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(hua)學能轉化(hua)為電能的裝置。

以(yi)鋅銅原(yuan)電池電池為例(li)：

┏ 鋅片：Zn – 2e- = Zn2+ 氧化反應(ying)（負極）

e-

┗銅片：2H+ + 2e- = H2↑ 還(huan)原反應（正極）

總(zong)式：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑

這就是電(dian)池的放電(dian)過程（活(huo)性不同的兩種(zhong)物質之間電(dian)子(zi)的轉移）。

發生條件

①活潑性不(bu)同的(de)兩個電極（金屬(shu)(shu)與金屬(shu)(shu)或石墨或不(bu)溶性的(de)金屬(shu)(shu)氧化(hua)物(wu)）；

②兩電極浸(jin)入電解(jie)質(zhi)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(neng)力(li)依次增強）

陰離子：

除(chu)Au 、Pt外的金屬(shu)做電極放電能力>；陰離子。即：

Zn、 Fe… Cu 、 Hg 、 Ag >S2－、I － 、

Br －、 Cl －、OH －（水(shui)）、 NO3 －、SO4 2－

充電過程

充電(dian)就是(shi)讓在上邊的放(fang)電(dian)過(guo)程逆轉。

以鉛蓄(xu)電池(chi)為例：

鉛蓄(xu)電池是首先(xian)制造出的(de)實(shi)用蓄(xu)電池。其原理如下：

把A、B兩(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)鉛板插入(ru)硫酸溶(rong)液(ye)中(zhong)，鉛于硫酸作(zuo)用的(de)結果，使A、B兩(liang)(liang)塊(kuai)(kuai)鉛板上形成硫酸鉛，溶(rong)液(ye)中(zhong)也被(bei)硫酸鉛飽和(he)，這是還(huan)沒有電(dian)勢，給蓄電(dian)池充(chong)電(dian)時，在兩(liang)(liang)極(ji)上發生的(de)化(hua)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PbO2成為正(zheng)極， B板(ban)上Pb成為負極。放電時(shi)，兩極發生的反應如下：

正(zheng)極(ji)：PbO2+H2SO4+2H+ -2e-→PbSO4+2H2O-2e-;

負(fu)極：Pb+SO42-→PbSO4+2e-;

放電時(shi)發生(sheng)反應恰(qia)為充(chong)電的(de)逆過程(cheng)。充(chong)電時(shi)，最高電動勢為2.2V。放電時(shi)，電動勢逐漸(jian)降低(di)，低(di)到(dao)1.8V時(shi)必(bi)須充(chong)電，否則會(hui)損(sun)壞(huai)極板。

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可充電電池所用材料

鉛酸蓄電池正(zheng)極(ji)板上的(de)活性物質是二氧化鉛，極(ji)板上的(de)活性物質為海(hai)綿狀純(chun)鉛，電解液為一定(ding)濃度的(de)硫酸(suan)溶液，極(ji)板間的(de)電動勢約(yue)2V。

鎳鎘電池(chi)正極(ji)板(ban)(ban)上的(de)活性物為(wei)(wei)氧(yang)化(hua)鎳粉(fen)，負極(ji)板(ban)(ban)上的(de)活性物質為(wei)(wei)氧(yang)化(hua)鎘粉(fen)，活性物質分(fen)別(bie)包在穿孔鋼帶(dai)中，加壓(ya)成型后(hou)即(ji)成為(wei)(wei)電池(chi)的(de)正負極(ji)板(ban)(ban)。電解(jie)液(ye)通常用氫氧(yang)化(hua)鉀(jia)溶液(ye)，電池(chi)的(de)開路電壓(ya)為(wei)(wei)1.2V。

鎳(nie)金屬氫(qing)電(dian)池正極板材(cai)料為氧(yang)化鎳(nie)粉，負極板材(cai)料為吸氫(qing)合金，電(dian)解液(ye)氫(qing)氧(yang)化鉀(jia)溶液(ye)。電(dian)池的開(kai)路電(dian)壓(ya)為1.2V。

