可充電電池工作原理

先說(shuo)說(shuo)電(dian)(dian)池(chi)的放電(dian)(dian)過程，電(dian)(dian)池(chi)就是把化學(xue)能(neng)(neng)轉化為電(dian)(dian)能(neng)(neng)的裝置(zhi)。

以鋅(xin)銅原(yuan)電池電池為例：

┏ 鋅片(pian)：Zn – 2e- = Zn2+ 氧化(hua)反應(ying)（負極(ji)）

e-

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

總式：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑

這(zhe)就是電池的(de)放電過程（活性不同的(de)兩(liang)種(zhong)物(wu)質之間電子的(de)轉移）。

發生條件

①活潑性不同的兩個電極（金(jin)屬與金(jin)屬或石墨或不溶(rong)性的金(jin)屬氧化物）；

②兩電極浸(jin)入(ru)電解質溶液(ye)且(qie)導線(xian)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(neng)力依次(ci)增強）

陰離子：

除(chu)Au 、Pt外的金屬做電極放電能力>；陰(yin)離(li)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(fang)電過程逆轉。

以鉛蓄電池(chi)為例：

鉛蓄(xu)電池是首先制造出的實用蓄(xu)電池。其原理如下：

把A、B兩塊鉛(qian)板插入硫(liu)酸(suan)(suan)溶液中，鉛(qian)于硫(liu)酸(suan)(suan)作用的結果(guo)，使A、B兩塊鉛(qian)板上(shang)形(xing)成(cheng)硫(liu)酸(suan)(suan)鉛(qian)，溶液中也被硫(liu)酸(suan)(suan)鉛(qian)飽和，這(zhe)是還沒有電勢，給蓄電池充電時，在兩極上(shang)發生的化學反應(ying)如下：

A;PbSO4+2H2O - 2e-→PbO2+H2SO4+2H+;

B:PbSO4+2e-→Pb+SO42-;

可以看出，充電后，A板上(shang)的PbO2成(cheng)為(wei)正極(ji)， B板上(shang)Pb成(cheng)為(wei)負極(ji)。放電時，兩極(ji)發生(sheng)的反應如下：

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

負(fu)極：Pb+SO42-→PbSO4+2e-;

放電(dian)(dian)時(shi)(shi)發生反應恰為(wei)充電(dian)(dian)的逆過程。充電(dian)(dian)時(shi)(shi)，最高電(dian)(dian)動勢為(wei)2.2V。放電(dian)(dian)時(shi)(shi)，電(dian)(dian)動勢逐漸降(jiang)低，低到1.8V時(shi)(shi)必(bi)須充電(dian)(dian)，否則(ze)會損壞極板。

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可充電電池所用材料

鉛酸蓄電池正極板(ban)(ban)上(shang)的活(huo)性物質是(shi)二氧化(hua)鉛，極板(ban)(ban)上(shang)的活(huo)性物質為海綿(mian)狀純鉛，電解液為一(yi)定濃度的硫酸溶液，極板(ban)(ban)間(jian)的電動勢約2V。

鎳鎘(ge)電(dian)(dian)(dian)池正極(ji)板上的活(huo)性(xing)物為氧化鎳粉，負(fu)極(ji)板上的活(huo)性(xing)物質為氧化鎘(ge)粉，活(huo)性(xing)物質分別包(bao)在穿孔鋼帶中，加壓成型后即成為電(dian)(dian)(dian)池的正負(fu)極(ji)板。電(dian)(dian)(dian)解(jie)液(ye)通常用氫氧化鉀溶液(ye)，電(dian)(dian)(dian)池的開路電(dian)(dian)(dian)壓為1.2V。

鎳(nie)金屬氫電(dian)池正極板(ban)材(cai)料(liao)為(wei)氧化鎳(nie)粉，負極板(ban)材(cai)料(liao)為(wei)吸氫合金，電(dian)解(jie)液氫氧化鉀溶液。電(dian)池的開路電(dian)壓為(wei)1.2V。

