電池基本原理及基本術(shù)語

一，電池基本原理及基本術(shù)語

1.什么叫電池？

電池（Batteries）是一種能量轉(zhuǎn)化與儲存的裝置，它通過反應(yīng)，將化學(xué)能或物理能轉(zhuǎn)化為電能。根據(jù)電池轉(zhuǎn)化能量的不同，可以將電池分為化學(xué)電池和物理電池。

化學(xué)電池或化學(xué)電源就是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。它由兩種不同成分的電化學(xué)活性電極分別組成正負(fù)極，由一種能提供媒體傳導(dǎo)作用的化學(xué)物質(zhì)作為電解質(zhì)，當(dāng)連接在某一外部載體上時，通過轉(zhuǎn)換其內(nèi)部的化學(xué)能提供電能。

物理電池就是將物理能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

2.一次電池與二次電池的有哪些區(qū)別？

最主要的區(qū)別是活性物質(zhì)的不同，二次電池的活性物質(zhì)可逆，而一次電池的活性物質(zhì)并不可逆。一次電池的自放電遠(yuǎn)小于二次電池，但內(nèi)阻遠(yuǎn)比二次電池大，因此負(fù)載能力較低，此外，一次電池的質(zhì)量比容量和體積比容量均大于一般充電電池。

3.鎳氫電池的電化學(xué)原理是什么？

鎳氫電池采用Ni氧化物作為正極，儲氫金屬作為負(fù)極，堿液（主要為KOH）作為電解液，鎳氫電池充電時：

正極反應(yīng)：Ni(OH)2 + OH- → NiOOH + H2O–e-

負(fù)極反應(yīng)：M+H2O +e-→ MH+ OH-

鎳氫電池放電時：

正極反應(yīng)：NiOOH + H2O + e- → Ni(OH)2 + OH-

負(fù)極反應(yīng)：MH+ OH- →M+H2O +e-

4.鋰離子電池的電化學(xué)原理是什么？

鋰離子電池正極主要成分為LiCoO2，負(fù)極主要為C，充電時，

正極反應(yīng)： LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-

負(fù)極反應(yīng)： C + xLi+ + xe- → CLix

電池總反應(yīng)： LiCoO2 + C → Li1-xCoO2 + CLix

放電時發(fā)生上述反應(yīng)的逆反應(yīng)。

5.電池常用的標(biāo)準(zhǔn)有哪些？

電池常用IEC標(biāo)準(zhǔn)：鎳氫電池的標(biāo)準(zhǔn)為IEC61951-2：2003；鋰離子電池行業(yè)一般依據(jù)UL或者國家標(biāo)準(zhǔn)。

電池常用國家標(biāo)準(zhǔn)：鎳氫電池的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T15100_1994，GB/T18288_2000; 鋰電池的標(biāo)準(zhǔn)為GB/T10077_1998，YD/T998_1999,GB/T18287_2000。

另外，電池常用標(biāo)準(zhǔn)也有日本工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)JIS C 關(guān)于電池的標(biāo)準(zhǔn)。

IEC即國際電工委員會（International Electrical Commission），是由各國電工委員會組成的世界性標(biāo)準(zhǔn)化組織，其目的是為了促進(jìn)世界電工電子領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)化。IEC標(biāo)準(zhǔn)是由國際電工委員會制定的標(biāo)準(zhǔn)。

6.鎳氫電池的主要結(jié)構(gòu)組成是什么？

鎳氫電池的主要組成為：正極片（鎳氧化物）、負(fù)極片（儲氫合金）、電解液（主要為KOH）、隔膜紙、密封圈、正極帽、電池殼等。

7.鋰離子電池的主要結(jié)構(gòu)組成是什么？

鋰離子電池的主要組成為：電池上下蓋、正極片（活性物質(zhì)為氧化鋰鈷）、隔膜（一種特殊的復(fù)合膜）、負(fù)極（活性物質(zhì)為碳）、有機(jī)電解液、電池殼（分為鋼殼和鋁殼兩種）等。

8.什么是電池內(nèi)阻？

是指電池在工作時，電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力。由歐姆內(nèi)阻與極化內(nèi)阻兩部分組成。電池內(nèi)阻大，會導(dǎo)致電池放電工作電壓降低，放電時間縮短。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重要參數(shù)。注：一般以充電態(tài)內(nèi)阻為標(biāo)準(zhǔn)。測量電池的內(nèi)阻需用專用內(nèi)阻儀測量，而不能用萬用表歐姆檔測量。

9.什么是標(biāo)稱電壓？

電池的標(biāo)稱電壓指的是在正常工作過程中表現(xiàn)出來的電壓， 二次鎳鎘鎳氫電池標(biāo)稱電壓為1.2V；二次鋰電池標(biāo)稱電壓為3.6V。

10.什么是開路電壓？

開路電壓是指電池在非工作狀態(tài)下即電路無電流流過時，電池正負(fù)極之間的電勢差。 工作電壓又稱端電壓，是指電池在工作狀態(tài)下即電路中有電流過時電池正負(fù)極之間電勢差。

11.什么是電池的容量？

電池的容量有額定容量和實際容量之分。電池的額定容量是指設(shè)計與制造電池時規(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。IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定鎳鎘和鎳氫電池在20℃±5℃環(huán)境下，以0.1C充電16小時后以0.2C放電至1.0V時所放出的電量為電池的額定容量，以C5表示。而對于鋰離子電池，則規(guī)定在常溫、恒流（1C）—恒壓（4.2V）控制的充電條件下充電3 h，再以0.2C放電至2.75V時所放出的電量為其額定容量，而電池的實際容量是指電池在一定的放電條件下所放出的實際電量，主要受放電倍率和溫度的影響（故嚴(yán)格來講，電池容量應(yīng)指明充放電條件）。電池容量的單位有Ah,mAh(1Ah=1000mAh).

