可充電電池工作原理

先(xian)說說電(dian)(dian)池的放電(dian)(dian)過程(cheng)，電(dian)(dian)池就是把化學能轉化為電(dian)(dian)能的裝置。

以鋅銅原電池電池為例：

┏ 鋅片：Zn – 2e- = Zn2+ 氧化反應（負(fu)極）

e-

┗銅片：2H+ + 2e- = H2↑ 還原反應（正極）

總(zong)式(shi)：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑

這就是電(dian)池的放電(dian)過(guo)程(cheng)（活性(xing)不同的兩種物質(zhi)之間電(dian)子(zi)的轉(zhuan)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(rong)性的金屬氧(yang)化物）；

②兩電極浸入電解質(zhi)溶液且(qie)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(yi)次增強）

陰離子：

除Au 、Pt外(wai)的金(jin)屬做電極放電能力(li)>；陰離(li)子。即：

Zn、 Fe… Cu 、 Hg 、 Ag >S2－、I － 、

Br －、 Cl －、OH －（水(shui)）、 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(dian)池為例：

鉛蓄(xu)電池是首(shou)先制造(zao)出的實用蓄(xu)電池。其原理如下：

把A、B兩(liang)塊(kuai)鉛(qian)板插入硫(liu)酸溶液中，鉛(qian)于硫(liu)酸作用的結(jie)果(guo)，使A、B兩(liang)塊(kuai)鉛(qian)板上形成硫(liu)酸鉛(qian)，溶液中也被硫(liu)酸鉛(qian)飽(bao)和，這是還沒有電勢，給蓄電池充電時(shi)，在兩(liang)極(ji)上發生的化學反應如下(xia)：

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(wei)正極， B板上Pb成為(wei)負(fu)極。放電時，兩極發生的反應(ying)如下(xia)：

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

負極：Pb+SO42-→PbSO4+2e-;

放電(dian)時(shi)發生反應恰為充(chong)電(dian)的逆過(guo)程。充(chong)電(dian)時(shi)，最高電(dian)動(dong)勢為2.2V。放電(dian)時(shi)，電(dian)動(dong)勢逐漸降低(di)，低(di)到(dao)1.8V時(shi)必須充(chong)電(dian)，否(fou)則會損壞極(ji)板。

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可充電電池所用材料

鉛酸蓄電池正極(ji)板(ban)(ban)上(shang)的活性物質是二氧化鉛(qian)，極(ji)板(ban)(ban)上(shang)的活性物質為海綿狀純(chun)鉛(qian)，電解液為一定濃度(du)的硫酸溶液，極(ji)板(ban)(ban)間的電動勢約2V。

鎳(nie)鎘電池正極板(ban)上(shang)的活性(xing)物(wu)為(wei)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎳(nie)粉，負極板(ban)上(shang)的活性(xing)物(wu)質為(wei)氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鎘粉，活性(xing)物(wu)質分別包(bao)在(zai)穿孔鋼帶中，加壓成(cheng)型后(hou)即成(cheng)為(wei)電池的正負極板(ban)。電解液通(tong)常用(yong)氫氧(yang)(yang)化(hua)(hua)鉀溶液，電池的開路電壓為(wei)1.2V。

鎳(nie)金(jin)屬氫電池正極(ji)板材料為(wei)氧(yang)化(hua)鎳(nie)粉，負極(ji)板材料為(wei)吸(xi)氫合金(jin)，電解液氫氧(yang)化(hua)鉀(jia)溶液。電池的開路電壓(ya)為(wei)1.2V。

鋰(li)離子電池用LiCoO2復(fu)合(he)金屬氧化(hua)物在(zai)(zai)鋁板上(shang)形成陽極(ji)，用鋰(li)碳(tan)化(hua)合(he)物在(zai)(zai)銅板形成陰極(ji)，極(ji)板間有(you)亞(ya)微(wei)米級微(wei)孔(kong)的聚烯烴薄膜隔板，電解液為有(you)機溶劑，開路電壓為3.6V。

鋰聚合(he)物(wu)電(dian)是鋰離子電(dian)池(chi)的改良型(xing)，沒(mei)有電(dian)池(chi)液，改用(yong)聚合(he)物(wu)電(dian)解質，比離子電(dian)池(chi)穩定，開路電(dian)壓3.6V。

可充電電池常用參數

電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)容量(liang)代表電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)可(ke)(ke)以存放(fang)(fang)多少電(dian)(dian)(dian)量(liang)，我們在(zai)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)外包裝上(shang)看到(dao)的數字一般就指電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)容量(liang)標識。用(yong)(yong)單位(wei)安時或毫安時表示(shi)。它是一個復合單位(wei)，由電(dian)(dian)(dian)流單位(wei)和(he)時間(jian)單位(wei)乘積構成(cheng)，代表電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)在(zai)恒定電(dian)(dian)(dian)流下持(chi)續放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)的能力。一節(jie)充滿電(dian)(dian)(dian)的電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)用(yong)(yong)200mA電(dian)(dian)(dian)流放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)可(ke)(ke)以持(chi)續10小時，將(jiang)電(dian)(dian)(dian)流與時間(jian)相(xiang)乘我們就可(ke)(ke)以得到(dao)這節(jie)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的容量(liang)是2000mA.H。如果將(jiang)它用(yong)(yong)400mA放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)，則可(ke)(ke)用(yong)(yong)時間(jian)為5小時。

