電池專業(yè)知識(shí)

1、電池專業(yè)知識(shí) 浙江凱恩電池有限公司浙江凱恩電池有限公司 品保部品保部- -陳靖陳靖 2 目錄目錄 1. 電池發(fā)展趨勢(shì)簡(jiǎn)介 2. 電池分類 3. 工作原理 4. 電池制造流程 5. 電池術(shù)語(yǔ) 6. 電池命名原則 7. 電池應(yīng)用 3 電池發(fā)展趨勢(shì)簡(jiǎn)介電池發(fā)展趨勢(shì)簡(jiǎn)介 目前全球各類電池年消耗量在700億節(jié)以上， 預(yù)計(jì)到2015年將達(dá)到1500億節(jié)。目前全球估計(jì) 人年均使用電池為12節(jié)左右，其中發(fā)達(dá)國(guó)家人 均年用量約在25節(jié)左右，發(fā)展中國(guó)家年人均用 量在5-10節(jié)左右，2005年中國(guó)電池人均年消耗 電池估計(jì)為10-15節(jié)左右。其中2005年全球二次 電池消耗量約為200-250億節(jié)，預(yù)計(jì)到2010年二

2、 次電池的年消耗量至少達(dá)到將達(dá)到年300億節(jié)， 2015年將達(dá)到700億節(jié) ，市場(chǎng)非常巨大。 4 商品化的二次電池通常有：鉛酸電池、鎳 鎘電池、鎳氫電池、二次鋰離子電池，由于世界 各國(guó)對(duì)環(huán)保意識(shí)的不斷加強(qiáng)，傳統(tǒng)的鉛酸及鎳鎘 二次電池因?qū)Νh(huán)境的污染，容量的記憶效應(yīng)等原 因已日益顯出其弊病，（歐盟等發(fā)達(dá)國(guó)家已規(guī)定， 禁止鎳鎘電池的生產(chǎn)和使用），而鎳氫電池和鋰 離子電池因其具有容量高，循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)污染 等優(yōu)點(diǎn)正成為二次電池的發(fā)展方向，預(yù)計(jì)在五年 內(nèi)鎳氫電池將絕大部分取代原來(lái)的鉛酸和鎳鎘電 池的市場(chǎng)，而傳統(tǒng)的鋰離子二次電池由于安全性 能方面的負(fù)面影響而全力向軟包裝液態(tài)鋰離子方 向快速發(fā)展，因此，預(yù)計(jì)

3、在十年內(nèi)，在二次電池 市場(chǎng)將出現(xiàn)鎳氫和鋰離子電池聯(lián)合分割二次電池 行業(yè)的局面。 5 按工作性質(zhì)按工作性質(zhì)： a. 一次電池一次電池 該種電池又稱原電池，如果原電池中電解質(zhì)該種電池又稱原電池，如果原電池中電解質(zhì) 不流動(dòng)，則不流動(dòng)，則 稱為干電池。由于電池反應(yīng)本身不可逆或可逆反應(yīng)很難進(jìn)行，稱為干電池。由于電池反應(yīng)本身不可逆或可逆反應(yīng)很難進(jìn)行， 電池放電后不能充電再用。電池放電后不能充電再用。 (如如:鋅鋅-錳干電池錳干電池,鎘鎘-汞電池汞電池,鋅鋅-銀銀 電池電池) b. 二次電池二次電池 習(xí)慣上又稱蓄電池，即充放電能反復(fù)多次循環(huán)使用的一習(xí)慣上又稱蓄電池，即充放電能反復(fù)多次循環(huán)使用的一 類電池。類

