可充電電池工作原理

先說(shuo)說(shuo)電池的放電過(guo)程，電池就是把化學能(neng)轉化為電能(neng)的裝置。

以鋅銅原(yuan)電(dian)池電(dian)池為(wei)例(li)：

┏ 鋅片：Zn – 2e- = Zn2+ 氧化(hua)反(fan)應（負極(ji)）

e-

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

總式(shi)：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑

這就是電(dian)(dian)(dian)池的(de)放(fang)電(dian)(dian)(dian)過(guo)程（活性不同(tong)的(de)兩(liang)種物質之間電(dian)(dian)(dian)子(zi)的(de)轉移(yi)）。

發生條件

①活潑性不(bu)同的兩個電極（金(jin)屬(shu)與(yu)金(jin)屬(shu)或(huo)石(shi)墨或(huo)不(bu)溶性的金(jin)屬(shu)氧(yang)化物(wu)）；

②兩電極浸入電解質溶液(ye)且導線(xian)連接(jie)或直(zhi)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能力依次增強）

陰離子：

除Au 、Pt外(wai)的金屬做電極放電能力>；陰離子。即：

Zn、 Fe… Cu 、 Hg 、 Ag >S2－、I － 、

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

充電過程

充(chong)電(dian)就是讓在(zai)上邊的放電(dian)過(guo)程逆轉。

以鉛(qian)蓄電(dian)池為例(li)：

鉛(qian)蓄電(dian)池是首先制造出的實用蓄電(dian)池。其原(yuan)理如下：

把A、B兩塊鉛(qian)(qian)板(ban)插入硫(liu)酸(suan)溶液中，鉛(qian)(qian)于(yu)硫(liu)酸(suan)作用的結果，使A、B兩塊鉛(qian)(qian)板(ban)上形成硫(liu)酸(suan)鉛(qian)(qian)，溶液中也被硫(liu)酸(suan)鉛(qian)(qian)飽和(he)，這是還沒有(you)電勢，給蓄電池充(chong)電時(shi)，在(zai)兩極(ji)上發(fa)生的化學反應如下：

A;PbSO4+2H2O - 2e-→PbO2+H2SO4+2H+;

B:PbSO4+2e-→Pb+SO42-;

可以(yi)看出，充電(dian)后(hou)，A板上的PbO2成為(wei)正極， B板上Pb成為(wei)負極。放電(dian)時，兩(liang)極發生的反應如下(xia)：

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

負極：Pb+SO42-→PbSO4+2e-;

放(fang)電時(shi)(shi)發(fa)生反應恰為(wei)充電的逆過程(cheng)。充電時(shi)(shi)，最(zui)高電動勢為(wei)2.2V。放(fang)電時(shi)(shi)，電動勢逐漸降低，低到1.8V時(shi)(shi)必須充電，否則會損壞極(ji)板。

該圖片由注冊用戶"中華小當家"提供，版權聲明反饋

可充電電池所用材料

鉛酸蓄電池正極(ji)(ji)板上(shang)(shang)的(de)活性物(wu)質是(shi)二氧化(hua)鉛，極(ji)(ji)板上(shang)(shang)的(de)活性物(wu)質為(wei)海綿狀純鉛，電(dian)解液為(wei)一定(ding)濃度的(de)硫酸溶液，極(ji)(ji)板間的(de)電(dian)動(dong)勢(shi)約2V。

鎳鎘(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)正(zheng)極板上的(de)活性物(wu)為(wei)氧化鎳粉(fen)，負極板上的(de)活性物(wu)質為(wei)氧化鎘(ge)粉(fen)，活性物(wu)質分別包在穿孔鋼帶中，加壓(ya)成型后即成為(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)正(zheng)負極板。電(dian)(dian)(dian)(dian)解液(ye)通常(chang)用氫氧化鉀溶液(ye)，電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)開路電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)為(wei)1.2V。

鎳(nie)金屬氫(qing)電(dian)池(chi)正極(ji)板材(cai)料(liao)為氧化(hua)鎳(nie)粉，負極(ji)板材(cai)料(liao)為吸(xi)氫(qing)合金，電(dian)解液氫(qing)氧化(hua)鉀溶液。電(dian)池(chi)的開(kai)路電(dian)壓為1.2V。