能量(liang)(liang)密度(du)(du)：單(dan)位體積或單(dan)位重量(liang)(liang)內所包(bao)含(han)的電能容量(liang)(liang)，對于同樣的電量(liang)(liang)要(yao)求，能量(liang)(liang)密度(du)(du)高的電池，體積可以更小，重量(liang)(liang)可以更輕。

C電(dian)(dian)流(liu)：是指在(zai)一小時(shi)內(nei)將(jiang)充滿的電(dian)(dian)池放電(dian)(dian)完畢(bi)或是將(jiang)用盡的電(dian)(dian)池充滿的電(dian)(dian)流(liu)大小。其實也就(jiu)是安時(shi)容(rong)(rong)量的數值大小。1800mA.容(rong)(rong)量的電(dian)(dian)池，C電(dian)(dian)流(liu)就(jiu)是1800mA。2000mA.容(rong)(rong)量的電(dian)(dian)池，C電(dian)(dian)流(liu)就(jiu)是2000mA。

開路電壓：指(zhi)電池兩極之間的(de)電位差。

記(ji)憶(yi)(yi)效(xiao)應：新的(de)電(dian)(dian)(dian)池(chi)，其電(dian)(dian)(dian)極材料(liao)的(de)晶(jing)(jing)粒(li)細小，可以得到最大的(de)電(dian)(dian)(dian)極表面積。因為使(shi)用(yong)而(er)使(shi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)內容物產(chan)生結晶(jing)(jing)，晶(jing)(jing)體化(hua)形成后(hou)，晶(jing)(jing)粒(li)增大,也稱(cheng)作(zuo)(鈍化(hua))，減小了可用(yong)電(dian)(dian)(dian)極面積，而(er)且長大的(de)晶(jing)(jing)粒(li)會造成自放(fang)電(dian)(dian)(dian)增大，使(shi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)容量降低，性能受損。這就(jiu)是(shi)記(ji)憶(yi)(yi)效(xiao)應。記(ji)憶(yi)(yi)效(xiao)應發生的(de)原因是(shi)由于電(dian)(dian)(dian)池(chi)重復的(de)部分充電(dian)(dian)(dian)與放(fang)電(dian)(dian)(dian)不完全所致。

自(zi)放(fang)電(dian)率：充(chong)電(dian)后的電(dian)池，即使在不使用的情況下，也會自(zi)己逐漸失去電(dian)量，一般溫度越高，自(zi)放(fang)電(dian)越顯著。

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(shou)命(ming)為：1000次(ci)

放電溫(wen)度(du)為(wei)：-10度(du)～45度(du)

充電溫度(du)為：10度(du)～45度(du)

備(bei)注：目前國(guo)產5號電(dian)池最高(gao)容(rong)量是3000mAh左右(you)。

3、鋰離子（Li-lon）

電壓：3.6V

使(shi)用壽命為(wei)：500次(ci)

放電(dian)溫度為：-20度～60度

充電(dian)溫度為：0度～45度

備注：重量(liang)比鎳氫(qing)電池輕30%～40%，容量(liang)高出(chu)鎳氫(qing)電池60%以上。但是不耐過(guo)(guo)充，如果過(guo)(guo)充會造成溫度過(guo)(guo)高而破壞結(jie)構=>爆炸。

4、鋰聚合物

電壓：3.7V

使用(yong)壽(shou)命為：500次

放電溫度為：-20度～60度

充電溫度為(wei)：0度～45度

備(bei)注：鋰電的改良型，沒有電池液，而改用聚合物(wu)電解質(zhi)，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(du)(du)為(wei)：0度(du)(du)～45度(du)(du)

備注(zhu)：就是一般車用(yong)電瓶(ping)（它(ta)是以6個2V串聯成12V的），免加(jia)水的電池使(shi)用(yong)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(ji)憶(yi)效應(ying)，容量小。

鎳氫：記(ji)憶效應小，容量大。

鋰離子(zi)：無(wu)記(ji)(ji)憶(yi)效應，身薄，容量(liang)大(da)。因電(dian)(dian)極材(cai)料(liao)不(bu)同，電(dian)(dian)動勢為3.6V、3.7V兩種。鋰電(dian)(dian)池(chi)的(de)性能是現有(you)各類電(dian)(dian)池(chi)中最好(hao)的(de)一種，體積小、重量(liang)輕(qing)、容量(liang)大(da)。廣泛用(yong)于數碼相機、筆記(ji)(ji)本電(dian)(dian)腦(nao)、移動電(dian)(dian)話等電(dian)(dian)子(zi)產品中。

鉛(qian)蓄(xu)：電(dian)動(dong)勢約為12V，鉛(qian)蓄(xu)電(dian)池可以(yi)反復充電(dian)使用，電(dian)解液(ye)是硫酸溶液(ye)，內阻很(hen)小，廣泛用于汽車(che)、摩托車(che)中(zhong)。

