2010-2015年中國(guó)電池產(chǎn)業(yè)運(yùn)行態(tài)勢(shì)及市場(chǎng)前景報(bào)告

-2015年中國(guó)電池產(chǎn)業(yè)運(yùn)行態(tài)勢(shì)及市場(chǎng)前景報(bào)告第一章電池的概述1.1電池的介紹1.1.1電池的定義電池（battery）指盛有電解質(zhì)溶液和金屬電極以產(chǎn)生電流的杯、槽或其他容器或復(fù)合容器的部分空間。隨著科技的進(jìn)步，電池泛指能產(chǎn)生電能的小型裝置。如太陽(yáng)能電池。電池的性能參數(shù)主要有電動(dòng)勢(shì)、容量、比能量和電阻。1.1.2電池的分類(lèi)電池根據(jù)發(fā)電原理及儲(chǔ)存電能的不同方式可以分為物理電池和化學(xué)電池量大類(lèi)?；瘜W(xué)電池是將物質(zhì)的化學(xué)能通過(guò)電化學(xué)氧化還原反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換成電能的～種裝置或系統(tǒng)。主要包括一次電池(干電池)、二次電池(蓄電池)、燃料電池和儲(chǔ)備電池等。圖表SEQ圖表\*ARABIC1：電池的分類(lèi)1.1.3常用電池的介紹1、干電池常用的一種是碳－鋅干電池。負(fù)極是鋅做的圓筒，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)，正極是四周裹以摻有二氧化錳的糊狀電解質(zhì)的一根碳棒。電極反應(yīng)是：負(fù)極處鋅原子成為鋅離子（Zn++），釋出電子，正極處銨離子(NH4+)得到電子而成為氨氣與氫氣。用二氧化錳驅(qū)除氫氣以消除極化。電動(dòng)勢(shì)約為1.5伏。2、蓄電池種類(lèi)很多，共同的特點(diǎn)是可以經(jīng)歷多次充電、放電循環(huán)，反復(fù)使用。鉛蓄電池最為常用，其極板是用鉛合金制成的格柵，電解液為稀硫酸。兩極板均覆蓋有硫酸鉛。但充電后，正極處極板上硫酸鉛轉(zhuǎn)變成二氧化鉛，負(fù)極處硫酸鉛轉(zhuǎn)變成金屬鉛。放電時(shí)，則發(fā)生反方向的化學(xué)反應(yīng)。鉛蓄電池的電動(dòng)勢(shì)約為2伏，常用串聯(lián)方式組成6伏或12伏的蓄電池組。電池放電時(shí)硫酸濃度減小，可用測(cè)電解液比重的方法來(lái)判斷蓄電池是否需要充電或者充電過(guò)程是否可以結(jié)束。鉛蓄電池的優(yōu)點(diǎn)是放電時(shí)電動(dòng)勢(shì)較穩(wěn)定，缺點(diǎn)是比能量（單位重量所蓄電能）小，對(duì)環(huán)境腐蝕性強(qiáng)。由正極板群、負(fù)極板群、電解液和容器等組成。充電后的正極板是棕褐色的二氧化鉛（PbO2），負(fù)極板是灰色的絨狀鉛（Pb），當(dāng)兩極板放置在濃度為27％～37％的硫酸(H2SO4)水溶液中時(shí)，極板的鉛和硫酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，二價(jià)的鉛正離子（Pb2+）轉(zhuǎn)移到電解液中，在負(fù)極板上留下兩個(gè)電子(2e-)。由于正負(fù)電荷的引力，鉛正離子聚集在負(fù)極板的周?chē)龢O板在電解液中水分子作用下有少量的二氧化鉛（PbO2）滲入電解液，其中兩價(jià)的氧離子和水化合，使二氧化鉛分子變成可離解的一種不穩(wěn)定的物質(zhì)——?dú)溲趸U〔Pb（OH4〕）。氫氧化鉛由4價(jià)的鉛正離子（Pb4+）和4個(gè)氫氧根〔4（OH）-〕組成。4價(jià)的鉛正離子（Pb4+）留在正極板上，使正極板帶正電。由于負(fù)極板帶負(fù)電，因而兩極板間就產(chǎn)生了一定的電位差，這就是電池的電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)接通外電路，電流即由正極流向負(fù)極。在放電過(guò)程中，負(fù)極板上的電子不斷經(jīng)外電路流向正極板，這時(shí)在電解液內(nèi)部因硫酸分子電離成氫正離子（H+）和硫酸根負(fù)離子（SO42-），在離子電場(chǎng)力作用下，兩種離子分別向正負(fù)極移動(dòng)，硫酸根負(fù)離子到達(dá)負(fù)極板后與鉛正離子結(jié)合成硫酸鉛(PbSO4)。在正極板上，由于電子自外電路流入，而與4價(jià)的鉛正離子（Pb4+）化合成2價(jià)的鉛正離子（Pb2+），并立即與正極板附近的硫酸根負(fù)離子結(jié)合成硫酸鉛附著在正極上。隨著蓄電池的放電，正負(fù)極板都受到硫化，同時(shí)電解液中的硫酸逐漸減少，而水分增多，從而導(dǎo)致電解液的比重下降在實(shí)際使用中，可以通過(guò)測(cè)定電解液的比重來(lái)確定蓄電池的放電程度。