鋰(li)離子電池用LiCoO2復合金(jin)屬氧化物(wu)在鋁板(ban)(ban)(ban)上形成陽極，用鋰(li)碳化合物(wu)在銅板(ban)(ban)(ban)形成陰極，極板(ban)(ban)(ban)間(jian)有亞微(wei)米級微(wei)孔的(de)聚烯烴薄膜隔板(ban)(ban)(ban)，電解液(ye)為(wei)(wei)有機(ji)溶劑，開(kai)路電壓(ya)為(wei)(wei)3.6V。

鋰聚合物(wu)電(dian)是鋰離子(zi)電(dian)池(chi)的改良型(xing)，沒有電(dian)池(chi)液，改用(yong)聚合物(wu)電(dian)解(jie)質，比離子(zi)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)(dian)(dian)池(chi)(chi)容量代表電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)可以存放多少電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)量，我們在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)外包裝上看到的數字一(yi)般就指電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)容量標識(shi)。用(yong)單(dan)位安(an)(an)時(shi)(shi)或毫安(an)(an)時(shi)(shi)表示。它是一(yi)個復合單(dan)位，由電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流單(dan)位和(he)時(shi)(shi)間單(dan)位乘積(ji)構成，代表電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)在(zai)恒定(ding)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流下持(chi)續放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的能力。一(yi)節充滿電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)用(yong)200mA電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)可以持(chi)續10小時(shi)(shi)，將(jiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)流與(yu)時(shi)(shi)間相乘我們就可以得到這節電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的容量是2000mA.H。如果將(jiang)它用(yong)400mA放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)，則可用(yong)時(shi)(shi)間為5小時(shi)(shi)。

能(neng)量(liang)(liang)密度：單位體積(ji)或單位重量(liang)(liang)內所包含的(de)電(dian)(dian)能(neng)容量(liang)(liang)，對(dui)于(yu)同樣(yang)的(de)電(dian)(dian)量(liang)(liang)要求，能(neng)量(liang)(liang)密度高的(de)電(dian)(dian)池(chi)，體積(ji)可以更小，重量(liang)(liang)可以更輕。

C電(dian)流(liu)：是(shi)指在(zai)一小時內(nei)將充滿(man)(man)的電(dian)池放電(dian)完畢或是(shi)將用(yong)盡的電(dian)池充滿(man)(man)的電(dian)流(liu)大小。其實也(ye)就(jiu)(jiu)是(shi)安時容(rong)量(liang)的數值大小。1800mA.容(rong)量(liang)的電(dian)池，C電(dian)流(liu)就(jiu)(jiu)是(shi)1800mA。2000mA.容(rong)量(liang)的電(dian)池，C電(dian)流(liu)就(jiu)(jiu)是(shi)2000mA。

開路電壓：指電池兩極之間的電位差(cha)。

記憶(yi)效(xiao)(xiao)應(ying)：新的(de)(de)電(dian)池(chi)，其電(dian)極(ji)材料的(de)(de)晶(jing)(jing)粒細小，可以得到最(zui)大的(de)(de)電(dian)極(ji)表面積。因為(wei)使用(yong)(yong)而(er)使電(dian)池(chi)內(nei)容(rong)物產生結晶(jing)(jing)，晶(jing)(jing)體(ti)化形成后，晶(jing)(jing)粒增大,也(ye)稱作(zuo)(鈍化)，減(jian)小了(le)可用(yong)(yong)電(dian)極(ji)面積，而(er)且長大的(de)(de)晶(jing)(jing)粒會造(zao)成自放電(dian)增大，使電(dian)池(chi)容(rong)量降低，性能受損(sun)。這就是(shi)記憶(yi)效(xiao)(xiao)應(ying)。記憶(yi)效(xiao)(xiao)應(ying)發生的(de)(de)原因是(shi)由于電(dian)池(chi)重復的(de)(de)部分充電(dian)與(yu)放電(dian)不(bu)完(wan)全所(suo)致(zhi)。