4、電池。 電池分類電池分類 6 項(xiàng)目 鎳鎘電池 鎳氫電池鋰電池 負(fù)載能力最強(qiáng)好一般 電池保養(yǎng)需經(jīng)常保養(yǎng)尚可最容易 續(xù)航能力差較長(zhǎng)久 有無(wú)污染有無(wú)無(wú) 幾種常見二次充電電池比較幾種常見二次充電電池比較 7 工作原理工作原理 電池是一種能量轉(zhuǎn)化裝置。放電時(shí)，電池是一種能量轉(zhuǎn)化裝置。放電時(shí)，化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)變 為為電能電能；充電時(shí)，；充電時(shí)，電能電能轉(zhuǎn)換為轉(zhuǎn)換為化學(xué)能化學(xué)能貯存起來(lái)。一次貯存起來(lái)。一次 電池的反應(yīng)是電池的反應(yīng)是不可逆不可逆的；二次電池的反應(yīng)是的；二次電池的反應(yīng)是可逆可逆的。的。 鎳氫電池和同體積的鎳鎘電池相比，容量增加一倍，充放電循環(huán)壽鎳氫電池和同體積的鎳鎘電池相比，容量增加一倍，充放

5、電循環(huán)壽 命也較長(zhǎng)，并且無(wú)記憶效應(yīng)。鎳氫電池正極的活性物質(zhì)為命也較長(zhǎng)，并且無(wú)記憶效應(yīng)。鎳氫電池正極的活性物質(zhì)為NiOOH（放電（放電 時(shí)）和時(shí)）和Ni(OH)2(充電時(shí)充電時(shí))，負(fù)極板的活性物質(zhì)為，負(fù)極板的活性物質(zhì)為H2（放電時(shí)）和（放電時(shí)）和H2O（充（充 電時(shí)），電解液采用電時(shí)），電解液采用30%的氫氧化鉀溶液，充放電時(shí)的電化學(xué)反應(yīng)如下：的氫氧化鉀溶液，充放電時(shí)的電化學(xué)反應(yīng)如下： 充電充電 正極正極 Ni(OH)2+OH- -e NiOOH+H2O 放電放電 充電充電 負(fù)極負(fù)極 H2O+ e 1/2H2 +OH- 放電放電 充電充電 總反應(yīng)總反應(yīng) Ni(OH)2 NiOOH+1/2H2 放

6、電放電 8 充電時(shí)，負(fù)極析出氫氣，貯存在容器中，正極由充電時(shí)，負(fù)極析出氫氣，貯存在容器中，正極由 氫氧化亞鎳氫氧化亞鎳Ni(OH)2變成氫氧化鎳（變成氫氧化鎳（NiOOH）和）和H2O； 放電時(shí)氫氣在負(fù)極上被消耗掉，正極由氫氧化鎳變成放電時(shí)氫氣在負(fù)極上被消耗掉，正極由氫氧化鎳變成 氫氧化亞鎳。氫氧化亞鎳。 電池過量充電時(shí)，正極板析出氧氣，負(fù)極板析出電池過量充電時(shí)，正極板析出氧氣，負(fù)極板析出 氫氣。由于有催化劑的氫電極面積大，而且氫氣能夠氫氣。由于有催化劑的氫電極面積大，而且氫氣能夠 隨時(shí)擴(kuò)散到氫電極表面，因此，氫氣和氧氣能夠很容隨時(shí)擴(kuò)散到氫電極表面，因此，氫氣和氧氣能夠很容 易在電池內(nèi)部再化合

7、生成水，使容器內(nèi)的氣體壓力保易在電池內(nèi)部再化合生成水，使容器內(nèi)的氣體壓力保 持不變，這種再化合的速率很快，可以蓄電池內(nèi)部氧持不變，這種再化合的速率很快，可以蓄電池內(nèi)部氧 氣的濃度，不超過千分之幾氣的濃度，不超過千分之幾,故鎳氫電池也可以做成密故鎳氫電池也可以做成密 封型結(jié)構(gòu)。封型結(jié)構(gòu)。 9 電池制造流程電池制造流程 鎳氫電池的基本結(jié)構(gòu)鎳氫電池的基本結(jié)構(gòu) 鎳氫電池由如下幾部分組成：鎳氫電池由如下幾部分組成： 以氫氧化鎳為主要活性物質(zhì)的以氫氧化鎳為主要活性物質(zhì)的正極板正極板； 以貯氫合金為主要活性物質(zhì)的以貯氫合金為主要活性物質(zhì)的負(fù)極板負(fù)極板； 薄型無(wú)紡纖維布薄型無(wú)紡纖維布隔膜隔膜； 堿性堿性電解液