鋰離子電(dian)池用LiCoO2復合(he)金屬氧化(hua)物在(zai)鋁板(ban)上(shang)形(xing)成陽極，用鋰碳化(hua)合(he)物在(zai)銅板(ban)形(xing)成陰(yin)極，極板(ban)間有(you)亞(ya)微(wei)米(mi)級(ji)微(wei)孔的聚(ju)烯烴薄膜隔板(ban)，電(dian)解液為有(you)機溶(rong)劑，開路電(dian)壓為3.6V。

鋰(li)聚合(he)物電(dian)(dian)(dian)是鋰(li)離子電(dian)(dian)(dian)池的改良型，沒有電(dian)(dian)(dian)池液(ye)，改用聚合(he)物電(dian)(dian)(dian)解(jie)質，比離子電(dian)(dian)(dian)池穩定，開路電(dian)(dian)(dian)壓3.6V。

可充電電池常用參數

電(dian)(dian)池容量代表電(dian)(dian)池可(ke)以(yi)存(cun)放多少電(dian)(dian)量，我(wo)們在電(dian)(dian)池外(wai)包(bao)裝上看到的數字(zi)一般就指電(dian)(dian)池容量標識(shi)。用(yong)單(dan)(dan)位安時(shi)或毫安時(shi)表示。它是一個(ge)復(fu)合單(dan)(dan)位，由電(dian)(dian)流(liu)單(dan)(dan)位和時(shi)間單(dan)(dan)位乘積(ji)構成，代表電(dian)(dian)池在恒定電(dian)(dian)流(liu)下持續(xu)放電(dian)(dian)的能力。一節充滿電(dian)(dian)的電(dian)(dian)池用(yong)200mA電(dian)(dian)流(liu)放電(dian)(dian)可(ke)以(yi)持續(xu)10小(xiao)時(shi)，將(jiang)電(dian)(dian)流(liu)與時(shi)間相乘我(wo)們就可(ke)以(yi)得到這節電(dian)(dian)池的容量是2000mA.H。如(ru)果將(jiang)它用(yong)400mA放電(dian)(dian)，則(ze)可(ke)用(yong)時(shi)間為(wei)5小(xiao)時(shi)。

能量(liang)密度：單位體積或單位重量(liang)內所包含的電能容(rong)量(liang)，對于同(tong)樣的電量(liang)要求(qiu)，能量(liang)密度高的電池，體積可以更(geng)小，重量(liang)可以更(geng)輕。

C電(dian)流：是(shi)(shi)(shi)指(zhi)在一小(xiao)時(shi)內(nei)將(jiang)(jiang)充滿(man)(man)的(de)電(dian)池(chi)(chi)放電(dian)完(wan)畢(bi)或是(shi)(shi)(shi)將(jiang)(jiang)用盡(jin)的(de)電(dian)池(chi)(chi)充滿(man)(man)的(de)電(dian)流大(da)小(xiao)。其實(shi)也(ye)就(jiu)是(shi)(shi)(shi)安時(shi)容(rong)量(liang)的(de)數值大(da)小(xiao)。1800mA.容(rong)量(liang)的(de)電(dian)池(chi)(chi)，C電(dian)流就(jiu)是(shi)(shi)(shi)1800mA。2000mA.容(rong)量(liang)的(de)電(dian)池(chi)(chi)，C電(dian)流就(jiu)是(shi)(shi)(shi)2000mA。

開路電(dian)壓：指電(dian)池兩極之間的電(dian)位差。

記憶效(xiao)應(ying)：新的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)池，其電(dian)(dian)(dian)(dian)極材料的(de)晶(jing)粒(li)細(xi)小(xiao)，可以得到最(zui)大的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)極表面積(ji)(ji)。因為使(shi)用而使(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池內(nei)容物產生結晶(jing)，晶(jing)體化形成(cheng)后，晶(jing)粒(li)增大,也稱作(鈍化)，減小(xiao)了可用電(dian)(dian)(dian)(dian)極面積(ji)(ji)，而且長大的(de)晶(jing)粒(li)會造(zao)成(cheng)自放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)增大，使(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池容量降(jiang)低，性能受損。這(zhe)就(jiu)是記憶效(xiao)應(ying)。記憶效(xiao)應(ying)發生的(de)原因是由(you)于電(dian)(dian)(dian)(dian)池重復(fu)的(de)部分充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)與放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)不完全所致。

