可充電電池工作原理

先(xian)說(shuo)說(shuo)電(dian)(dian)(dian)池(chi)的放電(dian)(dian)(dian)過程，電(dian)(dian)(dian)池(chi)就是把(ba)化學能(neng)(neng)轉化為電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)的裝置。

以鋅銅原電池(chi)(chi)電池(chi)(chi)為例：

┏ 鋅片：Zn – 2e- = Zn2+ 氧化反(fan)應（負極）

e-

┗銅片：2H+ + 2e- = H2↑ 還(huan)原反應（正(zheng)極）

總(zong)式：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑

這就(jiu)是(shi)電池的(de)(de)放電過(guo)程（活性不同的(de)(de)兩種物質之(zhi)間電子的(de)(de)轉移）。

發生條件

①活潑性不同的(de)(de)兩個(ge)電極(ji)（金(jin)(jin)屬(shu)(shu)與金(jin)(jin)屬(shu)(shu)或石墨或不溶性的(de)(de)金(jin)(jin)屬(shu)(shu)氧化物）；

②兩電極浸入電解質溶液且(qie)導線連接或(huo)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(shu)做電(dian)極放電(dian)能(neng)力(li)>；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(zai)上邊的放電過程(cheng)逆轉。

以鉛蓄電(dian)池為例(li)：

鉛蓄電(dian)池是首先制(zhi)造出的(de)實用(yong)蓄電(dian)池。其(qi)原理如下：

把A、B兩塊鉛(qian)板插入硫酸溶液(ye)中(zhong)，鉛(qian)于硫酸作用的結果，使A、B兩塊鉛(qian)板上(shang)形成硫酸鉛(qian)，溶液(ye)中(zhong)也(ye)被硫酸鉛(qian)飽和，這是還沒有電勢，給蓄電池充電時(shi)，在兩極上(shang)發生的化(hua)學(xue)反(fan)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(de)PbO2成(cheng)為(wei)(wei)正(zheng)極(ji)(ji)， B板上(shang)Pb成(cheng)為(wei)(wei)負極(ji)(ji)。放電時，兩極(ji)(ji)發(fa)生的(de)反應(ying)如下：

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

負極(ji)：Pb+SO42-→PbSO4+2e-;

放電時發生反應恰為(wei)充電的逆過程。充電時，最高電動(dong)勢為(wei)2.2V。放電時，電動(dong)勢逐漸降(jiang)低，低到1.8V時必須充電，否(fou)則(ze)會損壞極板(ban)。

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可充電電池所用材料

鉛酸蓄電池正極(ji)板上的(de)(de)活性(xing)(xing)物(wu)質(zhi)是二(er)氧化鉛，極(ji)板上的(de)(de)活性(xing)(xing)物(wu)質(zhi)為海綿狀純鉛，電(dian)(dian)解液為一定濃度的(de)(de)硫酸溶液，極(ji)板間的(de)(de)電(dian)(dian)動勢約(yue)2V。

鎳(nie)鎘電池正極(ji)板(ban)上的(de)活性物(wu)為(wei)(wei)(wei)氧化鎳(nie)粉，負極(ji)板(ban)上的(de)活性物(wu)質為(wei)(wei)(wei)氧化鎘粉，活性物(wu)質分別包(bao)在(zai)穿孔鋼帶(dai)中，加壓成型后(hou)即成為(wei)(wei)(wei)電池的(de)正負極(ji)板(ban)。電解液通常(chang)用(yong)氫(qing)氧化鉀溶液，電池的(de)開路電壓為(wei)(wei)(wei)1.2V。

鎳(nie)金屬(shu)氫電池正極(ji)板材(cai)料為氧化鎳(nie)粉，負極(ji)板材(cai)料為吸氫合金，電解液氫氧化鉀溶液。電池的(de)開路電壓為1.2V。