在正常使用情況下，鉛蓄電池不宜放電過(guò)度，否則將使和活性物質(zhì)混在一起的細(xì)小硫酸鉛晶體結(jié)成較大的體，這不僅增加了極板的電阻，而且在充電時(shí)很難使它再還原，直接影響蓄池的容量和壽命。鉛蓄電池充電是放電的逆過(guò)程。鉛蓄電池的工作電壓平穩(wěn)、使用溫度及使用電流范圍寬、能充放電數(shù)百個(gè)循環(huán)、貯存性能好（尤其適于干式荷電貯存）、造價(jià)較低，因而應(yīng)用廣泛。采用新型鉛合金，可改進(jìn)鉛蓄電池的性能。如用鉛鈣合金作板柵，能保證鉛蓄電池最小的浮充電流、減少添水量和延長(zhǎng)其使用壽命；采用鉛鋰合金鑄造正板柵，則可減少自放電和滿(mǎn)足密封的需要。此外，開(kāi)口式鉛蓄電池要逐步改為密封式，并發(fā)展防酸、防爆式和消氫式鉛蓄電池。1.1.4電池發(fā)展簡(jiǎn)史在古代，人類(lèi)有可能已經(jīng)不斷地在研究和測(cè)試“電”這種東西了。一個(gè)被認(rèn)為有數(shù)千年歷史的粘土瓶在1932年于伊拉克的巴格達(dá)附近被發(fā)現(xiàn)。它有一根插在銅制圓筒里的鐵條－可能是用來(lái)儲(chǔ)存靜電用的，然而瓶子的秘密可能永遠(yuǎn)無(wú)法被揭曉。不管制造這個(gè)粘土瓶的祖先是否知道有關(guān)靜電的事情，但可以確定的是古希臘人絕對(duì)知道。他們曉得如果摩擦一塊琥珀，就能吸引輕的物體。亞里斯多德(Aristotle)也知道有磁石這種東西，它是一種具有強(qiáng)大磁力能吸引鐵和金屬的礦石。在十八世紀(jì)的四、五十年代，發(fā)電裝置的改善和大氣電現(xiàn)象的研究，吸引了物理學(xué)家們的廣泛興趣，1745年，普魯士的克萊斯特利用導(dǎo)線(xiàn)將摩擦所起的電引向裝有鐵釘?shù)牟Ａ?。?dāng)他用手觸及鐵釘時(shí)，受到猛烈的一擊?？赡苁窃谶@個(gè)發(fā)現(xiàn)的啟發(fā)下，萊頓大學(xué)的馬森布羅克在1746年發(fā)明了收集電荷的“萊頓瓶”。因?yàn)樗吹胶貌蝗菀资占碾妳s很容易地在空氣中逐漸消失，他想尋找一種保存電的方法。有一天，他用一支槍管懸在空中，用起電機(jī)與槍管連著，另用一根銅線(xiàn)從槍管中引出，浸入一個(gè)盛有水的玻璃瓶中，他讓一個(gè)助手一只手握著玻璃瓶，馬森布羅克在一旁使勁搖動(dòng)起電機(jī)。這時(shí)他的助手不小心將中另一只手與槍管碰上，他猛然感到一次強(qiáng)烈的電擊，喊了起來(lái)。馬森布羅克于是與助手互換了一下，讓助手搖起電機(jī)，他自己一手拿水瓶子，另一只手去碰槍管。在一封信里他描述了這次實(shí)驗(yàn)結(jié)果：“我想告訴你一個(gè)新奇但是可怕的實(shí)驗(yàn)事實(shí)，但我警告你無(wú)論如何也不要再重復(fù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)?！讶萜鞣旁谟沂稚?，我試圖用另一只手從充電的鐵柱上引出火花。突然，我的手受到了一下力量很大的打擊，使我的全身都震動(dòng)了，……手臂和身體產(chǎn)生了一種無(wú)法形容的恐怖感覺(jué)。一句話(huà)，我以為我命休矣?！彪m然馬森布羅克不愿再做這個(gè)實(shí)驗(yàn)，但他由此得出結(jié)論：把帶電體放在玻璃瓶?jī)?nèi)可以把電保存下來(lái)。只是當(dāng)時(shí)搞不清楚起保存電作用的究竟是瓶子還是瓶子里的水，后來(lái)人們就把這個(gè)蓄電的瓶子稱(chēng)作“萊頓瓶”，這個(gè)實(shí)驗(yàn)稱(chēng)為“萊頓瓶實(shí)驗(yàn)”。這種“電震”現(xiàn)象的發(fā)現(xiàn)，轟動(dòng)一時(shí)，極大的增加了人們對(duì)萊頓瓶的關(guān)注。馬森布羅克的警告起了相反的作用，人們?cè)诟笠?guī)模地重復(fù)進(jìn)行著這種實(shí)驗(yàn)，有時(shí)這種實(shí)驗(yàn)簡(jiǎn)直成了一種娛樂(lè)游戲。人們用萊頓瓶作火花放電殺老鼠的表演，有人用它來(lái)點(diǎn)酒精和火藥。其中規(guī)模最壯觀(guān)的一次示范表演是法國(guó)人諾萊特在巴黎圣母院前作的。諾萊特邀請(qǐng)了法王路易十五的皇室成員臨場(chǎng)觀(guān)看表演。他調(diào)來(lái)了七百個(gè)修道士，讓他們手拉手排成一行，全長(zhǎng)達(dá)900英尺，約275米，隊(duì)伍十分壯觀(guān)。讓排頭的修道士用手拿住萊頓瓶，排尾的修道士手握萊頓瓶的引線(xiàn)，接著讓萊頓瓶起電，結(jié)果七百個(gè)修道士因受電擊幾乎同時(shí)跳了起來(lái)，在場(chǎng)的人無(wú)不為之目瞪口呆。諾萊特以令人信服的語(yǔ)氣向人們解釋了電的巨大威力。后來(lái)人們很快又把電用于醫(yī)學(xué)，將起電機(jī)產(chǎn)生的電通過(guò)病人身體，用于治療半身不遂，神經(jīng)痛等病癥。