鋰離子電(dian)池用LiCoO2復合金屬氧化(hua)物(wu)在(zai)鋁板(ban)上形成(cheng)(cheng)陽極，用鋰碳(tan)化(hua)合物(wu)在(zai)銅板(ban)形成(cheng)(cheng)陰極，極板(ban)間有亞微米級微孔的聚烯烴薄(bo)膜隔板(ban)，電(dian)解(jie)液(ye)為有機(ji)溶(rong)劑，開路電(dian)壓為3.6V。

鋰聚(ju)合物(wu)電(dian)(dian)是鋰離子(zi)電(dian)(dian)池的(de)改良型，沒(mei)有(you)電(dian)(dian)池液(ye)，改用聚(ju)合物(wu)電(dian)(dian)解質，比離子(zi)電(dian)(dian)池穩定，開路電(dian)(dian)壓3.6V。

可充電電池常用參數

電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)容量(liang)代(dai)表電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)可以存放(fang)多少(shao)電(dian)(dian)(dian)(dian)量(liang)，我們(men)在電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)外包裝上看到(dao)的(de)數(shu)字一(yi)般就(jiu)指(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)容量(liang)標識。用單(dan)位(wei)(wei)安時(shi)(shi)或毫安時(shi)(shi)表示。它是(shi)一(yi)個復合(he)單(dan)位(wei)(wei)，由電(dian)(dian)(dian)(dian)流單(dan)位(wei)(wei)和(he)時(shi)(shi)間(jian)單(dan)位(wei)(wei)乘(cheng)積構成，代(dai)表電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)在恒定(ding)電(dian)(dian)(dian)(dian)流下持續放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)能力。一(yi)節(jie)充滿(man)電(dian)(dian)(dian)(dian)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)用200mA電(dian)(dian)(dian)(dian)流放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)可以持續10小時(shi)(shi)，將電(dian)(dian)(dian)(dian)流與時(shi)(shi)間(jian)相乘(cheng)我們(men)就(jiu)可以得到(dao)這節(jie)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)容量(liang)是(shi)2000mA.H。如果將它用400mA放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)，則可用時(shi)(shi)間(jian)為5小時(shi)(shi)。

能量密度：單位(wei)體(ti)積或單位(wei)重量內所包(bao)含(han)的電(dian)能容量，對(dui)于同樣的電(dian)量要(yao)求(qiu)，能量密度高(gao)的電(dian)池，體(ti)積可以更小，重量可以更輕。

C電(dian)流(liu)：是指在(zai)一小(xiao)時(shi)內將充滿(man)的(de)電(dian)池(chi)放電(dian)完畢或是將用(yong)盡(jin)的(de)電(dian)池(chi)充滿(man)的(de)電(dian)流(liu)大(da)小(xiao)。其實也就是安時(shi)容量(liang)的(de)數(shu)值大(da)小(xiao)。1800mA.容量(liang)的(de)電(dian)池(chi)，C電(dian)流(liu)就是1800mA。2000mA.容量(liang)的(de)電(dian)池(chi)，C電(dian)流(liu)就是2000mA。

開路電(dian)壓(ya)：指電(dian)池兩極之間的電(dian)位差。

記(ji)憶效(xiao)應(ying)：新的(de)(de)(de)電(dian)(dian)池，其電(dian)(dian)極材(cai)料的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)粒細(xi)小(xiao)，可以得到最大的(de)(de)(de)電(dian)(dian)極表面(mian)積。因為使(shi)(shi)用而使(shi)(shi)電(dian)(dian)池內(nei)容物(wu)產(chan)生結晶(jing)(jing)，晶(jing)(jing)體化形成(cheng)后，晶(jing)(jing)粒增大,也稱作(鈍化)，減小(xiao)了可用電(dian)(dian)極面(mian)積，而且長大的(de)(de)(de)晶(jing)(jing)粒會造成(cheng)自放電(dian)(dian)增大，使(shi)(shi)電(dian)(dian)池容量降低，性能(neng)受損。這(zhe)就(jiu)是記(ji)憶效(xiao)應(ying)。記(ji)憶效(xiao)應(ying)發生的(de)(de)(de)原因是由于電(dian)(dian)池重復的(de)(de)(de)部分充(chong)電(dian)(dian)與放電(dian)(dian)不(bu)完全所致(zhi)。