鋰(li)離子(zi)電(dian)(dian)池用LiCoO2復(fu)合金屬氧化物在(zai)鋁(lv)板上(shang)形成(cheng)(cheng)陽(yang)極(ji)，用鋰(li)碳化合物在(zai)銅(tong)板形成(cheng)(cheng)陰(yin)極(ji)，極(ji)板間有亞微(wei)米級微(wei)孔的聚烯烴(jing)薄膜隔板，電(dian)(dian)解液為(wei)有機(ji)溶劑，開路(lu)電(dian)(dian)壓為(wei)3.6V。

鋰聚合物電(dian)是鋰離(li)子(zi)電(dian)池(chi)(chi)的(de)改(gai)(gai)良型(xing)，沒有電(dian)池(chi)(chi)液，改(gai)(gai)用聚合物電(dian)解質，比離(li)子(zi)電(dian)池(chi)(chi)穩定，開路電(dian)壓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)存放(fang)多少電(dian)(dian)量，我們在(zai)電(dian)(dian)池(chi)外包裝上看到的(de)(de)數字(zi)一(yi)般(ban)就指電(dian)(dian)池(chi)容量標(biao)識(shi)。用(yong)單(dan)(dan)位(wei)安時(shi)(shi)或毫安時(shi)(shi)表(biao)示。它(ta)是(shi)一(yi)個復(fu)合(he)單(dan)(dan)位(wei)，由電(dian)(dian)流(liu)(liu)單(dan)(dan)位(wei)和時(shi)(shi)間單(dan)(dan)位(wei)乘積(ji)構成，代表(biao)電(dian)(dian)池(chi)在(zai)恒定電(dian)(dian)流(liu)(liu)下持續(xu)放(fang)電(dian)(dian)的(de)(de)能(neng)力(li)。一(yi)節(jie)充滿電(dian)(dian)的(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)用(yong)200mA電(dian)(dian)流(liu)(liu)放(fang)電(dian)(dian)可以(yi)持續(xu)10小時(shi)(shi)，將電(dian)(dian)流(liu)(liu)與時(shi)(shi)間相乘我們就可以(yi)得(de)到這節(jie)電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)容量是(shi)2000mA.H。如果將它(ta)用(yong)400mA放(fang)電(dian)(dian)，則可用(yong)時(shi)(shi)間為5小時(shi)(shi)。

能(neng)量(liang)(liang)密度：單(dan)(dan)位體積或單(dan)(dan)位重量(liang)(liang)內所(suo)包含的(de)(de)電(dian)能(neng)容量(liang)(liang)，對于同樣(yang)的(de)(de)電(dian)量(liang)(liang)要求，能(neng)量(liang)(liang)密度高的(de)(de)電(dian)池，體積可以更小，重量(liang)(liang)可以更輕。

C電(dian)流(liu)：是(shi)指在一小(xiao)時內將充(chong)滿的(de)電(dian)池(chi)放電(dian)完(wan)畢或是(shi)將用盡的(de)電(dian)池(chi)充(chong)滿的(de)電(dian)流(liu)大(da)小(xiao)。其實(shi)也就(jiu)是(shi)安時容量(liang)的(de)數值大(da)小(xiao)。1800mA.容量(liang)的(de)電(dian)池(chi)，C電(dian)流(liu)就(jiu)是(shi)1800mA。2000mA.容量(liang)的(de)電(dian)池(chi)，C電(dian)流(liu)就(jiu)是(shi)2000mA。