這種治療方法一直使用，直到人們弄明白電的作用后，才停止下來(lái)。1786年，意大利解剖學(xué)家伽伐尼在做青蛙解剖時(shí)，兩手分別拿著不同的金屬器械，無(wú)意中同時(shí)碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，仿佛受到電流的刺激，而只用一種金屬器械去觸動(dòng)青蛙，卻并無(wú)此種反應(yīng)。伽伐尼認(rèn)為，出現(xiàn)這種現(xiàn)象是因?yàn)閯?dòng)物軀體內(nèi)部產(chǎn)生的一種電，他稱(chēng)之為“生物電”。伽伐尼于1791年將此實(shí)驗(yàn)結(jié)果寫(xiě)成論文，公布于學(xué)術(shù)界。伽伐尼的發(fā)現(xiàn)引起了物理學(xué)家們極大興趣，他們競(jìng)相重復(fù)枷伐尼的實(shí)驗(yàn)，企圖找到一種產(chǎn)生電流的方法，意大利物理學(xué)家伏特在多次實(shí)驗(yàn)后認(rèn)為：伽伐尼的“生物電”之說(shuō)并不正確，青蛙的肌肉之所以能產(chǎn)生電流，大概是肌肉中某種液體在起作用。為了論證自己的觀(guān)點(diǎn)，伏特把兩種不同的金屬片浸在各種溶液中進(jìn)行試驗(yàn)。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，這兩種金屬片中，只要有一種與溶液發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，金屬片之間就能夠產(chǎn)生電流。1799年，伏特把一塊鋅板和一塊銀板浸在鹽水里，發(fā)現(xiàn)連接兩塊金屬的導(dǎo)線(xiàn)中有電流通過(guò)。于是，他就把許多鋅片與銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片，平疊起來(lái)。用手觸摸兩端時(shí)，會(huì)感到強(qiáng)烈的電流刺激。伏特用這種方法成功的制成了世界上第一個(gè)電池──“伏特電堆”。這個(gè)“伏特電堆”實(shí)際上就是串聯(lián)的電池組。它成為早期電學(xué)實(shí)驗(yàn)，電報(bào)機(jī)的電力來(lái)源。為了證明自己大發(fā)現(xiàn)是對(duì)的，伏特決定更深入地了解電的來(lái)源。一天，他拿出一塊錫片和一枚銀幣，把這兩種金屬放在自己的舌頭上，然后叫助手將金屬導(dǎo)線(xiàn)把它們連接起來(lái)，霎時(shí)，他感到滿(mǎn)嘴的酸味兒。接著，他將銀幣和錫片交換了位置，當(dāng)助手將金屬導(dǎo)線(xiàn)接通的一瞬間，伏特感到滿(mǎn)嘴的咸味。意大利物理學(xué)家伏特就多次重復(fù)了伽伐尼的實(shí)驗(yàn)。作為物理學(xué)家，他的注意點(diǎn)主要集中在那兩根金屬上，而不在青蛙的神經(jīng)上。對(duì)于伽伐尼發(fā)現(xiàn)的蛙腿抽搐的現(xiàn)象，他想這可能與電有關(guān)，但是他認(rèn)為青蛙的肌肉和神經(jīng)中是不存在電的，他推想電的流動(dòng)可能是由兩種不同的金屬相互接觸產(chǎn)生的，與金屬是否接觸活動(dòng)的或死的動(dòng)物無(wú)關(guān)。實(shí)驗(yàn)證明，只要在兩種金屬片中間隔以用鹽水或堿水浸過(guò)的（甚至只要是濕和）硬紙、麻布、皮革或其它海綿狀的東西（他認(rèn)為這是使實(shí)驗(yàn)成功所必須的），并用金屬線(xiàn)把兩個(gè)金屬片連接起來(lái)，不管有沒(méi)有青蛙的肌肉，都會(huì)有電流通過(guò)。這就說(shuō)明電并不是從蛙的組織中產(chǎn)生的，蛙腿的作用只不過(guò)相當(dāng)于一個(gè)非常靈敏的驗(yàn)電器而已。1836年，英國(guó)的丹尼爾對(duì)“伏特電堆”進(jìn)行了改良。他使用稀硫酸作電解液，解決了電池極化問(wèn)題，制造出第一個(gè)不極化，能保持平衡電流的鋅─銅電池，又稱(chēng)“丹尼爾電池”。此后，又陸續(xù)有去極化效果更好的“本生電池”和“格羅夫電池”等問(wèn)世。但是，這些電池都存在電壓隨使用時(shí)間延長(zhǎng)而下降的問(wèn)題。1860年，法國(guó)的普朗泰發(fā)明出用鉛做電極的電池。這種電池的獨(dú)特之處是，當(dāng)電池使用一段使電壓下降時(shí)，可以給它通以反向電流，使電池電壓回升。因?yàn)檫@種電池能充電，可以反復(fù)使用，所以稱(chēng)它為“蓄電池”。然而，無(wú)論哪種電池都需在兩個(gè)金屬板之間灌裝液體，因此搬運(yùn)很不方便，特別是蓄電池所用液體是硫酸，在挪動(dòng)時(shí)很危險(xiǎn)。也是在1860年，法國(guó)的雷克蘭士(GeorgeLeclanche)還發(fā)明了世界廣受使用的電池（碳鋅電池）的前身。