電池基礎(chǔ)知識

電池基礎(chǔ)知識目錄電池簡介電池分類電池體系電池特性鋰離子電池鋰離子電池的種類聚合物鋰離子電池電池簡介

電池：

通常指的電池是化學(xué)電源電池，將物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)所產(chǎn)生的能量直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N裝置，稱為電池。電池分類原電池（一次電池）

鋅錳電池:a.鋅錳干電池

b.堿性鋅錳干電池2)鋅汞電池3)鋅空氣電池

固體電解質(zhì)電池2.蓄電池（二次電池）

鉛蓄電池:a.普通蓄電池

b.干荷式蓄電池

c.免維護蓄電池

鉛晶蓄電池

鐵鎳蓄電池

電池分類鎳鎘蓄電池銀鋅蓄電池6)鋰離子電池燃料電池太陽電池溫差電池核電池儲備電池納米電池常見電池體系常見電池體系電池特性

原電池（一次電池）：

放電完畢后不能充電的電池。優(yōu)點：攜帶方便、不需維護、可長期儲存或使用。常用的是碳－鋅干電池。

負(fù)極：鋅做的圓筒，內(nèi)有氯化銨作為電解質(zhì)，少量氯化鋅、惰性填料及水調(diào)成的糊狀電解質(zhì)

正極：四周裹著摻有二氧化錳的糊狀電解質(zhì)的一根碳棒。電池特性鋅錳電池：a.鋅錳干電池

有圓柱型和疊層型兩種結(jié)構(gòu)。優(yōu)點：使用方便、價格低、原材料豐富、適合大量自動化生產(chǎn)。缺點：放電電壓不穩(wěn)，容量受放電率影響較大。適于中小放電率和間歇放電使用。新型鋅錳干電池容量和壽命均提高一倍，并改善了密封性能。b.堿性鋅錳干電池

以堿性電解質(zhì)代替中性電解質(zhì)。有圓柱型和鈕扣型兩種。優(yōu)點：容量大，電壓平穩(wěn)，能大電流連續(xù)放電，可在低溫(-40℃)下工作。這種電池可在規(guī)定條件下充放電數(shù)十次。電池特性2）鋅汞電池：

有鈕扣型和圓柱型兩種。放電電壓平穩(wěn)，可用作要求不太嚴(yán)格的電壓標(biāo)準(zhǔn)。缺點：低溫性能差（0℃以上使用），且汞有毒。已逐漸被其他電池代替。3）鋅空氣電池：

以空氣中的氧為正極活性物質(zhì)。濕式堿性電池，用NaOH為電解液，價格低廉，供鐵路信號用。干式堿性和干式中性電池原料豐富、價格低廉，但只能在小電流下工作。所有空氣干電池都受環(huán)境濕度影響，使用期短，可靠性差，不能在密封狀態(tài)下使用。電池特性4）固體電解質(zhì)電池：

以固體離子導(dǎo)體為電解質(zhì)，分高溫、常溫兩類。高溫的有鈉硫電池，可大電流工作。常溫的有銀碘電池，電壓0.6伏，價格昂貴，尚未獲得應(yīng)用。已使用的是鋰碘電池，電壓2.7伏。這種電池可靠性很高，可用于心臟起搏器。但這種電池放電電流只能達(dá)到微安級。2.蓄電池（二次電池）：充電電池，壽命長。1）鉛蓄電池

用在汽車、摩托車上。能在短時間內(nèi)供給強大電流。工作電壓平穩(wěn)、結(jié)構(gòu)簡單、內(nèi)阻小、起動性能好、價格低，使用溫度及使用電流范圍寬、能充放電數(shù)百個循環(huán)、貯存性能好，應(yīng)用廣泛。缺點：比能量小，對環(huán)境腐蝕性強。電池特性a.普通蓄電池：

普通蓄電池的極板是由鉛和鉛的氧化物構(gòu)成，電解液是硫酸水溶液。優(yōu)點：電壓穩(wěn)定、價格便宜；缺點：比能低、使用壽命短和日常維護頻繁。電池特性b.干荷式蓄電池：

負(fù)極板有較高的儲電能力，在完全干燥狀態(tài)下，能在兩年內(nèi)保存所得到的電量，使用時，只需加入電解液，等過20—30分鐘就可使用。正常使用時，如有充裕時間，可進行3-4h的充電，這對蓄電池的使用性能更為有利?，F(xiàn)在,汽車用的蓄電池大部分是干荷式蓄電池電池特性C.免維護蓄電池：

電解液消耗量非常小，在使用壽命內(nèi)基本不需要補充蒸餾水。還具有耐震、耐高溫、體積小、自放電小的特點。使用壽命為普通蓄電池的兩倍。市場上的免維護蓄電池也有兩種：第一種在購買時一次性加電解液以后使用中不需要維護(添加補充液)；另一種是電池本身出廠時就已經(jīng)加好電解液并封死，用戶根本就不能加補充液。電池特性2).鉛晶蓄電池:

主要應(yīng)用在電動車、UPS和計算機、應(yīng)急照明等領(lǐng)域，還有電力系統(tǒng)、通信和郵電設(shè)備、銀行系統(tǒng)、船舶系統(tǒng)等其它備用電源。

優(yōu)點：壽命長，鉛酸電池壽命的一倍。放電性能為一般鉛酸電池的3倍多。

深度放電性能好，鉛晶電池可深度放電到0V，繼續(xù)充電可恢復(fù)全部額定容量，這一特性相對鉛酸電池來講是難以達(dá)到的境界。耐低溫性能好；環(huán)保性好。3).鐵鎳蓄電池：

堿性蓄電池，電解液是堿性氫氧化鉀溶液。正極為氧化鎳，負(fù)極為鐵。

1.3～1.4伏。其優(yōu)點是輕便、壽命長、易保養(yǎng)，缺點是效率不高。電池特性4).鎳鎘蓄電池：

正極為氫氧化鎳，負(fù)極為鎘，電解液是氫氧化鉀溶液。優(yōu)點：輕便、抗震、壽命長，常用于小型電子設(shè)備。5).銀鋅蓄電池：

正極為氧化銀，負(fù)極為鋅，電解液為氫氧化鉀溶液。優(yōu)點：能大電流放電，耐震，用作宇宙航行、人造衛(wèi)星、火箭等的電源。充、放電次數(shù)可達(dá)約100～150次循環(huán)。缺點：昂貴，使用壽命短電池特性6).

鋰離子電池

組成：

（1）正極——活性物質(zhì)一般為氧化鋰鈷

（2）隔膜——一種特殊的復(fù)合膜

（3）負(fù)極——活性物質(zhì)為碳

（4）有機電解液

（5）外殼五金件（鋼殼、鋁塑膜、鋁殼、蓋板、極耳、絕緣片等）等組成

電池特性3.燃料電池：

把燃燒釋放的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能?？蓮耐獠糠謩e向兩個電極區(qū)域連續(xù)地補充燃料和氧化劑而無需充電。燃料電池由燃料（例如氫、甲烷等）、氧化劑（例如氧和空氣等）、電極和電解液等四部分構(gòu)成。工作時將燃料通入負(fù)極，氧化劑通入正極，它們各自在電極的催化下進行電化學(xué)反應(yīng)以獲得電能。

燃料電池的能量利用率高，約等于熱機效率的2倍以上。優(yōu)點：①設(shè)備輕巧；②不發(fā)噪音，很少污染；③可連續(xù)運行；④單位重量輸出電能高等。因此，它已在宇宙航行中得到應(yīng)用，在軍用與民用的各個領(lǐng)域中已展現(xiàn)廣泛應(yīng)用的前景。電池特性4.太陽電池：

把太陽能轉(zhuǎn)換為電能。日光照射時，產(chǎn)生端電壓，得到電流，用于人造衛(wèi)星、宇宙飛船中的太陽電池是半導(dǎo)體制成的（常用硅光電池）。日光照射太陽電池表面時，半導(dǎo)體PN結(jié)的兩側(cè)形成電位差。其效率在百分之十以上，典型的輸出功率是5～10毫瓦每平方厘米（結(jié)面積）。5.溫差電池:

兩種金屬接成閉合電路，并在兩接頭處保持不同溫度時，產(chǎn)生電動勢。通常產(chǎn)生的溫差電動勢較小。但將溫差電偶串聯(lián)成溫差電堆時，也可作為小功率的電源，這叫做溫差電池。用半導(dǎo)體材料制成的溫差電池，溫差電效應(yīng)較強。電池特性6.核電池:

把核能直接轉(zhuǎn)換成電能。這種核電池可產(chǎn)生高電壓，但電流很小。它用于人造衛(wèi)星及探測飛船中，可長期使用。7.貯備電池:

電池貯存時不直接接觸電解液，直到電池使用時，才加入電解液，如鎂化銀電池又稱海水電池等。電池特性8.納米電池:

用納米材料制作的電池,主要用于電動汽車，電動摩托，電動助力車上。該種電池可充電循環(huán)1000次，連續(xù)使用達(dá)10年左右一次充電只需20分鐘左右，平路行程達(dá)400km，重量在128kg，已經(jīng)超越美日等國的電池汽車水平。它們生產(chǎn)的鎳氫電池充電約需6-8小時平路行程300km。鋰離子電池鋰離子電池結(jié)構(gòu)：

鋰離子電池由正極、負(fù)極、隔膜、電解液、外殼五金件（鋼殼、鋁塑膜、鋁殼、蓋板、極耳、絕緣片等）等組成。鋰離子電池鋰離子電池的優(yōu)缺點：1高能量密度：100Wh/Kg以上，為鎳鎘電池的三倍，鎳氫電池的

兩倍。2電壓平臺高：3.6V，鎳基電池為1.2V

。3低溫下工作優(yōu)：在-20～60℃的溫度范圍內(nèi)工作，低溫下的工作優(yōu)

