可充電電池工作原理

先說說電池的(de)放(fang)電過程，電池就是把化學能(neng)轉化為電能(neng)的(de)裝置。

以鋅(xin)銅(tong)原電(dian)池(chi)(chi)電(dian)池(chi)(chi)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）

總式：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑

這就(jiu)是電池的放電過程（活性不同的兩種物質之間電子的轉移(yi)）。

發生條件

①活(huo)潑性不同(tong)的(de)兩個電極（金屬與金屬或石(shi)墨或不溶(rong)性的(de)金屬氧化物）；

②兩(liang)電(dian)極浸入電(dian)解質溶液且導(dao)線(xian)連接或(huo)直(zhi)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(qiang)）

陰離子：

除Au 、Pt外的金屬做(zuo)電(dian)極放(fang)電(dian)能力>；陰(yin)離子。即(ji)：

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(shang)邊(bian)的(de)放(fang)電過程逆(ni)轉。

以鉛(qian)蓄電池為例：

鉛蓄(xu)(xu)電(dian)池是(shi)首先制造出的實用蓄(xu)(xu)電(dian)池。其原(yuan)理(li)如下：

把(ba)A、B兩(liang)塊鉛板插入硫(liu)酸(suan)溶(rong)液中，鉛于硫(liu)酸(suan)作(zuo)用的結果，使(shi)A、B兩(liang)塊鉛板上形成硫(liu)酸(suan)鉛，溶(rong)液中也被硫(liu)酸(suan)鉛飽和(he)，這是還沒有電(dian)勢(shi)，給蓄電(dian)池(chi)充(chong)電(dian)時(shi)，在兩(liang)極上發生的化(hua)學(xue)反應如下：

A;PbSO4+2H2O - 2e-→PbO2+H2SO4+2H+;

B:PbSO4+2e-→Pb+SO42-;

可以看出(chu)，充電后，A板上的PbO2成(cheng)為(wei)正極， B板上Pb成(cheng)為(wei)負極。放電時，兩極發(fa)生的反應(ying)如下：

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

負極：Pb+SO42-→PbSO4+2e-;

放電時(shi)發生(sheng)反應恰為充(chong)電的(de)逆(ni)過程(cheng)。充(chong)電時(shi)，最高電動勢(shi)為2.2V。放電時(shi)，電動勢(shi)逐(zhu)漸降低(di)，低(di)到1.8V時(shi)必須充(chong)電，否則會損壞極板。

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可充電電池所用材料

鉛酸蓄電池正(zheng)極板(ban)上的(de)活性物質(zhi)是二氧化(hua)鉛(qian)，極板(ban)上的(de)活性物質(zhi)為海綿狀純(chun)鉛(qian)，電解液(ye)為一(yi)定濃度的(de)硫酸溶(rong)液(ye)，極板(ban)間的(de)電動勢約(yue)2V。

鎳(nie)(nie)鎘電(dian)池正極板上(shang)的(de)(de)(de)活性物(wu)為(wei)氧(yang)化鎳(nie)(nie)粉(fen)，負極板上(shang)的(de)(de)(de)活性物(wu)質為(wei)氧(yang)化鎘粉(fen)，活性物(wu)質分別包在穿孔(kong)鋼帶中(zhong)，加壓成(cheng)型(xing)后即成(cheng)為(wei)電(dian)池的(de)(de)(de)正負極板。電(dian)解液通常用氫氧(yang)化鉀溶液，電(dian)池的(de)(de)(de)開路(lu)電(dian)壓為(wei)1.2V。

鎳金(jin)屬氫電(dian)池(chi)正(zheng)極板材料(liao)為(wei)氧(yang)化鎳粉，負極板材料(liao)為(wei)吸氫合(he)金(jin)，電(dian)解液(ye)氫氧(yang)化鉀(jia)溶液(ye)。電(dian)池(chi)的開(kai)路(lu)電(dian)壓為(wei)1.2V。