它的負(fù)極是鋅和汞的合金棒(鋅－伏特原型電池的負(fù)極，經(jīng)證明是作為負(fù)極材料的最佳金屬之一)，而它的正極是以一個(gè)多孔的杯子盛裝著碾碎的二氧化錳和碳的混合物。在此混合物中插有一根碳棒作為電流收集器。負(fù)極棒和正極杯都被浸在作為電解液的氯化銨溶液中。此系統(tǒng)被稱(chēng)為“濕電池”。雷克蘭士制造的電池雖然簡(jiǎn)陋但卻便宜，所以一直到1880年才被改進(jìn)的“干電池”取代。負(fù)極被改進(jìn)成鋅罐（即電池的外殼），電解液變?yōu)楹隣疃且后w，基本上這就是現(xiàn)在我們所熟知的碳鋅電池。1887年，英國(guó)人赫勒森發(fā)明了最早的干電池。干電池的電解液為糊狀，不會(huì)溢漏，便于攜帶，因此獲得了廣泛應(yīng)用。1890年ThomasEdison發(fā)明可充電的鐵鎳電池1896年在美國(guó)批量生產(chǎn)干電池1896年發(fā)明D型電池.1899年WaldmarJungner發(fā)明鎳鎘電池.1910年可充電的鐵鎳電池商業(yè)化生產(chǎn)1911年我國(guó)建廠(chǎng)生產(chǎn)干電池和鉛酸蓄電池（上海交通部電池廠(chǎng)）1914年ThomasEdison發(fā)明堿性電池.1934年SchlechtandAkermann發(fā)明鎳鎘電池?zé)Y(jié)極板.1947年Neumann開(kāi)發(fā)出密封鎳鎘電池.1949年LewUrry(Energizer)開(kāi)發(fā)出小型堿性電池1954年GeraldPearson，CalvinFullerandDarylChapin開(kāi)發(fā)出太陽(yáng)能電池.1956年Energizer.制造第一個(gè)9伏電池1956年我國(guó)建設(shè)第一個(gè)鎳鎘電池工廠(chǎng)（風(fēng)云器材廠(chǎng)（755廠(chǎng)））1960前后UnionCarbide.商業(yè)化生產(chǎn)堿性電池，我國(guó)開(kāi)始研究堿性電池（西安慶華廠(chǎng)等三家合作研發(fā)）1970前后出現(xiàn)免維護(hù)鉛酸電池.1970前后一次鋰電池實(shí)用化.1976年P(guān)hilipsResearch的科學(xué)家發(fā)明鎳氫電池.1980前后開(kāi)發(fā)出穩(wěn)定的用于鎳氫電池的合金.1983年我國(guó)開(kāi)始研究鎳氫電池（南開(kāi)大學(xué)）1987年我國(guó)改進(jìn)鎳鎘電池工藝，采用發(fā)泡鎳，電池容量提升40％1987前我國(guó)商業(yè)化生產(chǎn)一次鋰電池1989年我國(guó)鎳氫電池研究列入國(guó)家計(jì)劃1990前出現(xiàn)角型（口香糖型）電池，1990前后鎳氫電池商業(yè)化生產(chǎn)1991年Sony可充電鋰離子電池商業(yè)化生產(chǎn)1992年KarlKordesch，JosefGsellmannandKlausTomantschger取得堿性充電電池專(zhuān)利1992年BatteryTechnologies，Inc.生產(chǎn)堿性充電電池1995年我國(guó)鎳氫電池商業(yè)化生產(chǎn)初具規(guī)模1999年可充電鋰聚合物電池商業(yè)化生產(chǎn)2000年我國(guó)鋰離子電池商業(yè)化生產(chǎn)2000年后燃料電池，太陽(yáng)能電池成為全世界矚目的新能源發(fā)展問(wèn)題的焦點(diǎn)。1.2各種細(xì)分電池的概述1.2.1鋰電池鋰電池是一類(lèi)由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。最早出現(xiàn)的鋰電池來(lái)自于偉大的發(fā)明家愛(ài)迪生，使用以下反應(yīng)：Li+MnO2=LiMnO2該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng)，放電。由于鋰金屬的化學(xué)特性非?；顫?，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對(duì)環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長(zhǎng)期沒(méi)有得到應(yīng)用?，F(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。鋰離子電池主要優(yōu)點(diǎn)：1、比能量比較高。