自(zi)(zi)放電率：充電后的電池，即使(shi)在(zai)不使(shi)用的情(qing)況下，也(ye)會自(zi)(zi)己(ji)逐漸失去電量，一般溫(wen)度越(yue)高，自(zi)(zi)放電越(yue)顯著。

可充電電池種類

1、鎳鎘 （Ni-Cd）

電壓：1.2V

使用(yong)壽命(ming)為：500次

放(fang)電溫度(du)為：-20度(du)～60度(du)

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

放電溫度為(wei)：-10度～45度

充電(dian)溫度為：10度～45度

備注：目前國產(chan)5號電池最高(gao)容量(liang)是3000mAh左右(you)。

3、鋰離子（Li-lon）

電壓：3.6V

使用壽命(ming)為(wei)：500次

放(fang)電溫(wen)度為：-20度～60度

充電溫(wen)度為：0度～45度

備注(zhu)：重量比鎳氫電池(chi)輕30%～40%，容量高(gao)出(chu)鎳氫電池(chi)60%以(yi)上。但是不(bu)耐過充，如果過充會(hui)造成溫(wen)度過高(gao)而破壞結(jie)構(gou)=>爆炸。

4、鋰聚合物

電壓：3.7V

使用壽命為：500次

放電溫度(du)為(wei)：-20度(du)～60度(du)

充電溫度(du)為(wei)：0度(du)～45度(du)

備注：鋰(li)電(dian)(dian)的改良型，沒有(you)電(dian)(dian)池液，而改用聚合物電(dian)(dian)解質，可以做成(cheng)各種形狀，比鋰(li)電(dian)(dian)池穩定。

5、鉛酸電池

電壓：12V

使用壽命(ming)為(wei)：200～300次

放電溫度為：0度～45度

充電溫度為(wei)：0度～45度

備注：就是(shi)一般車用電瓶（它是(shi)以6個2V串聯成12V的），免加水的電池(chi)使用壽(shou)命長(chang)達(da)10年，但(dan)體積和容量是(shi)最大的。

可充電電池特征

鎳鎘：有記憶效應，容量小。

鎳(nie)氫(qing)：記憶效應(ying)小，容量大(da)。

鋰(li)離子：無記憶效應(ying)，身薄(bo)，容(rong)量大(da)。因電(dian)(dian)極材料不(bu)同(tong)，電(dian)(dian)動勢為3.6V、3.7V兩種(zhong)。鋰(li)電(dian)(dian)池的性能(neng)是現有各類電(dian)(dian)池中(zhong)最(zui)好的一種(zhong)，體積小、重量輕(qing)、容(rong)量大(da)。廣泛(fan)用于數碼相機(ji)、筆記本電(dian)(dian)腦、移動電(dian)(dian)話(hua)等(deng)電(dian)(dian)子產品中(zhong)。

鉛蓄：電(dian)動(dong)勢約為12V，鉛蓄電(dian)池可以反復充電(dian)使用，電(dian)解(jie)液是硫酸溶液，內阻很(hen)小，廣泛用于汽車、摩(mo)托車中。

鐵鋰：電力更足，更安全(quan)，也更輕(qing)，未來(lai)電動車的主要發展方向。

一般，同種類型的充電電池，容量(liang)越大，體積(ji)越大，重量(liang)也較大。

可充電電池標識方法

根據IEC標(biao)準鎳鎘、鎳氫(qing)電池的(de)標(biao)識由5部分組成：

1、電(dian)(dian)池(chi)種類：KR表示鎳(nie)鎘電(dian)(dian)池(chi)，HF表示鎳(nie)氫(qing)電(dian)(dian)池(chi)，HR表示型鎳(nie)氫(qing)電(dian)(dian)池(chi)。