鋰離子電池用LiCoO2復合金(jin)屬氧化(hua)物在鋁(lv)板上形成陽(yang)極，用鋰碳化(hua)合物在銅板形成陰極，極板間有亞微(wei)米級微(wei)孔的聚(ju)烯烴(jing)薄膜隔板，電解液為(wei)(wei)有機溶劑(ji)，開(kai)路電壓為(wei)(wei)3.6V。

鋰聚合物電(dian)(dian)是(shi)鋰離(li)子(zi)電(dian)(dian)池(chi)的改良型，沒(mei)有電(dian)(dian)池(chi)液，改用聚合物電(dian)(dian)解質，比離(li)子(zi)電(dian)(dian)池(chi)穩定，開路電(dian)(dian)壓3.6V。

可充電電池常用參數

電(dian)(dian)池(chi)容量(liang)代(dai)表(biao)(biao)電(dian)(dian)池(chi)可以(yi)(yi)存(cun)放多少電(dian)(dian)量(liang)，我(wo)們(men)在電(dian)(dian)池(chi)外包裝上看到的數字一般就指電(dian)(dian)池(chi)容量(liang)標識。用(yong)單位(wei)安時(shi)或毫安時(shi)表(biao)(biao)示。它是(shi)一個(ge)復合(he)單位(wei)，由電(dian)(dian)流(liu)單位(wei)和時(shi)間(jian)單位(wei)乘積構成，代(dai)表(biao)(biao)電(dian)(dian)池(chi)在恒定電(dian)(dian)流(liu)下持(chi)續放電(dian)(dian)的能力。一節充滿電(dian)(dian)的電(dian)(dian)池(chi)用(yong)200mA電(dian)(dian)流(liu)放電(dian)(dian)可以(yi)(yi)持(chi)續10小時(shi)，將電(dian)(dian)流(liu)與時(shi)間(jian)相乘我(wo)們(men)就可以(yi)(yi)得到這節電(dian)(dian)池(chi)的容量(liang)是(shi)2000mA.H。如果將它用(yong)400mA放電(dian)(dian)，則可用(yong)時(shi)間(jian)為(wei)5小時(shi)。

能量(liang)密度：單位(wei)體(ti)(ti)積或單位(wei)重量(liang)內所包含(han)的(de)(de)電(dian)能容量(liang)，對于(yu)同樣的(de)(de)電(dian)量(liang)要求(qiu)，能量(liang)密度高的(de)(de)電(dian)池(chi)，體(ti)(ti)積可以更小，重量(liang)可以更輕。

C電(dian)(dian)流(liu)：是指在一小時內將充滿(man)的(de)電(dian)(dian)池放(fang)電(dian)(dian)完畢或(huo)是將用盡的(de)電(dian)(dian)池充滿(man)的(de)電(dian)(dian)流(liu)大(da)小。其實也就(jiu)是安時容量的(de)數值大(da)小。1800mA.容量的(de)電(dian)(dian)池，C電(dian)(dian)流(liu)就(jiu)是1800mA。2000mA.容量的(de)電(dian)(dian)池，C電(dian)(dian)流(liu)就(jiu)是2000mA。

開路電壓：指電池兩極(ji)之間的電位差。

記(ji)憶(yi)效應：新的(de)(de)電(dian)池，其電(dian)極材(cai)料的(de)(de)晶粒細小，可以得到最大的(de)(de)電(dian)極表面(mian)積(ji)。因(yin)為使(shi)用(yong)而使(shi)電(dian)池內容物產生結晶，晶體化形成后，晶粒增(zeng)大,也稱作(鈍化)，減(jian)小了可用(yong)電(dian)極面(mian)積(ji)，而且長大的(de)(de)晶粒會造成自放電(dian)增(zeng)大，使(shi)電(dian)池容量降低(di)，性能(neng)受損。這就是記(ji)憶(yi)效應。記(ji)憶(yi)效應發生的(de)(de)原因(yin)是由于電(dian)池重(zhong)復的(de)(de)部分充電(dian)與(yu)放電(dian)不完全所致。