具有高儲(chǔ)存能量密度，目前已達(dá)到460-600Wh/kg，是鉛酸電池的約6-7倍；2、使用壽命長(zhǎng)，使用壽命可達(dá)到6年以上，磷酸亞鐵鋰為正極的電池用1CDOD充放，有可以使用10，000次的記錄；3、額定電壓高（單體工作電壓為3.7V或3.2V），約等于3只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯(lián)電壓，便于組成電池電源組；4、具備高功率承受力，其中電動(dòng)汽車(chē)用的磷酸亞鐵鋰鋰離子電池可以達(dá)到15-30C充放電的能力，便于高強(qiáng)度的啟動(dòng)加速；5、自放電率很低，這是該電池最突出的優(yōu)越性之一，目前一般可做到1%/月以下，不到鎳氫電池的1/20；6、重量輕，相同體積下重量約為鉛酸產(chǎn)品的1/5-6；7、高低溫適應(yīng)性強(qiáng)，可以在-20℃--60℃8、綠色環(huán)保，不論生產(chǎn)、使用和報(bào)廢，都不含有、也不產(chǎn)生任何鉛、汞、鎘等有毒有害重金屬元素和物質(zhì)。9、生產(chǎn)基本不消耗水，對(duì)缺水的我國(guó)來(lái)說(shuō)，十分有利。比能量指的是單位重量或單位體積的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L來(lái)表示。Wh是能量的單位，W是瓦、h是小時(shí)；kg是千克(重量單位)，L是升(體積單位)。鋰電池的缺點(diǎn)：1、鋰原電池均存在安全性差，有發(fā)生爆炸的危險(xiǎn)。2、鈷酸鋰的鋰離子電池不能大電流放電，安全性較差。3、鋰離子電池均需保護(hù)線(xiàn)路，防止電池被過(guò)充過(guò)放電。4、生產(chǎn)要求條件高，成本高。鋰電池（鋰原電池）和鋰離子電池是20世紀(jì)開(kāi)發(fā)成功的新型高能電池。鋰原電池的負(fù)極是金屬鋰，正極用MnO2，SOCL2，(CFx)n等。70年代進(jìn)入實(shí)用化。因其具有能量高、電池電壓高、工作溫度范圍寬、貯存壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于水力、火力、風(fēng)力和太陽(yáng)能電站等儲(chǔ)能電源系統(tǒng)，郵電通訊的不間斷電源，以及電動(dòng)工具、電動(dòng)自行車(chē)、電動(dòng)摩托車(chē)、電動(dòng)汽車(chē)、軍事裝備、航空航天等多個(gè)領(lǐng)域。鋰離子電池以其特有的性能優(yōu)勢(shì)已在便攜式電器如手提電腦、攝像機(jī)、移動(dòng)通訊中得到普遍應(yīng)用。目前開(kāi)發(fā)的大容量鋰離子電池已在電動(dòng)汽車(chē)中開(kāi)始試用，預(yù)計(jì)將成為21世紀(jì)電動(dòng)汽車(chē)的主要?jiǎng)恿﹄娫粗?，并將在人造衛(wèi)星、航空航天和儲(chǔ)能方面得到應(yīng)用。隨著能源的緊缺和世界的環(huán)保方面的壓力。鋰電現(xiàn)在被廣泛應(yīng)用于電動(dòng)車(chē)行業(yè)，特別是磷酸鐵鋰材料電池的出現(xiàn)，更推動(dòng)了鋰電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展和應(yīng)用。1.2.2鋅錳及堿錳電池鋅錳電池是以二氧化錳為正極，鋅為負(fù)極，氯化銨水溶液為主電解液的原電池。俗稱(chēng)干電池。在學(xué)術(shù)界中又稱(chēng)為勒克朗謝電池。鋅錳電池是用面粉、淀粉等使電解液成為凝膠，不流動(dòng)，形成隔離層，或用棉、紙等加以分隔。鋅錳電池的開(kāi)始電壓隨使用的MnO2的種類(lèi)、電解液的組成和pH值等的不同而異，一般在1.55～1.75V，公稱(chēng)電壓為1.5V。最適宜的使用溫度為15～30℃。鋅錳電池是普通干電池的升級(jí)換代的高性能電池產(chǎn)品，有LR6(五號(hào))和LR03(七號(hào))兩種產(chǎn)品電池。產(chǎn)品分普通型(含汞量0.60%)和微汞量(含汞量不大于0.025%)，現(xiàn)正在開(kāi)展無(wú)汞型電池試制。堿錳電池，是在堿性鋅錳電池的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，由于應(yīng)用了無(wú)汞化的鋅粉及新型添加劑，故又稱(chēng)為無(wú)汞堿錳電池。這種電池在不改變?cè)瓑A性電池放電特性的同時(shí)，又能充電使用幾十次到幾百次，比較經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。堿錳電池是在1882年研制成功，1912年就已開(kāi)發(fā)，到了1949年才投產(chǎn)問(wèn)世。人們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)用KOH電解質(zhì)溶液代替NH4Cl做電解質(zhì)時(shí)，無(wú)論是電解質(zhì)還是結(jié)構(gòu)上都有較大變化，電池的比能量和放電電流都能得到顯著的提高。堿錳電池它的特點(diǎn)：1、開(kāi)路電壓為1.5V；2、工作溫度范圍寬在－20℃～60℃1.2.3鎳鎘及鎳氫電池鎳鎘電池可重復(fù)500次以上的充放電，經(jīng)濟(jì)耐用。