8、電解液； 金屬金屬外殼外殼； 帶有可重新密封式安全閥的帶有可重新密封式安全閥的密封圈、蓋帽密封圈、蓋帽 其它配件其它配件。 制作方式制作方式: 將正負(fù)極板與隔離正負(fù)極板的隔膜紙一起卷繞成將正負(fù)極板與隔離正負(fù)極板的隔膜紙一起卷繞成 螺旋形，然后裝入外殼，注入堿液，再通過密封圈和螺旋形，然后裝入外殼，注入堿液，再通過密封圈和 蓋帽將其密封起來(lái)。蓋帽將其密封起來(lái)。 10 制造流程制造流程 封封 口口 化化 成成 分分 選選 包包 裝裝 負(fù)極負(fù)極 卷卷 繞繞 滾滾 槽槽 注注 液液 放密封放密封 圈圈 點(diǎn)蓋帽點(diǎn)蓋帽 配膠配膠 正極正極 11 電池術(shù)語(yǔ)電池術(shù)語(yǔ) 電池電池 “電池電池”即是即是“化學(xué)電源化

9、學(xué)電源”，它是一個(gè)由化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置，它是一個(gè)由化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。 何為何為“一次電池一次電池”和和“二次電池二次電池”？ “一次電池一次電池”也被稱為也被稱為“原電池原電池”，它是不可以充電的，它是不可以充電的，當(dāng)設(shè)計(jì)的當(dāng)設(shè)計(jì)的 容量用完后要更換新電池，它的優(yōu)點(diǎn)是使用方便，它的缺點(diǎn)是大量的廢容量用完后要更換新電池，它的優(yōu)點(diǎn)是使用方便，它的缺點(diǎn)是大量的廢 棄電池對(duì)環(huán)境造成一定影響棄電池對(duì)環(huán)境造成一定影響?！岸坞姵囟坞姵亍币卜Q也稱“蓄電池蓄電池”，是可充電，是可充電 電池電池，當(dāng)電池的電量用到一定程度時(shí)可以用規(guī)定的充電器充電以恢復(fù)電，當(dāng)電池的電量用到一定程度時(shí)可以用規(guī)定的

10、充電器充電以恢復(fù)電 量。還有一種介于二者之間的量。還有一種介于二者之間的“可充電一次電池可充電一次電池”，它是一次電池的原，它是一次電池的原 理，經(jīng)改良后也可充電，但充放電深度和循環(huán)壽命都不能和理，經(jīng)改良后也可充電，但充放電深度和循環(huán)壽命都不能和“二次電池二次電池” 同日而語(yǔ)。同日而語(yǔ)。 電池的容量電池的容量 電池的容量有額定容量和實(shí)際容量之分。電池的容量有額定容量和實(shí)際容量之分。電池的額定量是指電池的額定量是指 設(shè)計(jì)與制造電池時(shí)規(guī)定或保證電池在一定的放電條件下，應(yīng)該放設(shè)計(jì)與制造電池時(shí)規(guī)定或保證電池在一定的放電條件下，應(yīng)該放 出最低限度的電量。出最低限度的電量。Li-ion規(guī)定電池在常溫、恒流

11、（規(guī)定電池在常溫、恒流（1C）恒壓）恒壓 （4.2V）控制的充電條件下充電）控制的充電條件下充電3h，電池的實(shí)際容量是指電池電池的實(shí)際容量是指電池 在一定的放電條件下所放出的實(shí)際電量，在一定的放電條件下所放出的實(shí)際電量，主要受放電倍率和溫度主要受放電倍率和溫度 的影響（故嚴(yán)格來(lái)講，電池容量應(yīng)指明充放電條件）。的影響（故嚴(yán)格來(lái)講，電池容量應(yīng)指明充放電條件）。容量常見容量常見 單位有：?jiǎn)挝挥校簃Ah、Ah=1000mAh）。）。 12 電池內(nèi)阻電池內(nèi)阻 是指電池在工作時(shí)，電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力是指電池在工作時(shí)，電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力。有歐姆內(nèi)有歐姆內(nèi) 阻與極化內(nèi)阻兩部分組成。電池內(nèi)阻大

