電池100問(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(chǔ)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(shí)，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？
 

　　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(chǔ)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(shí)：
 

　　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(shí)：
 

　　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L(zhǎng)iCoO2，負(fù)極主要為C，充電時(shí)，
 

　　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(shí)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(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
 

　　電池常用國(guó)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即電工委員會(huì)(International Electrical Commission)，是由各國(guó)電工委員會(huì)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)是由電工委員會(huì)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(chǔ)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(shí)，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(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)阻需用內(nèi)阻儀測(cè)量，而不能用萬用表歐姆檔測(cè)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(shí)，電池正負(fù)極之間的電勢(shì)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(shí)電池正負(fù)極之間電勢(shì)差。
 

　　11.什么是電池的容量？
 

　　電池的容量有額定容量和實(shí)際容量之分。電池的額定容量是指設(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)該放出低限度的電量。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(shí)后以0.2C放電至1.0V時(shí)所放出的電量為電池的額定容量，以C5表示。而對(duì)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(shí)所放出的電量為其額定容量，而電池的實(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，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(duì)可充電電池用大電流(如1C或以上)放電時(shí)，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*放出時(shí)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(shí)所放出的容量稱為殘余容量。
 

　　13.什么是放電平臺(tái)？
 

　　鎳氫充電電池的放電平臺(tái)通常是指電池在一定的放電制度下放電時(shí)，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(tái)一般是恒壓充到電壓為4.2V且電流小于0.01C時(shí)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(shí)的放電時(shí)間。是衡量電池好壞的重要標(biāo)準(zhǔn)。