12.什么是電池的放電殘余容量？

當(dāng)對可充電電池用大電流（如1C或以上）放電時，由于電流過大使內(nèi)部擴(kuò)散速率存在的“瓶頸效應(yīng)”，致使電池在容量未能完全放出時已到達(dá)終點(diǎn)電壓，再用小電流如0.2C還能繼續(xù)放電，直至1.0V/支（鎳鎘和鎳氫電池）和3.0V/支(鋰電池)時所放出的容量稱為殘余容量。

13.什么是放電平臺？

鎳氫充電電池的放電平臺通常是指電池在一定的放電制度下放電時，電池的工作電壓比較平穩(wěn)的電壓范圍，其數(shù)值與放電電流有關(guān)，電流越大，其數(shù)值就越低。鋰離子電池的放電平臺一般是恒壓充到電壓為4.2V且電流小于0.01C時停充電，然后擱置10分鐘，在任何們率的放電電流下下放電至3.6V時的放電時間。是衡量電池好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)。

二，電池標(biāo)識

14.IEC規(guī)定的可充電電池的標(biāo)識方法是什么？

根據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，鎳氫電池的標(biāo)識由5部分組成。

01）電池種類：HF、HR表示鎳氫電池

02）電池尺寸資料：包括圓形電池的直徑、高度、方型電池的高度、寬度、厚度、 數(shù)值之間用斜杠隔開，單位： mm

03）放電特性符號：L表示適宜放電電流倍率在0.5C以內(nèi)

M表示適宜放電電流倍率在0.5-3.5C以內(nèi)

H表示適宜放電電流倍率在3.5-7.0C以內(nèi)

X表示電池能在7C-15C高倍率的放電電流下工作

04）高溫電池符號：用T表示

05）電池連接片表示：CF代表無連接片，HH表示電池拉狀串聯(lián)連接片用的連接片， HB表示電池帶并排串聯(lián)連接用連接片。

例如：HF18/07/49表示方形鎳氫電池，寬為18mm,厚度為7mm，高度為49mm，

KRMT33/62HH表示鎳鎘電池，放電倍率在0.5C-3.5之間，高溫系列單體電池（無連接片），直徑33mm，高度為62mm。

根據(jù)IEC61960標(biāo)準(zhǔn)，二次鋰電池的標(biāo)識如下：

01）電池標(biāo)識組成：3個字母，后跟5個數(shù)字（圓柱形）或6個（方形）數(shù)字。

02）第一個字母：表示電池的負(fù)極材料。I—表示有內(nèi)置電池的鋰離子；L—表示鋰金屬電極或鋰合金電極。

03）第二個字母：表示電池的正極材料。C—基于鈷的電極；N—基于鎳的電極；M—基于錳的電極；V—基于釩的電極。

04）第三個字母：表示電池的形狀。R—表示圓柱形電池；L—表示方形電池。

05）數(shù)字：圓柱形電池：5個數(shù)字分別表示電池的直徑和高度。直徑的單位為毫米，高度的單位為十分之一毫米。直徑或高度任一尺寸大于或等于100mm時，兩個尺寸之間應(yīng)加一條斜線。

方型電池：6個數(shù)字分別表示電池的厚度、寬度和高度，單位毫米。三個尺寸任一個大于或等于100mm時，尺寸之間應(yīng)加斜線；三個尺寸中若有任一小于1mm,則在此尺寸前加字母“t”，此尺寸單位為十分之一毫米。

例如：ICR18650表示一個圓柱形二次鋰離子電池，正極材料為鈷，其直徑約為 18mm，高約為65mm。

ICR20/1050。

ICP083448表示一個方形二次鋰離子電池，正極材料為鈷，其厚度約為8mm,寬度約為 34mm，高約為48mm。

ICP08/34/150表示一個方形二次鋰離子電池，正極材料為鈷，其厚度約為8mm,寬度約為 34mm，高約為150mm。

ICPt73448表示一個方形二次鋰離子電池，正極材料為鈷，其厚度約為0.7mm,寬度約為 34mm，高約為48mm。

15.電池的包裝材料有哪些？

01）不干介子（紙）如纖維紙、雙面膠

02）PVC膜、商標(biāo)管

03）連接片：不銹鋼片、純鎳片、鍍鎳鋼片

04）引出片：不銹鋼片（易于焊錫）

純鎳片（點(diǎn)焊牢）

05）插頭類

06）保護(hù)元器件類如溫控開關(guān)、過流保護(hù)器、限流電阻

07）紙箱、紙盒

08）塑料殼類

16.電池包裝、組合及設(shè)計的目的是什么？

01）美觀、品牌

02）電池電壓的限制，要獲得較高電壓需串聯(lián)多只電池

03）保護(hù)電池，防止短路延長電池使用壽命

04）尺寸的限制

05）便于運(yùn)輸

06）特殊功能的設(shè)計，如防水，特殊外型設(shè)計等。