、容量大。廣(guang)泛(fan)用于(yu)數碼相機、筆記本電腦(nao)、移(yi)動電話等電子產(chan)品中。

鉛(qian)蓄：電(dian)動勢約(yue)為12V，鉛(qian)蓄電(dian)池可以反復充電(dian)使用，電(dian)解液(ye)(ye)是硫酸(suan)溶液(ye)(ye)，內(nei)阻(zu)很小，廣泛用于汽車、摩(mo)托車中。

鐵鋰：電(dian)力更足，更安全(quan)，也(ye)更輕，未來電(dian)動車的主(zhu)要(yao)發展(zhan)方向(xiang)。

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

可充電電池標識方法

根據IEC標準鎳鎘、鎳氫電池的標識由5部分組成：

1、電(dian)池(chi)種類：KR表(biao)(biao)示鎳(nie)鎘電(dian)池(chi)，HF表(biao)(biao)示鎳(nie)氫(qing)電(dian)池(chi)，HR表(biao)(biao)示型鎳(nie)氫(qing)電(dian)池(chi)。

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

3、放電特性符(fu)號：

L表(biao)示適宜(yi)放電電流倍率在0.5C以內；

M表(biao)示(shi)適宜(yi)放電(dian)電(dian)流倍率在0.5-3.5C以內；

H表示適宜放電電流(liu)倍率在3.5-7.0C以內(nei)；

X表示電(dian)池能在7C-15C高倍(bei)率的放(fang)電(dian)電(dian)流下(xia)工作。

4、高溫(wen)電(dian)池符(fu)號：用T表示

5、電池(chi)連(lian)接(jie)片表示：CF代表無連(lian)接(jie)片，HH表示電池(chi)拉狀串聯連(lian)接(jie)片用(yong)的連(lian)接(jie)片，HB表示電池(chi)帶并排串聯連(lian)接(jie)用(yong)連(lian)接(jie)片。

例如：HF18/07/49表示(shi)方形鎳(nie)氫電(dian)池(chi)寬為(wei)18mm，厚度(du)為(wei)7mm，高度(du)為(wei)49mm。

KRMT33/62HH表示鎳鎘(ge)電池(chi)放電倍(bei)率(lv)在0.5C-3.5之間，高溫系列單(dan)體電池(chi)無連接片(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(dian)池(chi)標識(shi)組成：3個(ge)字(zi)母(mu)后跟5個(ge)數字(zi)圓柱形(xing)或6個(ge)方形(xing)數字(zi)。

2、第一(yi)個(ge)字母(mu)表(biao)示(shi)電(dian)(dian)池的負極材料：I表(biao)示(shi)有(you)內置(zhi)電(dian)(dian)池的鋰離子，L表(biao)示(shi)鋰金屬電(dian)(dian)極或鋰合金電(dian)(dian)極。

3、第二個字母表示電(dian)(dian)池的(de)(de)(de)正極材(cai)料：C基(ji)(ji)于鈷的(de)(de)(de)電(dian)(dian)極，N基(ji)(ji)于鎳的(de)(de)(de)電(dian)(dian)極，M基(ji)(ji)于錳的(de)(de)(de)電(dian)(dian)極，V基(ji)(ji)于釩的(de)(de)(de)電(dian)(dian)極。

4、第三個字母(mu)表(biao)示(shi)電(dian)池的形狀：R表(biao)示(shi)圓柱形電(dian)池，L表(biao)示(shi)方形電(dian)池。

5、數(shu)(shu)字(zi)圓柱形電(dian)池5個(ge)(ge)數(shu)(shu)字(zi)分(fen)別表示(shi)電(dian)池的(de)直(zhi)(zhi)徑和(he)(he)高(gao)度(du)(du)，直(zhi)(zhi)徑的(de)單位為毫(hao)米(mi)，高(gao)度(du)(du)的(de)單位為十分(fen)之一(yi)毫(hao)米(mi)。直(zhi)(zhi)徑或高(gao)度(du)(du)任(ren)一(yi)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)大于(yu)(yu)或等(deng)(deng)于(yu)(yu)100mm時，兩個(ge)(ge)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)之間(jian)應(ying)加(jia)一(yi)條斜(xie)(xie)線。方型電(dian)池6個(ge)(ge)數(shu)(shu)字(zi)分(fen)別表示(shi)電(dian)池的(de)厚度(du)(du)寬度(du)(du)和(he)(he)高(gao)度(du)(du)，單位毫(hao)米(mi)三(san)個(ge)(ge)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)任(ren)一(yi)個(ge)(ge)大于(yu)(yu)或等(deng)(deng)于(yu)(yu)100mm時尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)之間(jian)應(ying)加(jia)斜(xie)(xie)線，三(san)個(ge)(ge)尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)中(zhong)若有任(ren)一(yi)小(xiao)于(yu)(yu)1mm，則在此尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)前加(jia)字(zi)母t此尺(chi)(chi)(chi)寸(cun)(cun)單位為十分(fen)之一(yi)毫(hao)米(mi)。