可充电电池原理 充电电池的种类

可充电电池 工作原理

先说说电池的放电过程，电池就是把化学能转化为电能的装置。

以锌铜原电池电池为例：

┏ 锌片：Zn – 2e- = Zn2+ 氧化反应（负极）

e-

┗铜片：2H+ + 2e- = H2↑ 还原反应（正极）

总式：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑

这就是电池的放电过程（活性不同的两种物质之间电子的转移）。

发生条件

①活泼性不同的两个电极（金属与金属或石墨或不溶性的金属氧化物）；

②两电极浸入电解质溶液且导线连接或直接接触；

粒子的放电顺序：

阳离子：

K + 、Ca2+ 、Na + 、Mg2+ 、Al3+ 、 Zn2+ 、 Fe2+

Sn2+ 、Pb2+ (H+) Cu2+ Fe3+ Hg2+ Ag+

（得e能力依次增强）

阴离子：

除Au 、Pt外的金属做电极放电能力>；阴离子。即：

Zn、 Fe… Cu 、 Hg 、 Ag >S2－、I － 、

Br －、 Cl －、OH －（水）、 NO3 －、SO4 2－

充电过程

充电就是让在上边的放电过程逆转。

以铅蓄电池为例：

铅蓄电池是首先制造出的实用蓄电池。其原理如下：

把A、B两块铅板插入硫酸溶液中，铅于硫酸作用的结果，使A、B两块铅板上形成硫酸铅，溶液中也被硫酸铅饱和，这是还没有电势，给蓄电池充电时，在两极上发生的化学反应如下：

A;PbSO4+2H2O - 2e-→PbO2+H2SO4+2H+;

B:PbSO4+2e-→Pb+SO42-;

可以看出，充电后，A板上的PbO2成为正极， B板上Pb成为负极。放电时，两极发生的反应如下：

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

负极：Pb+SO42-→PbSO4+2e-;

放电时发生反应恰为充电的逆过程。充电时，最高电动势为2.2V。放电时，电动势逐渐降低，低到1.8V时必须充电，否则会损坏极板。

可充电电池所用材料

铅酸蓄电池正极板上的活性物质是二氧化铅，极板上的活性物质为海绵状纯铅，电解液为一定浓度的硫酸溶液，极板间的电动势约2V。

镍镉电池正极板上的活性物为氧化镍粉，负极板上的活性物质为氧化镉粉，活性物质分别包在穿孔钢带中，加压成型后即成为电池的正负极板。电解液通常用氢氧化钾溶液，电池的开路电压为1.2V。

镍金属氢电池正极板材料为氧化镍粉，负极板材料为吸氢合金，电解液氢氧化钾溶液。电池的开路电压为1.2V。

锂离子电池用LiCoO2复合金属氧化物在铝板上形成阳极，用锂碳化合物在铜板形成阴极，极板间有亚微米级微孔的聚烯烃薄膜隔板，电解液为有机溶剂，开路电压为3.6V。

锂聚合物电是锂离子电池的改良型，没有电池液，改用聚合物电解质，比离子电池稳定，开路电压3.6V。

可充电电池常用参数

电池容量代表电池可以存放多少电量，我们在电池外包装上看到的数字一般就指电池容量标识。用单位安时或毫安时表示。它是一个复合单位，由电流单位和时间单位乘积构成，代表电池在恒定电流下持续放电的能力。一节充满电的电池用200mA电流放电可以持续10小时，将电流与时间相乘我们就可以得到这节电池的容量是2000mA.H。如果将它用400mA放电，则可用时间为5小时。

能量密度：单位体积或单位重量内所包含的电能容量，对于同样的电量要求，能量密度高的电池，体积可以更小，重量可以更轻。

C电流：是指在一小时内将充满的电池放电完毕或是将用尽的电池充满的电流大小。其实也就是安时容量的数值大小。1800mA.容量的电池，C电流就是1800mA。2000mA.容量的电池，C电流就是2000mA。

开路电压：指电池两极之间的电位差。

记忆效应：新的电池，其电极材料的晶粒细小，可以得到最大的电极表面积。因为使用而使电池内容物产生结晶，晶体化形成后，晶粒增大,也称作(钝化)，减小了可用电极面积，而且长大的晶粒会造成自放电增大，使电池容量降低，性能受损。这就是记忆效应。记忆效应发生的原因是由于电池重复的部分充电与放电不完全所致。