其內(nèi)部抵制力小，既內(nèi)阻很小，可快速充電，又可為負(fù)載提供大電流，而且放電時(shí)電壓變化很小，是一種非常理想的直流供電電池。鎳鎘電池（Ni-Cd，Nickel-CadmiunBatteries，Ni-CdRechargeableBattery）是最早應(yīng)用于手機(jī)、超科等設(shè)備的電池種類(lèi)，它具有良好的大電流放電特性、耐過(guò)充放電能力強(qiáng)、維護(hù)簡(jiǎn)單。鎳鎘電池最致命的缺點(diǎn)是，在充放電過(guò)程中如果處理不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的“記憶效應(yīng)”，使得服務(wù)壽命大大縮短。所謂“記憶效應(yīng)”就是電池在充電前，電池的電量沒(méi)有被完全放盡，久而久之將會(huì)引起電池容量的降低，在電池充放電的過(guò)程中（放電較為明顯），會(huì)在電池極板上產(chǎn)生些許的小氣泡，日積月累這些氣泡減少了電池極板的面積也間接影響了電池的容量。當(dāng)然，我們可以通過(guò)掌握合理的充放電方法來(lái)減輕“記憶效應(yīng)”。此外，鎘是有毒的，因而鎳鎘電池不利于生態(tài)環(huán)境的保護(hù)。眾多的缺點(diǎn)使得鎳鎘電池已基本被淘汰出數(shù)碼設(shè)備電池的應(yīng)用范圍。鎳鎘電池可重復(fù)500次以上的充放電，經(jīng)濟(jì)耐用。其內(nèi)部抵制力小，既內(nèi)阻很小，可快速充電，又可為負(fù)載提供大電流，而且放電時(shí)電壓變化很小，是一種非常理想的直流供電電池。與其它類(lèi)型的電池比較，鎳鎘電池可耐過(guò)充電或過(guò)放電。鎳鎘電池的放電電壓根據(jù)其放電裝置有所差異，每個(gè)單元電池(Cell)大約是1.2V，電池容量單位為Ah(安時(shí))、mAh(毫安時(shí))，放電終止電壓的極限值稱(chēng)為“放電終止電壓”，鎳鎘電池的放電終止電壓為1.0/cell(cell為每一單元電池)。自放電率低，鎳鎘電池在長(zhǎng)間放置的情況下，特性也不會(huì)劣化，充分充電后可完全恢復(fù)原來(lái)的特性，它可在－20℃＋60提高電池性能及延長(zhǎng)電池使用壽命的關(guān)鍵在于避免記憶效應(yīng)和過(guò)度放電。鎳鎘電池有記憶效應(yīng)，即鎳鎘電在幾次低容量下的充放電工作之后。如果要進(jìn)行一次較大容量的充放電，電池將無(wú)法正常工作，這種情況即為記憶效應(yīng)(Memoryeffect)。記憶效應(yīng)使得放電終止電壓被設(shè)定的較高的錄像機(jī)、攝像機(jī)上，隨著工作電壓的降低，電池容量表面上也隨著降低，但放電電壓的降低可能是一至二次完全放電而造成的暫時(shí)現(xiàn)象。記憶效應(yīng)使得電池的性能不能得到充分發(fā)揮，也給拍攝帶來(lái)極大的不便。因此，在使用中應(yīng)注意使用帶充放電性能的充電器，如Sony公司的BC－1WDCE，避免記憶效應(yīng)的產(chǎn)生，使用一般充電器的如BC－1WA、BC－1WB時(shí)，可在10次左右的充電以后進(jìn)行一次放電，也可以達(dá)到防止記憶效應(yīng)的目的。1.2.4蓄電池所謂蓄電池即是貯存化學(xué)能量，于必要時(shí)放出電能的一種電氣化學(xué)設(shè)備。蓄電池是電池中的一種，它的作用是能把有限的電能儲(chǔ)存起來(lái)，在合適的地方使用。它的工作原理就是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。它用填滿(mǎn)海綿狀鉛的鉛板作負(fù)極，填滿(mǎn)二氧化鉛的鉛板作正極，并用1.28％的稀硫酸作電解質(zhì)。在充電時(shí)，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，放電時(shí)化學(xué)能又轉(zhuǎn)化為電能。電池在放電時(shí)，金屬鉛是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，被氧化為硫酸鉛；二氧化鉛是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，被還原為硫酸鉛。電池在用直流電充電時(shí)，兩極分別生成鉛和二氧化鉛。移去電源后，它又恢復(fù)到放電前的狀態(tài)，組成化學(xué)電池。鉛蓄電池是能反復(fù)充電、放電的電池，叫做二次電池。它的電壓是2V，通常把三個(gè)鉛蓄電池串聯(lián)起來(lái)使用，電壓是6V。汽車(chē)上用的是6個(gè)鉛蓄電池串聯(lián)成12V的電池組。鉛蓄電池在使用一段時(shí)間后要補(bǔ)充蒸餾水，使電解質(zhì)保持含有22～28％的稀硫酸。