開(kai)路電壓：指(zhi)電池兩極之間的(de)電位差。

記(ji)憶效(xiao)應(ying)：新的(de)電(dian)池，其電(dian)極材(cai)料的(de)晶(jing)粒(li)細小(xiao)，可以得(de)到最(zui)大(da)(da)的(de)電(dian)極表面積。因為使(shi)用(yong)(yong)而(er)使(shi)電(dian)池內容物產生(sheng)結晶(jing)，晶(jing)體化形成后，晶(jing)粒(li)增大(da)(da),也稱作(鈍化)，減小(xiao)了可用(yong)(yong)電(dian)極面積，而(er)且長大(da)(da)的(de)晶(jing)粒(li)會(hui)造成自放電(dian)增大(da)(da)，使(shi)電(dian)池容量降低，性能受損。這就是記(ji)憶效(xiao)應(ying)。記(ji)憶效(xiao)應(ying)發生(sheng)的(de)原因是由于電(dian)池重復的(de)部分充(chong)電(dian)與放電(dian)不完全所致。

自放(fang)電(dian)率：充電(dian)后的電(dian)池(chi)，即(ji)使(shi)在不(bu)使(shi)用的情況下，也(ye)會自己逐(zhu)漸失(shi)去(qu)電(dian)量，一(yi)般溫度越(yue)高，自放(fang)電(dian)越(yue)顯著(zhu)。

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(wen)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(dian)溫度為：-10度～45度

充(chong)電溫(wen)度(du)為(wei)：10度(du)～45度(du)

備(bei)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(yong)壽命為：500次

放(fang)電溫度為：-20度～60度

充電溫(wen)度為：0度～45度

備注：重(zhong)量(liang)比鎳(nie)氫(qing)電池輕(qing)30%～40%，容量(liang)高出鎳(nie)氫(qing)電池60%以上。但是不耐過充(chong)，如果(guo)過充(chong)會造成溫度過高而破(po)壞結構=>爆(bao)炸。

4、鋰聚合物

電壓：3.7V

使用壽命為：500次

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

充電溫(wen)度為(wei)：0度～45度

備注：鋰電的改(gai)良(liang)型，沒有電池(chi)液，而改(gai)用聚(ju)合物電解質，可以做成(cheng)各(ge)種形(xing)狀，比鋰電池(chi)穩(wen)定。

5、鉛酸電池

電壓：12V

使(shi)用壽命為(wei)：200～300次

放電溫度為：0度～45度

充電(dian)溫度(du)為：0度(du)～45度(du)

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

可充電電池特征

鎳鎘：有記(ji)憶效(xiao)應，容量小。

鎳(nie)氫：記憶(yi)效應小(xiao)，容量大。

鋰離子：無(wu)記憶效應，身薄，容(rong)量大。因電(dian)極材料(liao)不同，電(dian)動(dong)勢(shi)為3.6V、3.7V兩種。鋰電(dian)池的性能是現有各類電(dian)池中最好的一(yi)種，體(ti)積(ji)小、重量輕、容(rong)量大。廣泛用于數(shu)碼相機(ji)、筆記本(ben)電(dian)腦、移動(dong)電(dian)話等電(dian)子產品中。

鉛(qian)蓄：電(dian)(dian)動(dong)勢約為12V，鉛(qian)蓄電(dian)(dian)池(chi)可(ke)以反復(fu)充電(dian)(dian)使用(yong)，電(dian)(dian)解(jie)液(ye)是硫(liu)酸溶液(ye)，內阻很小，廣泛用(yong)于汽車、摩托車中(zhong)。

鐵鋰：電力更(geng)足，更(geng)安全，也更(geng)輕(qing)，未來電動車的主(zhu)要發展方向。

一般，同種類型的充電(dian)電(dian)池，容量越大，體積越大，重(zhong)量也較(jiao)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(dian)(dian)池種類：KR表示鎳鎘電(dian)(dian)池，HF表示鎳氫電(dian)(dian)池，HR表示型(xing)鎳氫電(dian)(dian)池。