自(zi)放電(dian)率：充(chong)電(dian)后的電(dian)池，即(ji)使(shi)在不使(shi)用的情況下，也會自(zi)己逐漸(jian)失去(qu)電(dian)量(liang)，一般溫度(du)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：-20度～60度

充電溫度為(wei)：0度～45度

2、鎳氫 （Ni-MH）

電壓：1.2V

使用壽命(ming)為：1000次

放電溫度(du)為：-10度(du)～45度(du)

充電溫(wen)度為：10度～45度

備注(zhu)：目前國產5號電(dian)池最(zui)高(gao)容量是(shi)3000mAh左右。

3、鋰離子（Li-lon）

電壓：3.6V

使用壽(shou)命為：500次

放電(dian)溫度為：-20度～60度

充電(dian)溫度(du)為：0度(du)～45度(du)

備注(zhu)：重量(liang)比鎳氫電池(chi)輕30%～40%，容量(liang)高出鎳氫電池(chi)60%以上。但是不耐(nai)過充，如果(guo)過充會(hui)造成溫度過高而(er)破壞(huai)結(jie)構(gou)=>爆炸(zha)。

4、鋰聚合物

電壓：3.7V

使(shi)用壽命為：500次

放(fang)電溫度(du)為：-20度(du)～60度(du)

充電溫(wen)度(du)為：0度(du)～45度(du)

備注：鋰(li)電的改(gai)良型，沒有電池(chi)液，而(er)改(gai)用聚合物電解質，可以做成各種形狀，比(bi)鋰(li)電池(chi)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(chong)電(dian)溫度(du)(du)為：0度(du)(du)～45度(du)(du)

備注：就是(shi)一般車用電(dian)瓶（它是(shi)以6個2V串(chuan)聯成12V的(de)），免加水的(de)電(dian)池使用壽命長達10年，但體積和容量是(shi)最大(da)的(de)。

可充電電池特征

鎳(nie)鎘(ge)：有記憶效應(ying)，容(rong)量小(xiao)。

鎳氫：記憶效應小(xiao)，容量大。

鋰(li)離子：無記(ji)(ji)憶(yi)效應(ying)，身薄，容量大。因電(dian)(dian)極材(cai)料(liao)不同，電(dian)(dian)動勢為3.6V、3.7V兩種。鋰(li)電(dian)(dian)池(chi)的(de)性能(neng)是(shi)現有各類電(dian)(dian)池(chi)中最好(hao)的(de)一(yi)種，體積小、重(zhong)量輕、容量大。廣(guang)泛用于數碼相機、筆(bi)記(ji)(ji)本電(dian)(dian)腦、移動電(dian)(dian)話等電(dian)(dian)子產品中。

鉛蓄：電(dian)動勢(shi)約(yue)為12V，鉛蓄電(dian)池可以反(fan)復(fu)充電(dian)使用(yong)，電(dian)解液是硫酸溶(rong)液，內阻(zu)很(hen)小，廣(guang)泛用(yong)于(yu)汽車、摩(mo)托車中。

鐵鋰：電(dian)力更(geng)足，更(geng)安全，也更(geng)輕，未來電(dian)動(dong)車的(de)主(zhu)要(yao)發展方向(xiang)。

一般，同種類型的充(chong)電電池，容量(liang)越大(da)(da)，體積越大(da)(da)，重量(liang)也較大(da)(da)。

可充電電池標識方法

根據IEC標準鎳鎘、鎳氫電(dian)池的標識由(you)5部分組成：

1、電池(chi)種類：KR表(biao)(biao)示(shi)(shi)鎳鎘電池(chi)，HF表(biao)(biao)示(shi)(shi)鎳氫電池(chi)，HR表(biao)(biao)示(shi)(shi)型鎳氫電池(chi)。

2、電(dian)池(chi)尺寸資料：包括(kuo)圓形電(dian)池(chi)的直徑高(gao)(gao)度(du)、方型(xing)電(dian)池(chi)的高(gao)(gao)度(du)，寬(kuan)度(du)厚度(du)數值之間用斜杠隔開單位mm。