鉛酸蓄電池產(chǎn)品主要有下列幾種，其用途分布如下：起動(dòng)型蓄電池：主要用于汽車(chē)、摩托車(chē)、拖拉機(jī)、柴油機(jī)等起動(dòng)和照明；固定型蓄電池：主要用于通訊、發(fā)電廠(chǎng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)作為保護(hù)、自動(dòng)控制的備用電源；牽引型蓄電池：主要用于各種蓄電池車(chē)、叉車(chē)、鏟車(chē)等動(dòng)力電源；鐵路用蓄電池：主要用于鐵路內(nèi)燃機(jī)車(chē)、電力機(jī)車(chē)、客車(chē)起動(dòng)、照明之動(dòng)力；儲(chǔ)能用蓄電池：主要用于風(fēng)力、太陽(yáng)能等發(fā)電用電能儲(chǔ)存。1.2.5太陽(yáng)能電池太陽(yáng)能電池是通過(guò)光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。以光電效應(yīng)工作的薄膜式太陽(yáng)能電池為主流，而以光化學(xué)效應(yīng)工作的濕式太陽(yáng)能電池則還處于萌芽階段。太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴-電子對(duì)，在p-n結(jié)電場(chǎng)的作用下，空穴由n區(qū)流向p區(qū)，電子由p區(qū)流向n區(qū)，接通電路后就形成電流。這就是光電效應(yīng)太陽(yáng)能電池的工作原理。太陽(yáng)能發(fā)電方式太陽(yáng)能發(fā)電有兩種方式，一種是光—熱—電轉(zhuǎn)換方式，另一種是光—電直接轉(zhuǎn)換方式。光—熱—電轉(zhuǎn)換（1）光—熱—電轉(zhuǎn)換方式通過(guò)利用太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的熱能發(fā)電，一般是由太陽(yáng)能集熱器將所吸收的熱能轉(zhuǎn)換成工質(zhì)的蒸氣，再驅(qū)動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。前一個(gè)過(guò)程是光—熱轉(zhuǎn)換過(guò)程；后一個(gè)過(guò)程是熱—電轉(zhuǎn)換過(guò)程，與普通的火力發(fā)電一樣.太陽(yáng)能熱發(fā)電的缺點(diǎn)是效率很低而成本很高，估計(jì)它的投資至少要比普通火電站貴5～10倍.一座1000MW的太陽(yáng)能熱電站需要投資20～25億美元，平均1kW的投資為2000～2500美元。因此，目前只能小規(guī)模地應(yīng)用于特殊的場(chǎng)合，而大規(guī)模利用在經(jīng)濟(jì)上很不合算，還不能與普通的火電站或核電站相競(jìng)爭(zhēng)。光—電直接轉(zhuǎn)換（2）光—電直接轉(zhuǎn)換方式該方式是利用光電效應(yīng)，將太陽(yáng)輻射能直接轉(zhuǎn)換成電能，光—電轉(zhuǎn)換的基本裝置就是太陽(yáng)能電池。太陽(yáng)能電池是一種由于光生伏特效應(yīng)而將太陽(yáng)光能直接轉(zhuǎn)化為電能的器件，是一個(gè)半導(dǎo)體光電二極管，當(dāng)太陽(yáng)光照到光電二極管上時(shí)，光電二極管就會(huì)把太陽(yáng)的光能變成電能，產(chǎn)生電流。當(dāng)許多個(gè)電池串聯(lián)或并聯(lián)起來(lái)就可以成為有比較大的輸出功率的太陽(yáng)能電池方陣了。太陽(yáng)能電池是一種大有前途的新型電源，具有永久性、清潔性和靈活性三大優(yōu)點(diǎn).太陽(yáng)能電池壽命長(zhǎng)，只要太陽(yáng)存在，太陽(yáng)能電池就可以一次投資而長(zhǎng)期使用；與火力發(fā)電、核能發(fā)電相比，太陽(yáng)能電池不會(huì)引起環(huán)境污染；太陽(yáng)能電池可以大中小并舉，大到百萬(wàn)千瓦的中型電站，小到只供一戶(hù)用的太陽(yáng)能電池組，這是其它電源無(wú)法比擬的。太陽(yáng)能電池按結(jié)晶狀態(tài)可分為結(jié)晶系薄膜式和非結(jié)晶系薄膜式(以下表示為a-)兩大類(lèi)，而前者又分為單結(jié)晶形和多結(jié)晶形。按材料可分為硅薄膜形、化合物半導(dǎo)體薄膜形和有機(jī)膜形，而化合物半導(dǎo)體薄膜形又分為非結(jié)晶形(a-Si:H，a-Si:H:F，a-SixGel-x:H等)、ⅢV族(GaAs，InP等)、ⅡⅥ族(Cds系)和磷化鋅(Zn3p2)等。太陽(yáng)能電池根據(jù)所用材料的不同，太陽(yáng)能電池還可分為：硅太陽(yáng)能電池、多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池、聚合物多層修飾電極型太陽(yáng)能電池、納米晶太陽(yáng)能電池、有機(jī)太陽(yáng)能電池，其中硅太陽(yáng)能電池是目前發(fā)展最成熟的，在應(yīng)用中居主導(dǎo)地位。