于其它電池。

4低維護性：沒有記憶效應(yīng)，無需定期放電，最理想的保存方式，就

是在40%充電后冷藏保存，可以保存達(dá)十年之久。

5低自放電率：約6％/月。6長循環(huán)壽命(＞500次，100％DOD)

。

7環(huán)保：無重金屬，無污染。鋰離子電池鋰離子電池的優(yōu)缺點：8安全性能問題：需復(fù)雜的保護線路9放電倍率低：1C~2C10易于老化：存儲的鋰離子電池照樣會容量衰竭11價格昂貴。鋰離子電池的種類根據(jù)鋰離子電池所用電解質(zhì)材料不同，鋰離子電池可以分為:1

液態(tài)鋰離子電池(lithiumionbattery,簡稱為LIB)2

聚合物鋰離子電池(polymerlithiumionbattery,簡稱為LIP)鋰離子電池的種類相同點：液態(tài)鋰離子電池和聚合物鋰離子電池所用的正負(fù)極材料與液態(tài)鋰離子都是相同的，電池的工作原理也基本一致。一般正極使用LiCoO2（鈷酸鋰），負(fù)極使用各種碳材料如石墨，同時使用鋁、銅做集流體區(qū)別：

主要區(qū)別在于電解質(zhì)的不同,鋰離子電池使用的是液體電解質(zhì),而聚合物鋰離子電池則以聚合物電解質(zhì)來代替,這種聚合物可以是“干態(tài)”的,也可以是“膠態(tài)”的,目前大部分采用聚合物膠體電解質(zhì)。鋰離子電池的種類按形狀分類：圓柱形、方形和扣式(或錢幣形)按正極材料分類：氧化鈷鋰型、氧化鎳鋰型和氧化錳鋰型聚合物鋰離子電池聚合物鋰離子電池的應(yīng)用:聚合物鋰離子電池

聚合物鋰離子電池的基本構(gòu)成：

1極片

2極耳

3隔膜

4保護膠帶

5電解液

6聚合物包裝膜聚合物鋰離子電池1極片組成：正極片：鈷酸鋰、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、鋁箔負(fù)極片：石墨、導(dǎo)電劑、粘結(jié)劑、銅箔作用：鋰離子脫出和嵌入的基體、電池依靠鋰離子在正極片和負(fù)極

片之間的脫出和嵌入獲得電壓并對外提供電能聚合物鋰離子電池2極耳

組成：

正極耳：金屬鋁帶負(fù)極耳：金屬鎳帶

作用：極片和電池外殼之間的導(dǎo)電通道，正負(fù)極的電壓差通過極

耳傳遞給使用體聚合物鋰離子電池3隔膜

組成：單層聚乙烯、聚丙烯薄膜或者二者的多層復(fù)合體

作用：正負(fù)極片的絕緣體，同時提供鋰離子的離子導(dǎo)電通道，

吸附電解液，確保高的離子電導(dǎo)率聚合物鋰離子電池4保護膠帶組成：聚乙烯薄膜和耐電解液腐蝕的膠構(gòu)成的膠帶

作用：極耳高溫保護膠帶：防止極耳鉚接點的毛刺刺穿隔膜、防

止極耳過熱產(chǎn)生的短路；卷芯終止膠帶：對卷芯起固定作用聚合物鋰離子電池5聚合物包裝膜

組成：共分為三層，最里面一層為聚乙烯，中間為鋁箔，外面一側(cè)為尼龍作用：容器作用，同時起到電池外觀定型的作用聚合物鋰離子電池基本生產(chǎn)流程聚合物鋰離子電池液態(tài)軟包裝電池和膠態(tài)聚合物電池的優(yōu)缺點液態(tài)軟包裝電池優(yōu)點：能量密度相對較高缺點：電池相對較軟膠態(tài)聚合物電池優(yōu)點：電池較硬，和鋁殼電池硬度幾乎一樣缺點：能量密度相對較低聚合物鋰離子電池充電/放電操作及注意事項說明充電電流使用高于推薦值電流充電將可能引起電芯的充放電性能、機械性能和安全性能的問題，并可能會導(dǎo)致發(fā)熱或泄漏。

充電電壓<4.23V充電電壓高于額定電壓值,可能會導(dǎo)致電芯發(fā)熱或泄漏并引起安全問題。充電溫度:按照規(guī)格書中的建議，正常情況下鋰離子電池充電溫度范圍在0～45℃

禁止反向充電反向充電會降低電芯的充放電性能、安全性，并會導(dǎo)致發(fā)熱、泄漏。聚合物鋰離子電池放電電流大電流放電會導(dǎo)致放電芯容量劇減并導(dǎo)致過熱。建議不要采用超出規(guī)格書定義的電流進行過流放電。

電芯放電環(huán)境溫度-20℃~60℃，如有特殊要求請參考相關(guān)規(guī)格書建議需要注意的是，在電芯長期未使用期間，它可能