2、電(dian)池(chi)尺寸資(zi)料：包(bao)括圓形電(dian)池(chi)的(de)直徑高度(du)(du)、方型(xing)電(dian)池(chi)的(de)高度(du)(du)，寬度(du)(du)厚(hou)度(du)(du)數值之(zhi)間用(yong)斜杠隔開單位mm。

3、放電特(te)性符(fu)號：

L表(biao)示適宜放電(dian)電(dian)流(liu)倍(bei)率在0.5C以內；

M表示(shi)適宜放電電流(liu)倍(bei)率在(zai)0.5-3.5C以內；

H表示(shi)適宜(yi)放電電流倍率在3.5-7.0C以內；

X表示電池能在(zai)7C-15C高倍率的放電電流下工作。

4、高溫電池符號(hao)：用T表(biao)示

5、電池連接(jie)片(pian)(pian)表(biao)(biao)(biao)示：CF代表(biao)(biao)(biao)無連接(jie)片(pian)(pian)，HH表(biao)(biao)(biao)示電池拉狀串(chuan)聯(lian)連接(jie)片(pian)(pian)用的連接(jie)片(pian)(pian)，HB表(biao)(biao)(biao)示電池帶并排串(chuan)聯(lian)連接(jie)用連接(jie)片(pian)(pian)。

例如：HF18/07/49表示方形鎳氫電池寬為18mm，厚度(du)為7mm，高(gao)度(du)為49mm。

KRMT33/62HH表示鎳鎘電池放電倍率在(zai)0.5C-3.5之間，高(gao)溫(wen)系列單(dan)體(ti)電池無連接(jie)片，直徑33mm，高(gao)度為(wei)62mm。

根據IEC61960標準二次鋰電池的標識如下:

1、電(dian)池標識組成(cheng)：3個字(zi)母后(hou)跟(gen)5個數字(zi)圓柱形(xing)或6個方形(xing)數字(zi)。

2、第(di)一(yi)個字母表示電(dian)池(chi)的負極材料：I表示有(you)內置電(dian)池(chi)的鋰(li)離子(zi)，L表示鋰(li)金屬電(dian)極或鋰(li)合金電(dian)極。

3、第(di)二個字(zi)母表示電(dian)(dian)池的正極(ji)(ji)材(cai)料：C基于(yu)鈷的電(dian)(dian)極(ji)(ji)，N基于(yu)鎳的電(dian)(dian)極(ji)(ji)，M基于(yu)錳(meng)的電(dian)(dian)極(ji)(ji)，V基于(yu)釩的電(dian)(dian)極(ji)(ji)。

4、第三個字母(mu)表示(shi)電池的(de)形狀：R表示(shi)圓柱(zhu)形電池，L表示(shi)方形電池。

5、數(shu)字(zi)(zi)圓柱形電池5個數(shu)字(zi)(zi)分(fen)別(bie)表(biao)示電池的(de)直(zhi)徑(jing)和高(gao)(gao)度(du)，直(zhi)徑(jing)的(de)單(dan)位(wei)(wei)為毫(hao)(hao)米，高(gao)(gao)度(du)的(de)單(dan)位(wei)(wei)為十分(fen)之(zhi)一(yi)(yi)毫(hao)(hao)米。直(zhi)徑(jing)或高(gao)(gao)度(du)任一(yi)(yi)尺寸(cun)大(da)于或等于100mm時，兩個尺寸(cun)之(zhi)間應(ying)加一(yi)(yi)條斜線(xian)。方型電池6個數(shu)字(zi)(zi)分(fen)別(bie)表(biao)示電池的(de)厚度(du)寬度(du)和高(gao)(gao)度(du)，單(dan)位(wei)(wei)毫(hao)(hao)米三個尺寸(cun)任一(yi)(yi)個大(da)于或等于100mm時尺寸(cun)之(zhi)間應(ying)加斜線(xian)，三個尺寸(cun)中若有任一(yi)(yi)小于1mm，則在此(ci)尺寸(cun)前加字(zi)(zi)母t此(ci)尺寸(cun)單(dan)位(wei)(wei)為十分(fen)之(zhi)一(yi)(yi)毫(hao)(hao)米。