12、，會(huì)導(dǎo)致電池放電工作電壓降低，阻與極化內(nèi)阻兩部分組成。電池內(nèi)阻大，會(huì)導(dǎo)致電池放電工作電壓降低， 放電時(shí)間縮短。內(nèi)阻大小主要受電池的材料、制造工藝、電池結(jié)構(gòu)等因放電時(shí)間縮短。內(nèi)阻大小主要受電池的材料、制造工藝、電池結(jié)構(gòu)等因 素的影響。是衡量電池性能的一個(gè)重要參數(shù)。注：一般以充電態(tài)內(nèi)阻為素的影響。是衡量電池性能的一個(gè)重要參數(shù)。注：一般以充電態(tài)內(nèi)阻為 標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)量電池的內(nèi)阻需用專用內(nèi)阻儀測(cè)量，而不能用萬(wàn)用表歐姆檔測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。測(cè)量電池的內(nèi)阻需用專用內(nèi)阻儀測(cè)量，而不能用萬(wàn)用表歐姆檔測(cè) 量。量。 放電率放電率“nC” 電池的放電電流也是用戶選配電池所關(guān)心的數(shù)據(jù)，有些樣本直接給電池的放電電流也是用戶選配電池所關(guān)心

13、的數(shù)據(jù)，有些樣本直接給 出允許持續(xù)電流及脈沖電流，但有些樣本則以出允許持續(xù)電流及脈沖電流，但有些樣本則以“nC”來(lái)表述放電電流。來(lái)表述放電電流。 其中其中“C”是額定容量，是額定容量，n是有單位的系數(shù)，其單位是是有單位的系數(shù)，其單位是“1/小時(shí)小時(shí)”，“nC” 即是放電率。（即是放電率。（n=1也不能省略）。例如：額定容量為也不能省略）。例如：額定容量為“1000mAh”的的 電池，以電池，以“0.1C”放電放電,就是就是0.1 /h1000mAh=100mA。放電電流是。放電電流是 100mA。 13 內(nèi)壓內(nèi)壓 指電池的內(nèi)部氣壓，是密封電池在充放電過程中產(chǎn)生的氣體指電池的內(nèi)部氣壓，是密封電池

14、在充放電過程中產(chǎn)生的氣體 所致，主要受電池材料、制造工藝、電池結(jié)構(gòu)等因素影響。其產(chǎn)所致，主要受電池材料、制造工藝、電池結(jié)構(gòu)等因素影響。其產(chǎn) 生原因主要是由于電池內(nèi)部水分及有機(jī)溶液分解產(chǎn)生的氣體于電生原因主要是由于電池內(nèi)部水分及有機(jī)溶液分解產(chǎn)生的氣體于電 池內(nèi)聚集所致。池內(nèi)聚集所致。 高倍率的連續(xù)過充，會(huì)導(dǎo)致電池溫度升高、內(nèi)高倍率的連續(xù)過充，會(huì)導(dǎo)致電池溫度升高、內(nèi) 壓增大，嚴(yán)重時(shí)對(duì)電池的性能及外觀產(chǎn)生破壞性影響，如漏液、壓增大，嚴(yán)重時(shí)對(duì)電池的性能及外觀產(chǎn)生破壞性影響，如漏液、 鼓底，電池內(nèi)阻增大，放電時(shí)間及循環(huán)壽命變短等。鼓底，電池內(nèi)阻增大，放電時(shí)間及循環(huán)壽命變短等。 循環(huán)壽命循環(huán)壽命 二次電池