鐵(tie)鋰：電力更足(zu)，更安全，也更輕(qing)，未來電動車(che)的主(zhu)要發(fa)展方向。

一般，同種類型的充電(dian)(dian)電(dian)(dian)池，容量(liang)越(yue)(yue)大，體積越(yue)(yue)大，重量(liang)也(ye)較(jiao)大。

可充電電池標識方法

根據(ju)IEC標(biao)準(zhun)鎳鎘、鎳氫電池的標(biao)識由5部分組(zu)成(cheng)：

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

2、電池(chi)尺寸資(zi)料(liao)：包(bao)括圓(yuan)形(xing)電池(chi)的直徑高度(du)、方型(xing)電池(chi)的高度(du)，寬度(du)厚度(du)數值(zhi)之間(jian)用斜杠隔開單位mm。

3、放電(dian)特性(xing)符號：

L表(biao)示適(shi)宜(yi)放電電流倍(bei)率(lv)在0.5C以內；

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

H表示適宜(yi)放電(dian)電(dian)流倍(bei)率在(zai)3.5-7.0C以內；

X表示電(dian)池能在7C-15C高(gao)倍率的放電(dian)電(dian)流(liu)下(xia)工作。

4、高溫電(dian)池(chi)符號：用T表示

5、電池連接(jie)片表示：CF代表無連接(jie)片，HH表示電池拉狀(zhuang)串(chuan)聯(lian)連接(jie)片用(yong)的連接(jie)片，HB表示電池帶并(bing)排串(chuan)聯(lian)連接(jie)用(yong)連接(jie)片。

例如(ru)：HF18/07/49表示方形(xing)鎳(nie)氫電(dian)池寬為(wei)18mm，厚度(du)(du)為(wei)7mm，高(gao)度(du)(du)為(wei)49mm。

KRMT33/62HH表(biao)示鎳鎘電(dian)池(chi)放電(dian)倍率在0.5C-3.5之(zhi)間，高(gao)溫(wen)系(xi)列單體電(dian)池(chi)無連接片，直徑(jing)33mm，高(gao)度為62mm。

根據IEC61960標準二次鋰電池的標識如下:

1、電(dian)池標識組成：3個字母(mu)后(hou)跟5個數字圓柱(zhu)形(xing)或6個方形(xing)數字。

2、第(di)一個字(zi)母表示電(dian)(dian)池(chi)的(de)負極材料(liao)：I表示有(you)內置(zhi)電(dian)(dian)池(chi)的(de)鋰(li)(li)離子，L表示鋰(li)(li)金屬(shu)電(dian)(dian)極或鋰(li)(li)合金電(dian)(dian)極。

3、第二(er)個字母表示電池的(de)(de)(de)(de)正(zheng)極(ji)材料：C基(ji)(ji)于(yu)(yu)鈷的(de)(de)(de)(de)電極(ji)，N基(ji)(ji)于(yu)(yu)鎳(nie)的(de)(de)(de)(de)電極(ji)，M基(ji)(ji)于(yu)(yu)錳的(de)(de)(de)(de)電極(ji)，V基(ji)(ji)于(yu)(yu)釩(fan)的(de)(de)(de)(de)電極(ji)。

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

5、數(shu)字(zi)(zi)圓柱形電池(chi)5個(ge)(ge)數(shu)字(zi)(zi)分(fen)別表示(shi)電池(chi)的直(zhi)(zhi)徑(jing)和高(gao)(gao)度(du)(du)，直(zhi)(zhi)徑(jing)的單位(wei)為(wei)毫(hao)(hao)米，高(gao)(gao)度(du)(du)的單位(wei)為(wei)十分(fen)之(zhi)一毫(hao)(hao)米。直(zhi)(zhi)徑(jing)或高(gao)(gao)度(du)(du)任一尺(chi)(chi)寸(cun)大于(yu)(yu)或等于(yu)(yu)100mm時(shi)，兩個(ge)(ge)尺(chi)(chi)寸(cun)之(zhi)間應(ying)加(jia)(jia)一條斜線。方型(xing)電池(chi)6個(ge)(ge)數(shu)字(zi)(zi)分(fen)別表示(shi)電池(chi)的厚度(du)(du)寬度(du)(du)和高(gao)(gao)度(du)(du)，單位(wei)毫(hao)(hao)米三個(ge)(ge)尺(chi)(chi)寸(cun)任一個(ge)(ge)大于(yu)(yu)或等于(yu)(yu)100mm時(shi)尺(chi)(chi)寸(cun)之(zhi)間應(ying)加(jia)(jia)斜線，三個(ge)(ge)尺(chi)(chi)寸(cun)中若有任一小于(yu)(yu)1mm，則在此(ci)尺(chi)(chi)寸(cun)前(qian)加(jia)(jia)字(zi)(zi)母(mu)t此(ci)尺(chi)(chi)寸(cun)單位(wei)為(wei)十分(fen)之(zhi)一毫(hao)(hao)米。