自(zi)放(fang)電(dian)率：充電(dian)后的(de)電(dian)池(chi)，即使(shi)在不使(shi)用的(de)情況下，也會(hui)自(zi)己逐(zhu)漸失(shi)去電(dian)量(liang)，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：500次

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

充電(dian)溫度(du)為：0度(du)～45度(du)

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(chong)電溫度為：10度～45度

備(bei)注：目前國產5號電池(chi)最高容量(liang)是3000mAh左右。

3、鋰離子（Li-lon）

電壓：3.6V

使用(yong)壽(shou)命為：500次

放(fang)電溫度為：-20度～60度

充電溫(wen)度(du)為：0度(du)～45度(du)

備注：重量(liang)比鎳(nie)氫電池(chi)輕(qing)30%～40%，容量(liang)高出(chu)鎳(nie)氫電池(chi)60%以上。但是不耐過(guo)(guo)充(chong)，如果過(guo)(guo)充(chong)會(hui)造成溫度過(guo)(guo)高而破壞結(jie)構=>爆(bao)炸(zha)。

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(du)為：0度(du)～45度(du)

備注(zhu)：鋰電的(de)改(gai)良(liang)型(xing)，沒有電池(chi)液，而(er)改(gai)用聚(ju)合物電解質，可(ke)以做成各種形狀，比鋰電池(chi)穩定。

5、鉛酸電池

電壓：12V

使用壽命為：200～300次

放(fang)電溫度為(wei)：0度～45度

充電溫度為：0度～45度

備注(zhu)：就是(shi)一般車用(yong)電瓶（它是(shi)以6個2V串聯成12V的(de)），免(mian)加水的(de)電池使用(yong)壽命(ming)長(chang)達10年，但體積和容量是(shi)最大(da)的(de)。

可充電電池特征

鎳鎘(ge)：有記(ji)憶效應(ying)，容量小。

鎳氫：記(ji)憶效應小，容量大(da)。

鋰離子(zi)：無記(ji)憶效應，身薄，容(rong)量(liang)(liang)大(da)。因電(dian)極材料不同，電(dian)動勢為3.6V、3.7V兩種。鋰電(dian)池的性能是現(xian)有各類電(dian)池中最好的一(yi)種，體(ti)積小、重量(liang)(liang)輕、容(rong)量(liang)(liang)大(da)。廣泛用于數(shu)碼相機、筆記(ji)本(ben)電(dian)腦、移動電(dian)話等電(dian)子(zi)產品中。

鉛蓄(xu)：電(dian)動勢約(yue)為12V，鉛蓄(xu)電(dian)池可以反復(fu)充電(dian)使用，電(dian)解(jie)液(ye)是硫酸溶液(ye)，內阻(zu)很小，廣泛用于汽車、摩(mo)托車中。

鐵(tie)鋰(li)：電力(li)更足，更安全，也更輕(qing)，未來電動車的主要發展方(fang)向。

一(yi)般，同(tong)種(zhong)類型的(de)充電(dian)電(dian)池(chi)，容(rong)量(liang)越大(da)，體(ti)積越大(da)，重量(liang)也較(jiao)大(da)。

可充電電池標識方法

根(gen)據IEC標準(zhun)鎳鎘、鎳氫電池的標識由(you)5部分組成：

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

2、電池(chi)尺寸資料：包括圓(yuan)形電池(chi)的直徑高度(du)、方型(xing)電池(chi)的高度(du)，寬度(du)厚度(du)數值之間(jian)用(yong)斜杠(gang)隔(ge)開(kai)單(dan)位mm。