自(zi)放電(dian)(dian)率：充(chong)電(dian)(dian)后的(de)電(dian)(dian)池，即使在不使用(yong)的(de)情(qing)況下，也會自(zi)己逐漸失(shi)去電(dian)(dian)量，一般溫度越(yue)高(gao)，自(zi)放電(dian)(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(dian)溫度為：-20度～60度

充電(dian)溫(wen)度為：0度～45度

2、鎳氫 （Ni-MH）

電壓：1.2V

使(shi)用壽命為：1000次

放電(dian)溫度為：-10度～45度

充電溫度(du)為：10度(du)～45度(du)

備注(zhu)：目(mu)前國產5號電池(chi)最高容(rong)量是3000mAh左右。

3、鋰離子（Li-lon）

電壓：3.6V

使用壽(shou)命(ming)為：500次

放電溫(wen)度(du)為：-20度(du)～60度(du)

充電溫度(du)(du)(du)為：0度(du)(du)(du)～45度(du)(du)(du)

備注：重量比鎳氫電(dian)池(chi)輕30%～40%，容量高出鎳氫電(dian)池(chi)60%以(yi)上。但是不耐過充(chong)，如果過充(chong)會造成溫(wen)度(du)過高而破壞結(jie)構=>爆炸。

4、鋰聚合物

電壓：3.7V

使用壽命為：500次

放電(dian)溫度為：-20度～60度

充電(dian)溫(wen)度為：0度～45度

備注(zhu)：鋰(li)電的改(gai)良型，沒(mei)有電池液，而(er)改(gai)用(yong)聚合(he)物電解質，可(ke)以做成各種形狀，比(bi)鋰(li)電池穩定(ding)。

5、鉛酸電池

電壓：12V

使(shi)用壽命(ming)為：200～300次

放電溫度為：0度～45度

充電溫度為：0度～45度

備(bei)注：就是(shi)一般車用(yong)電瓶（它(ta)是(shi)以6個2V串聯成12V的(de)），免加水的(de)電池使用(yong)壽命長達10年，但體積和(he)容量是(shi)最大的(de)。

可充電電池特征

鎳鎘：有記憶效(xiao)應，容(rong)量小。

鎳氫：記憶效應小，容量大。

鋰離(li)子(zi)：無(wu)記憶效應，身薄，容量大。因電極(ji)材(cai)料(liao)不同，電動勢(shi)為3.6V、3.7V兩(liang)種(zhong)。鋰電池的性能(neng)是(shi)現有各類電池中最好的一種(zhong)，體積小、重量輕、容量大。廣泛用(yong)于數(shu)碼相機、筆記本(ben)電腦、移動電話(hua)等電子(zi)產品中。

鉛(qian)蓄：電(dian)動(dong)勢約為12V，鉛(qian)蓄電(dian)池可以反復(fu)充電(dian)使用，電(dian)解液(ye)是硫酸溶液(ye)，內(nei)阻(zu)很小，廣泛用于汽車(che)、摩托車(che)中。

鐵鋰：電力(li)更足，更安(an)全，也(ye)更輕，未來(lai)電動(dong)車的主要發展方向。

一般(ban)，同種(zhong)類型的充電(dian)電(dian)池(chi)，容量(liang)越(yue)大(da)，體積越(yue)大(da)，重量(liang)也較大(da)。

