可充電電池原理 充電電池的種類

可充電電池 工作原理

先說說電池的放電過程，電池就是把化學能轉化為電能的裝置。

以鋅銅原電池電池為例：

┏ 鋅片：Zn – 2e- = Zn2 氧化反應（負極）

e-

┗銅片：2H 2e- = H2↑ 還原反應（正極）

總式：Zn 2H = Zn2 H2↑

這就是電池的放電過程（活性不同的兩種物質之間電子的轉移）。

發生條件

①活潑性不同的兩個電極（金屬與金屬或石墨或不溶性的金屬氧化物）；

②兩電極浸入電解質溶液且導線連接或直接接觸；

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e能力依次增強）

陰離子：

除Au 、Pt外的金屬做電極放電能力>；陰離子。即：

Zn、 Fe… Cu 、 Hg 、 Ag >S2－、I － 、

Br －、 Cl －、OH －（水）、 NO3 －、SO4 2－

充電過程

充電就是讓在上邊的放電過程逆轉。

以鉛蓄電池為例：

鉛蓄電池是首先制造出的實用蓄電池。其原理如下：

把A、B兩塊鉛板插入硫酸溶液中，鉛于硫酸作用的結果，使A、B兩塊鉛板上形成硫酸鉛，溶液中也被硫酸鉛飽和，這是還沒有電勢，給蓄電池充電時，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板上的PbO2成為正極， B板上Pb成為負極。放電時，兩極發生的反應如下：

正極：PbO2 H2SO4 2H -2e-→PbSO4 2H2O-2e-;

負極：Pb SO42-→PbSO4 2e-;

放電時發生反應恰為充電的逆過程。充電時，最高電動勢為2.2V。放電時，電動勢逐漸降低，低到1.8V時必須充電，否則會損壞極板。

可充電電池所用材料

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

鎳鎘電池正極板上的活性物為氧化鎳粉，負極板上的活性物質為氧化鎘粉，活性物質分別包在穿孔鋼帶中，加壓成型后即成為電池的正負極板。電解液通常用氫氧化鉀溶液，電池的開路電壓為1.2V。

鎳金屬氫電池正極板材料為氧化鎳粉，負極板材料為吸氫合金，電解液氫氧化鉀溶液。電池的開路電壓為1.2V。

鋰離子電池用LiCoO2復合金屬氧化物在鋁板上形成陽極，用鋰碳化合物在銅板形成陰極，極板間有亞微米級微孔的聚烯烴薄膜隔板，電解液為有機溶劑，開路電壓為3.6V。

鋰聚合物電是鋰離子電池的改良型，沒有電池液，改用聚合物電解質，比離子電池穩定，開路電壓3.6V。

可充電電池常用參數

電池容量代表電池可以存放多少電量，我們在電池外包裝上看到的數字一般就指電池容量標識。用單位安時或毫安時表示。它是一個復合單位，由電流單位和時間單位乘積構成，代表電池在恒定電流下持續放電的能力。一節充滿電的電池用200mA電流放電可以持續10小時，將電流與時間相乘我們就可以得到這節電池的容量是2000mA.H。如果將它用400mA放電，則可用時間為5小時。

能量密度：單位體積或單位重量內所包含的電能容量，對于同樣的電量要求，能量密度高的電池，體積可以更小，重量可以更輕。

C電流：是指在一小時內將充滿的電池放電完畢或是將用盡的電池充滿的電流大小。其實也就是安時容量的數值大小。1800mA.容量的電池，C電流就是1800mA。2000mA.容量的電池，C電流就是2000mA。

開路電壓：指電池兩極之間的電位差。

記憶效應：新的電池，其電極材料的晶粒細小，可以得到最大的電極表面積。因為使用而使電池內容物產生結晶，晶體化形成后，晶粒增大,也稱作(鈍化)，減小了可用電極面積，而且長大的晶粒會造成自放電增大，使電池容量降低，性能受損。這就是記憶效應。記憶效應發生的原因是由于電池重復的部分充電與放電不完全所致。

自放電率：充電后的電池，即使在不使用的情況下，也會自己逐漸失去電量，一般溫度越高，自放電越顯著。

可充電電池種類

1、鎳鎘 （Ni-Cd）

電壓：1.2V

使用壽命為：500次

放電溫度為：-20度～60度

充電溫度為：0度～45度

2、鎳氫 （Ni-MH）

電壓：1.2V

使用壽命為：1000次

放電溫度為：-10度～45度

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左右。

3、鋰離子（Li-lon）

電壓：3.6V

使用壽命為：500次

放電溫度為：-20度～60度

充電溫度為：0度～45度

備注：重量比鎳氫電池輕30%～40%，容量高出鎳氫電池60%以上。但是不耐過充，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

使用壽命為：500次

放電溫度為：-20度～60度

充電溫度為：0度～45度

備注：鋰電的改良型，沒有電池液，而改用聚合物電解質，可以做成各種形狀，比鋰電池穩定。

5、鉛酸電池

電壓：12V

使用壽命為：200～300次

放電溫度為：0度～45度

充電溫度為：0度～45度

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

可充電電池特征

鎳鎘：有記憶效應，容量小。

鎳氫：記憶效應小，容量大。

鋰離子：無記憶效應，身薄，容量大。因電極材料不同，電動勢為3.6V、3.7V兩種。鋰電池的性能是現有各類電池中最好的一種，體積小、重量輕、容量大。廣泛用于數碼相機、筆記本電腦、移動電話等電子產品中。

鉛蓄：電動勢約為12V，鉛蓄電池可以反復充電使用，電解液是硫酸溶液，內阻很小，廣泛用于汽車、摩托車中。

鐵鋰：電力更足，更安全，也更輕，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、鎳氫電池的標識由5部分組成：

1、電池種類：KR表示鎳鎘電池，HF表示鎳氫電池，HR表示型鎳氫電池。

2、電池尺寸資料：包括圓形電池的直徑高度、方型電池的高度，寬度厚度數值之間用斜杠隔開單位mm。

3、放電特性符號：

L表示適宜放電電流倍率在0.5C以內；

M表示適宜放電電流倍率在0.5-3.5C以內；

H表示適宜放電電流倍率在3.5-7.0C以內；

X表示電池能在7C-15C高倍率的放電電流下工作。

4、高溫電池符號：用T表示

5、電池連接片表示：CF代表無連接片，HH表示電池拉狀串聯連接片用的連接片，HB表示電池帶并排串聯連接用連接片。

例如：HF18/07/49表示方形鎳氫電池寬為18mm，厚度為7mm，高度為49mm。

KRMT33/62HH表示鎳鎘電池放電倍率在0.5C-3.5之間，高溫系列單體電池無連接片，直徑33mm，高度為62mm。

根據IEC61960標準二次鋰電池的標識如下:

1、電池標識組成：3個字母后跟5個數字圓柱形或6個方形數字。

2、第一個字母表示電池的負極材料：I表示有內置電池的鋰離子，L表示鋰金屬電極或鋰合金電極。

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

4、第三個字母表示電池的形狀：R表示圓柱形電池，L表示方形電池。

5、數字圓柱形電池5個數字分別表示電池的直徑和高度，直徑的單位為毫米，高度的單位為十分之一毫米。直徑或高度任一尺寸大于或等于100mm時，兩個尺寸之間應加一條斜線。方型電池6個數字分別表示電池的厚度寬度和高度，單位毫米三個尺寸任一個大于或等于100mm時尺寸之間應加斜線，三個尺寸中若有任一小于1mm，則在此尺寸前加字母t此尺寸單位為十分之一毫米。