3、放電(dian)特性符號：

L表示(shi)適宜(yi)放電電流倍率在(zai)0.5C以內；

M表示適宜放電(dian)電(dian)流倍率(lv)在(zai)0.5-3.5C以內；

H表(biao)示適宜放電電流倍率在(zai)3.5-7.0C以(yi)內；

X表示(shi)電池能在7C-15C高倍率的(de)放電電流下工作(zuo)。

4、高(gao)溫電池符號：用T表示

5、電(dian)池連(lian)(lian)(lian)接(jie)(jie)片(pian)(pian)(pian)表(biao)示(shi)：CF代表(biao)無連(lian)(lian)(lian)接(jie)(jie)片(pian)(pian)(pian)，HH表(biao)示(shi)電(dian)池拉狀串(chuan)聯(lian)(lian)連(lian)(lian)(lian)接(jie)(jie)片(pian)(pian)(pian)用(yong)的連(lian)(lian)(lian)接(jie)(jie)片(pian)(pian)(pian)，HB表(biao)示(shi)電(dian)池帶并排串(chuan)聯(lian)(lian)連(lian)(lian)(lian)接(jie)(jie)用(yong)連(lian)(lian)(lian)接(jie)(jie)片(pian)(pian)(pian)。

例(li)如：HF18/07/49表示方(fang)形鎳氫(qing)電池寬為18mm，厚度為7mm，高度為49mm。

KRMT33/62HH表示鎳鎘電(dian)池(chi)放電(dian)倍率在0.5C-3.5之(zhi)間，高溫(wen)系列單體電(dian)池(chi)無(wu)連接片(pian)，直徑(jing)33mm，高度為(wei)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(zi)(zi)母后跟5個數字(zi)(zi)圓柱形或(huo)6個方形數字(zi)(zi)。

2、第一(yi)個字母(mu)表示(shi)電池的(de)負(fu)極(ji)材料：I表示(shi)有內(nei)置電池的(de)鋰(li)離子，L表示(shi)鋰(li)金(jin)(jin)屬電極(ji)或鋰(li)合金(jin)(jin)電極(ji)。

3、第二個字母表示電(dian)池的(de)正極(ji)(ji)(ji)材料：C基(ji)于(yu)鈷的(de)電(dian)極(ji)(ji)(ji)，N基(ji)于(yu)鎳的(de)電(dian)極(ji)(ji)(ji)，M基(ji)于(yu)錳的(de)電(dian)極(ji)(ji)(ji)，V基(ji)于(yu)釩的(de)電(dian)極(ji)(ji)(ji)。

4、第(di)三個字(zi)母表示電池(chi)(chi)的(de)形(xing)狀：R表示圓柱形(xing)電池(chi)(chi)，L表示方形(xing)電池(chi)(chi)。

5、數字圓柱形電(dian)(dian)(dian)池5個數字分(fen)別(bie)表示電(dian)(dian)(dian)池的直(zhi)(zhi)徑和(he)高度(du)(du)，直(zhi)(zhi)徑的單(dan)(dan)位(wei)為毫米(mi)，高度(du)(du)的單(dan)(dan)位(wei)為十分(fen)之(zhi)一(yi)毫米(mi)。直(zhi)(zhi)徑或(huo)高度(du)(du)任(ren)一(yi)尺(chi)寸(cun)大于或(huo)等(deng)于100mm時(shi)，兩(liang)個尺(chi)寸(cun)之(zhi)間應加一(yi)條斜(xie)(xie)線。方型電(dian)(dian)(dian)池6個數字分(fen)別(bie)表示電(dian)(dian)(dian)池的厚(hou)度(du)(du)寬(kuan)度(du)(du)和(he)高度(du)(du)，單(dan)(dan)位(wei)毫米(mi)三個尺(chi)寸(cun)任(ren)一(yi)個大于或(huo)等(deng)于100mm時(shi)尺(chi)寸(cun)之(zhi)間應加斜(xie)(xie)線，三個尺(chi)寸(cun)中若有任(ren)一(yi)小于1mm，則在此尺(chi)寸(cun)前(qian)加字母t此尺(chi)寸(cun)單(dan)(dan)位(wei)為十分(fen)之(zhi)一(yi)毫米(mi)。