可充電電池標識方法

根據(ju)IEC標準鎳鎘、鎳氫電(dian)池的標識(shi)由5部分(fen)組成：

1、電池(chi)(chi)(chi)種(zhong)類：KR表(biao)示鎳鎘(ge)電池(chi)(chi)(chi)，HF表(biao)示鎳氫(qing)電池(chi)(chi)(chi)，HR表(biao)示型鎳氫(qing)電池(chi)(chi)(chi)。

2、電池(chi)尺寸(cun)資料：包括圓(yuan)形(xing)電池(chi)的直徑(jing)高(gao)度(du)、方型電池(chi)的高(gao)度(du)，寬度(du)厚(hou)度(du)數值之間用(yong)斜杠隔(ge)開單位mm。

3、放電(dian)特性符(fu)號：

L表示適宜放電電流倍(bei)率(lv)在0.5C以內；

M表示適宜放電電流倍(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表示(shi)電(dian)池(chi)能在7C-15C高倍率的放電(dian)電(dian)流(liu)下工(gong)作。

4、高(gao)溫電池符號：用T表示

5、電(dian)池連(lian)(lian)接(jie)(jie)片(pian)(pian)表(biao)示：CF代表(biao)無(wu)連(lian)(lian)接(jie)(jie)片(pian)(pian)，HH表(biao)示電(dian)池拉狀串(chuan)聯連(lian)(lian)接(jie)(jie)片(pian)(pian)用的(de)連(lian)(lian)接(jie)(jie)片(pian)(pian)，HB表(biao)示電(dian)池帶并排串(chuan)聯連(lian)(lian)接(jie)(jie)用連(lian)(lian)接(jie)(jie)片(pian)(pian)。

例如：HF18/07/49表示方形(xing)鎳(nie)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(wen)系列單體電池無連(lian)接(jie)片，直徑33mm，高度為(wei)62mm。

根據IEC61960標準二次鋰電池的標識如下:

1、電(dian)池標(biao)識(shi)組成：3個(ge)(ge)字(zi)母(mu)后(hou)跟5個(ge)(ge)數字(zi)圓柱形或6個(ge)(ge)方形數字(zi)。

2、第(di)一個字母表示電(dian)(dian)池(chi)的負極材料：I表示有內(nei)置(zhi)電(dian)(dian)池(chi)的鋰離子，L表示鋰金(jin)屬電(dian)(dian)極或鋰合(he)金(jin)電(dian)(dian)極。

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

4、第三個字母(mu)表示(shi)電(dian)池(chi)的形狀(zhuang)：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)圓柱形電(dian)池5個(ge)數字(zi)分(fen)別表示(shi)電(dian)池的(de)直徑和高(gao)度(du)，直徑的(de)單(dan)位(wei)為(wei)毫(hao)米(mi)，高(gao)度(du)的(de)單(dan)位(wei)為(wei)十(shi)分(fen)之(zhi)(zhi)一毫(hao)米(mi)。直徑或(huo)(huo)高(gao)度(du)任(ren)一尺(chi)(chi)寸大于(yu)或(huo)(huo)等(deng)于(yu)100mm時，兩個(ge)尺(chi)(chi)寸之(zhi)(zhi)間應加(jia)(jia)一條斜(xie)線(xian)。方型電(dian)池6個(ge)數字(zi)分(fen)別表示(shi)電(dian)池的(de)厚度(du)寬度(du)和高(gao)度(du)，單(dan)位(wei)毫(hao)米(mi)三(san)(san)個(ge)尺(chi)(chi)寸任(ren)一個(ge)大于(yu)或(huo)(huo)等(deng)于(yu)100mm時尺(chi)(chi)寸之(zhi)(zhi)間應加(jia)(jia)斜(xie)線(xian)，三(san)(san)個(ge)尺(chi)(chi)寸中若有任(ren)一小于(yu)1mm，則(ze)在此尺(chi)(chi)寸前加(jia)(jia)字(zi)母t此尺(chi)(chi)寸單(dan)位(wei)為(wei)十(shi)分(fen)之(zhi)(zhi)一毫(hao)米(mi)。