15、經(jīng)歷一次充放電稱為一個(gè)周期或一次循環(huán)。在一定二次電池經(jīng)歷一次充放電稱為一個(gè)周期或一次循環(huán)。在一定 的放電制度下，電池容量降至規(guī)定值之前，電池所經(jīng)受的循環(huán)次的放電制度下，電池容量降至規(guī)定值之前，電池所經(jīng)受的循環(huán)次 數(shù)稱為循環(huán)壽命。二次電池在反復(fù)充放電的使用下，電池容量會(huì)數(shù)稱為循環(huán)壽命。二次電池在反復(fù)充放電的使用下，電池容量會(huì) 逐漸下降，一般逐漸下降，一般以電池的額定容量為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)電池容量降至其以電池的額定容量為標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)電池容量降至其 60%或或80%時(shí)的充放電次數(shù)稱為循環(huán)壽命。時(shí)的充放電次數(shù)稱為循環(huán)壽命。 14 為什么要化成為什么要化成 電池制造后，通過一定的充放電方式將其內(nèi)部正負(fù)極物質(zhì)激活，改

16、電池制造后，通過一定的充放電方式將其內(nèi)部正負(fù)極物質(zhì)激活，改 善電池的充放電性能及自放電、儲(chǔ)存等綜合性能的過程稱為化成，善電池的充放電性能及自放電、儲(chǔ)存等綜合性能的過程稱為化成，電池電池 只有經(jīng)過化成后才能體現(xiàn)真實(shí)性能。只有經(jīng)過化成后才能體現(xiàn)真實(shí)性能。 什么是分容什么是分容 電池在制造過程中，因工藝原因使得電池的實(shí)際容量不可能完全一致，電池在制造過程中，因工藝原因使得電池的實(shí)際容量不可能完全一致， 通過一定的充放電制度檢測(cè)，并將電池按容量分類的過程稱為分容。通過一定的充放電制度檢測(cè)，并將電池按容量分類的過程稱為分容。 不同容量的電池組合在一起使用會(huì)出現(xiàn)什么問題不同容量的電池組合在一起使用會(huì)出現(xiàn)什

17、么問題 如果將不同容量或新舊電池混在一起使用如果將不同容量或新舊電池混在一起使用,有可能出現(xiàn)漏液有可能出現(xiàn)漏液,零電壓等零電壓等 現(xiàn)象。這是由于充電過程中，容量差異導(dǎo)致充電時(shí)有些電池被過充，有現(xiàn)象。這是由于充電過程中，容量差異導(dǎo)致充電時(shí)有些電池被過充，有 些電池未充滿電，放電時(shí)有容量高的電池未放完電，而容量低的則被過些電池未充滿電，放電時(shí)有容量高的電池未放完電，而容量低的則被過 放。如此惡性循環(huán)，電池受到損害而漏液或低（零）電壓。放。如此惡性循環(huán)，電池受到損害而漏液或低（零）電壓。 15 電池的命名電池的命名 Exp: AAA 21 (250) F 按按IECIEC標(biāo)準(zhǔn)代表電池高度標(biāo)準(zhǔn)代表電池

18、高度, ,若若1 1則省略則省略 按按IECIEC標(biāo)準(zhǔn)代表電池直徑標(biāo)準(zhǔn)代表電池直徑 A: 16.0mm AA:14.0mm AAA: 10.0mmA: 16.0mm AA:14.0mm AAA: 10.0mm SC: 22.0mm N : 11.6mm SC: 22.0mm N : 11.6mm 電池標(biāo)準(zhǔn)高度電池標(biāo)準(zhǔn)高度 ( (單位單位:mm):mm) 電池標(biāo)稱容量電池標(biāo)稱容量 ( (單位單位: :mAhmAh) ) 代表電池是高帽或平帽代表電池是高帽或平帽 H (H (高帽高帽) ;F() ;F(平帽平帽) ) 16 電池的應(yīng)用電池的應(yīng)用 電池的應(yīng)用主要分為工業(yè)用市場(chǎng)和民用市場(chǎng)，當(dāng) 然也有少數(shù)應(yīng)用于軍事領(lǐng)域。 隨著數(shù)碼行業(yè)的爆破性增長(zhǎng)，鎳氫電池以其實(shí)惠、 環(huán)保的優(yōu)勢(shì)越來(lái)越得到玩家的青睞和批量采購(gòu)，用途 也從傳統(tǒng)的小家電產(chǎn)品：手電筒、鐘表、燈具、收音 機(jī)、錄音機(jī)、剃須刀、洗手機(jī)、吹風(fēng)機(jī)、美容器、電 動(dòng)牙刷等方