3、放電特(te)性符(fu)號(hao)：

L表示適宜放電(dian)電(dian)流倍率在0.5C以內；

M表示適宜放電電流(liu)倍率在(zai)0.5-3.5C以內；

H表示適宜放(fang)電電流倍率(lv)在3.5-7.0C以內；

X表示電(dian)池(chi)能(neng)在7C-15C高倍率(lv)的放電(dian)電(dian)流下工(gong)作(zuo)。

4、高溫電池(chi)符號：用T表示

5、電(dian)池連(lian)接(jie)(jie)片表(biao)示(shi)(shi)：CF代表(biao)無(wu)連(lian)接(jie)(jie)片，HH表(biao)示(shi)(shi)電(dian)池拉狀串聯(lian)連(lian)接(jie)(jie)片用(yong)(yong)的連(lian)接(jie)(jie)片，HB表(biao)示(shi)(shi)電(dian)池帶并排串聯(lian)連(lian)接(jie)(jie)用(yong)(yong)連(lian)接(jie)(jie)片。

例如：HF18/07/49表示(shi)方形(xing)鎳氫電池寬(kuan)為18mm，厚(hou)度(du)為7mm，高(gao)度(du)為49mm。

KRMT33/62HH表示鎳鎘電池放電倍率在0.5C-3.5之間(jian)，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(dian)池(chi)標識組成：3個字母(mu)后跟5個數(shu)字圓柱形或6個方(fang)形數(shu)字。

2、第一個字(zi)母表(biao)示電(dian)池的(de)負極材料：I表(biao)示有內置電(dian)池的(de)鋰離子，L表(biao)示鋰金(jin)屬電(dian)極或(huo)鋰合金(jin)電(dian)極。

3、第(di)二(er)個字母表(biao)示電(dian)(dian)(dian)池的(de)正極材料：C基于(yu)鈷的(de)電(dian)(dian)(dian)極，N基于(yu)鎳(nie)的(de)電(dian)(dian)(dian)極，M基于(yu)錳的(de)電(dian)(dian)(dian)極，V基于(yu)釩的(de)電(dian)(dian)(dian)極。

4、第三個字母表示(shi)電池(chi)的形狀：R表示(shi)圓(yuan)柱形電池(chi)，L表示(shi)方形電池(chi)。

5、數字(zi)圓柱形(xing)電(dian)池(chi)(chi)5個數字(zi)分(fen)別表示電(dian)池(chi)(chi)的直徑(jing)和高度(du)(du)(du)(du)，直徑(jing)的單(dan)位(wei)為毫(hao)米(mi)(mi)，高度(du)(du)(du)(du)的單(dan)位(wei)為十(shi)(shi)分(fen)之(zhi)(zhi)一(yi)毫(hao)米(mi)(mi)。直徑(jing)或(huo)高度(du)(du)(du)(du)任(ren)一(yi)尺(chi)寸(cun)(cun)大(da)于(yu)或(huo)等于(yu)100mm時，兩(liang)個尺(chi)寸(cun)(cun)之(zhi)(zhi)間(jian)應(ying)加(jia)一(yi)條(tiao)斜(xie)(xie)線。方型電(dian)池(chi)(chi)6個數字(zi)分(fen)別表示電(dian)池(chi)(chi)的厚度(du)(du)(du)(du)寬度(du)(du)(du)(du)和高度(du)(du)(du)(du)，單(dan)位(wei)毫(hao)米(mi)(mi)三個尺(chi)寸(cun)(cun)任(ren)一(yi)個大(da)于(yu)或(huo)等于(yu)100mm時尺(chi)寸(cun)(cun)之(zhi)(zhi)間(jian)應(ying)加(jia)斜(xie)(xie)線，三個尺(chi)寸(cun)(cun)中若有任(ren)一(yi)小(xiao)于(yu)1mm，則在此(ci)尺(chi)寸(cun)(cun)前加(jia)字(zi)母t此(ci)尺(chi)寸(cun)(cun)單(dan)位(wei)為十(shi)(shi)分(fen)之(zhi)(zhi)一(yi)毫(hao)米(mi)(mi)。