自放电率：充电后的电池，即使在不使用的情况下，也会自己逐渐失去电量，一般温度越高，自放电越显著。

可充电电池种类

1、镍镉 （Ni-Cd）

电压：1.2V

使用寿命为：500次

放电温度为：-20度～60度

充电温度为：0度～45度

2、镍氢 （Ni-MH）

电压：1.2V

使用寿命为：1000次

放电温度为：-10度～45度

充电温度为：10度～45度

备注：目前国产5号电池最高容量是3000mAh左右。

3、锂离子（Li-lon）

电压：3.6V

使用寿命为：500次

放电温度为：-20度～60度

充电温度为：0度～45度

备注：重量比镍氢电池轻30%～40%，容量高出镍氢电池60%以上。但是不耐过充，如果过充会造成温度过高而破坏结构=>爆炸。

4、锂聚合物

电压：3.7V

使用寿命为：500次

放电温度为：-20度～60度

充电温度为：0度～45度

备注：锂电的改良型，没有电池液，而改用聚合物电解质，可以做成各种形状，比锂电池稳定。

5、铅酸电池

电压：12V

使用寿命为：200～300次

放电温度为：0度～45度

充电温度为：0度～45度

备注：就是一般车用电瓶（它是以6个2V串联成12V的），免加水的电池使用寿命长达10年，但体积和容量是最大的。

可充电电池特征

镍镉：有记忆效应，容量小。

镍氢：记忆效应小，容量大。

锂离子：无记忆效应，身薄，容量大。因电极材料不同，电动势为3.6V、3.7V两种。锂电池的性能是现有各类电池中最好的一种，体积小、重量轻、容量大。广泛用于数码相机、笔记本电脑、移动电话等电子产品中。

铅蓄：电动势约为12V，铅蓄电池可以反复充电使用，电解液是硫酸溶液，内阻很小，广泛用于汽车、摩托车中。

铁锂：电力更足，更安全，也更轻，未来电动车的主要发展方向。

一般，同种类型的充电电池，容量越大，体积越大，重量也较大。

可充电电池标识方法

根据IEC标准镍镉、镍氢电池的标识由5部分组成：

1、电池种类：KR表示镍镉电池，HF表示镍氢电池，HR表示型镍氢电池。

2、电池尺寸资料：包括圆形电池的直径高度、方型电池的高度，宽度厚度数值之间用斜杠隔开单位mm。

3、放电特性符号：

L表示适宜放电电流倍率在0.5C以内；

M表示适宜放电电流倍率在0.5-3.5C以内；

H表示适宜放电电流倍率在3.5-7.0C以内；

X表示电池能在7C-15C高倍率的放电电流下工作。

4、高温电池符号：用T表示

5、电池连接片表示：CF代表无连接片，HH表示电池拉状串联连接片用的连接片，HB表示电池带并排串联连接用连接片。

例如：HF18/07/49表示方形镍氢电池宽为18mm，厚度为7mm，高度为49mm。

KRMT33/62HH表示镍镉电池放电倍率在0.5C-3.5之间，高温系列单体电池无连接片，直径33mm，高度为62mm。

根据IEC61960标准二次锂电池的标识如下:

1、电池标识组成：3个字母后跟5个数字圆柱形或6个方形数字。

2、第一个字母表示电池的负极材料：I表示有内置电池的锂离子，L表示锂金属电极或锂合金电极。

3、第二个字母表示电池的正极材料：C基于钴的电极，N基于镍的电极，M基于锰的电极，V基于钒的电极。

4、第三个字母表示电池的形状：R表示圆柱形电池，L表示方形电池。

5、数字圆柱形电池5个数字分别表示电池的直径和高度，直径的单位为毫米，高度的单位为十分之一毫米。直径或高度任一尺寸大于或等于100mm时，两个尺寸之间应加一条斜线。方型电池6个数字分别表示电池的厚度宽度和高度，单位毫米三个尺寸任一个大于或等于100mm时尺寸之间应加斜线，三个尺寸中若有任一小于1mm，则在此尺寸前加字母t此尺寸单位为十分之一毫米。

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