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【電池基本原理及基本術語】

發(fā)布時間:2019-04-12
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一,電池基本原理及基本術語


1.什么叫電池?


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


化學電池或化學電源就是將化學能轉化為電能的裝置。它由兩種不同成分的電化學活性電極分別組成正負極,由一種能提供媒體傳導作用的化學物質作為電解質,當連接在某一外部載體上時,通過轉換其內部的化學能提供電能。


物理電池就是將物理能轉化為電能的裝置。


2.一次電池與二次電池的有哪些區(qū)別?


最主要的區(qū)別是活性物質的不同,二次電池的活性物質可逆,而一次電池的活性物質并不可逆。一次電池的自放電遠小于二次電池,但內阻遠比二次電池大,因此負載能力較低,此外,一次電池的質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,儲氫金屬作為負極,堿液(主要為KOH)作為電解液,鎳氫電池充電時:


正極反應:Ni(OH)2 + OH- → NiOOH + H2O–e-


負極反應:M+H2O +e-→ MH+ OH-


鎳氫電池放電時:


正極反應:NiOOH + H2O + e- → Ni(OH)2 + OH-


負極反應:MH+ OH- →M+H2O +e-


4.鋰離子電池的電化學原理是什么?


鋰離子電池正極主要成分為LiCoO2,負極主要為C,充電時,


正極反應: LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-


負極反應: C + xLi+ + xe- → CLix


電池總反應: LiCoO2 + C → Li1-xCoO2 + CLix


放電時發(fā)生上述反應的逆反應。


5.電池常用的標準有哪些?


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


電池常用國家標準:鎳氫電池的標準為GB/T15100_1994,GB/T18288_2000; 鋰電池的標準為GB/T10077_1998,YD/T998_1999,GB/T18287_2000。

另外,電池常用標準也有日本工業(yè)標準JIS C 關于電池的標準。


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準化組織,其目的是為了促進世界電工電子領域的標準化。IEC標準是由國際電工委員會制定的標準。


6.鎳氫電池的主要結構組成是什么?


鎳氫電池的主要組成為:正極片(鎳氧化物)、負極片(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構組成是什么?


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


8.什么是電池內阻?


是指電池在工作時,電流流過電池內部所受到的阻力。由歐姆內阻與極化內阻兩部分組成。電池內阻大,會導致電池放電工作電壓降低,放電時間縮短。內阻大小主要受電池的材料、制造工藝、電池結構等因素的影響。是衡量電池性能的一個重要參數(shù)。注:一般以充電態(tài)內阻為標準。測量電池的內阻需用專用內阻儀測量,而不能用萬用表歐姆檔測量。


9.什么是標稱電壓?


電池的標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稱電壓為1.2V;二次鋰電池標稱電壓為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,應該放出最低限度的電量。IEC標準規(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(故嚴格來講,電池容量應指明充放電條件)。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,由于電流過大使內部擴散速率存在的“瓶頸效應”,致使電池在容量未能完全放出時已到達終點電壓,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,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準。
來自:鋰電派