1、硅太陽(yáng)能電池硅太陽(yáng)能電池分為單晶硅太陽(yáng)能電池、多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池和非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池三種。單晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟。在實(shí)驗(yàn)室里最高的轉(zhuǎn)換效率為24.7%，規(guī)模生產(chǎn)時(shí)的效率為15%。在大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中仍占據(jù)主導(dǎo)地位，但由于單晶硅成本價(jià)格高，大幅度降低其成本很困難，為了節(jié)省硅材料，發(fā)展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜做為單晶硅太陽(yáng)能電池的替代產(chǎn)品。多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池與單晶硅比較，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜電池，其實(shí)驗(yàn)室最高轉(zhuǎn)換效率為18%，工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的轉(zhuǎn)換效率為10%。因此，多晶硅薄膜電池不久將會(huì)在太陽(yáng)能電地市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位。非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池成本低重量輕，轉(zhuǎn)換效率較高，便于大規(guī)模生產(chǎn)，有極大的潛力。但受制于其材料引發(fā)的光電效率衰退效應(yīng)，穩(wěn)定性不高，直接影響了它的實(shí)際應(yīng)用。如果能進(jìn)一步解決穩(wěn)定性問(wèn)題及提高轉(zhuǎn)換率問(wèn)題，那么，非晶硅太陽(yáng)能電池?zé)o疑是太陽(yáng)能電池的主要發(fā)展產(chǎn)品之一。2、多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池材料為無(wú)機(jī)鹽，其主要包括砷化鎵III-V族化合物、硫化鎘、硫化鎘及銅錮硒薄膜電池等。硫化鎘、碲化鎘多晶薄膜電池的效率較非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池效率高，成本較單晶硅電池低，并且也易于大規(guī)模生產(chǎn)，但由于鎘有劇毒，會(huì)對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重的污染，因此，并不是晶體硅太陽(yáng)能電池最理想的替代產(chǎn)品。砷化鎵（GaAs）III-V化合物電池的轉(zhuǎn)換效率可達(dá)28%，GaAs化合物材料具有十分理想的光學(xué)帶隙以及較高的吸收效率，抗輻照能力強(qiáng)，對(duì)熱不敏感，適合于制造高效單結(jié)電池。但是GaAs材料的價(jià)格不菲，因而在很大程度上限制了用GaAs電池的普及。銅銦硒薄膜電池（簡(jiǎn)稱(chēng)CIS）適合光電轉(zhuǎn)換，不存在光致衰退問(wèn)題，轉(zhuǎn)換效率和多晶硅一樣。具有價(jià)格低廉、性能良好和工藝簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，將成為今后發(fā)展太陽(yáng)能電池的一個(gè)重要方向。唯一的問(wèn)題是材料的來(lái)源，由于銦和硒都是比較稀有的元素，因此，這類(lèi)電池的發(fā)展又必然受到限制。3、聚合物多層修飾電極型太陽(yáng)能電池以有機(jī)聚合物代替無(wú)機(jī)材料是剛剛開(kāi)始的一個(gè)太陽(yáng)能電池制造的研究方向。由于有機(jī)材料柔性好，制作容易，材料來(lái)源廣泛，成本底等優(yōu)勢(shì)，從而對(duì)大規(guī)模利用太陽(yáng)能，提供廉價(jià)電能具有重要意義。但以有機(jī)材料制備太陽(yáng)能電池的研究?jī)H僅剛開(kāi)始，不論是使用壽命，還是電池效率都不能和無(wú)機(jī)材料特別是硅電池相比。能否發(fā)展成為具有實(shí)用意義的產(chǎn)品，還有待于進(jìn)一步研究探索。4、納米晶太陽(yáng)能電池納米TiO2晶體化學(xué)能太陽(yáng)能電池是新近發(fā)展的，優(yōu)點(diǎn)在于它廉價(jià)的成