2、電池尺寸資料：包括圓形電池的直徑高度、方(fang)型電池的高度，寬度厚度數值之(zhi)間用斜(xie)杠隔開(kai)單位(wei)mm。

3、放電(dian)特性符號(hao)：

L表示適宜放電電流倍(bei)率在0.5C以內；

M表示適宜放電(dian)電(dian)流倍率在(zai)0.5-3.5C以(yi)內；

H表(biao)示(shi)適宜放電(dian)電(dian)流倍率在3.5-7.0C以內；

X表示電池(chi)能(neng)在7C-15C高倍率(lv)的放電電流下工作。

4、高溫電(dian)池(chi)符號：用T表示(shi)

5、電池連(lian)接(jie)(jie)片(pian)表(biao)(biao)示：CF代表(biao)(biao)無連(lian)接(jie)(jie)片(pian)，HH表(biao)(biao)示電池拉狀串(chuan)聯連(lian)接(jie)(jie)片(pian)用(yong)的連(lian)接(jie)(jie)片(pian)，HB表(biao)(biao)示電池帶并排(pai)串(chuan)聯連(lian)接(jie)(jie)用(yong)連(lian)接(jie)(jie)片(pian)。

例(li)如：HF18/07/49表(biao)示方形(xing)鎳氫電池(chi)寬為(wei)18mm，厚度(du)為(wei)7mm，高度(du)為(wei)49mm。

KRMT33/62HH表(biao)示鎳鎘電(dian)(dian)池放電(dian)(dian)倍率(lv)在0.5C-3.5之間，高溫系列單(dan)體電(dian)(dian)池無連(lian)接片，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(chi)標識組成：3個字(zi)(zi)母后跟5個數字(zi)(zi)圓(yuan)柱(zhu)形或6個方形數字(zi)(zi)。

2、第一(yi)個字母表(biao)(biao)示電(dian)(dian)(dian)池(chi)的負(fu)極(ji)材料：I表(biao)(biao)示有內置(zhi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)的鋰(li)(li)離子，L表(biao)(biao)示鋰(li)(li)金屬電(dian)(dian)(dian)極(ji)或鋰(li)(li)合金電(dian)(dian)(dian)極(ji)。

3、第二(er)個字母表示電池的正極(ji)(ji)材料：C基于(yu)鈷(gu)的電極(ji)(ji)，N基于(yu)鎳的電極(ji)(ji)，M基于(yu)錳的電極(ji)(ji)，V基于(yu)釩的電極(ji)(ji)。

4、第三個(ge)字母(mu)表(biao)示(shi)電池的(de)形狀：R表(biao)示(shi)圓柱形電池，L表(biao)示(shi)方(fang)形電池。

5、數字(zi)圓柱形電(dian)池(chi)5個(ge)數字(zi)分(fen)(fen)別(bie)表示(shi)電(dian)池(chi)的(de)直徑(jing)和高度，直徑(jing)的(de)單位為(wei)毫(hao)(hao)(hao)米(mi)(mi)，高度的(de)單位為(wei)十分(fen)(fen)之一(yi)毫(hao)(hao)(hao)米(mi)(mi)。直徑(jing)或高度任一(yi)尺(chi)(chi)寸(cun)大(da)于(yu)或等于(yu)100mm時(shi)，兩個(ge)尺(chi)(chi)寸(cun)之間(jian)應加一(yi)條斜線。方型電(dian)池(chi)6個(ge)數字(zi)分(fen)(fen)別(bie)表示(shi)電(dian)池(chi)的(de)厚度寬(kuan)度和高度，單位毫(hao)(hao)(hao)米(mi)(mi)三個(ge)尺(chi)(chi)寸(cun)任一(yi)個(ge)大(da)于(yu)或等于(yu)100mm時(shi)尺(chi)(chi)寸(cun)之間(jian)應加斜線，三個(ge)尺(chi)(chi)寸(cun)中若有任一(yi)小(xiao)于(yu)1mm，則在此(ci)尺(chi)(chi)寸(cun)前加字(zi)母t此(ci)尺(chi)(chi)寸(cun)單位為(wei)十分(fen)(fen)之一(yi)毫(hao)(hao)(hao)米(mi)(mi)。