电池的分类及发展PPT演示课件

1、1,2019,The life of battery only three days-yesterday,today and tomorrow. 谷士辉,2,电池的发展历程,电池的诞生,1780年伽伐尼在做青蛙解剖时，两手分别拿着不同的金属器械，无意中同时碰在青蛙的大腿上，青蛙腿部的肌肉立刻抽搐了一下，仿佛受到电流的刺激，而如果只用一种金属器械去触动青蛙，就无此种反应。伽伐尼认为，出现这种现象是因为动物躯体内部产生的一种电，他称之为“生物电”。,伏特受伽伐尼的启发，发明了伏特电堆,1799年，伏特发现，在两种金属片中，只要有一种与溶液发生了化学反应，金属片之间就能够产生电流。伏特用这种方法成功

2、制成了世界上第一个电池“伏特电堆”。,普朗泰发明蓄电池,1860年，法国的普朗泰发明出用铅做电极的电池。这种电池的独特之处是，当电池使用一段使电压下降时，可以给它通以反向电流，使电池电压回升。因为这种电池能充电，可以反复使用，所以称它为“蓄电池”。,3,1887年，英国人赫勒森发明了最早的干电池。干电池的电解液为糊状，不会溢 漏，便于携带，因此获得了广泛应用。 1890年， ThomasEdison发明可充电的铁镍电池 1896年，发明D型电池. 1899年， WaldmarJungner发明镍镉电池. 1914年， ThomasEdison发明碱性电池. 1954年，Gerald Pears

3、on, Calvin Fuller and Daryl Chapin 开发出太阳能电池 1970年，第一次锂电池实用化， 1976年，Philips Research的科学家发明镍氢电池 1991年，Sony可充电锂离子电池商业化生产 1999年，可充电锂聚合物电池商业化生产2000后，燃料电池，太阳能电池成为全世界瞩目的新能源发展问题的焦点,4,Today,燃料电池”，是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出来。其中最实用的是使用氢或含富氢的气体燃料的燃料电池。,太阳能电池是利用“光伏效应”原理使太阳的辐射光通过半导体物质转

4、变为电能的一种装置。多晶硅是太阳能电池的主要材料,当硅原子受到外来能量作用时,部分电子就脱离原来的轨道成为自由电子,并在原来的位置留下一个“空穴”。当向硅中参杂了磷、砷等元素后便形成了N型硅(能释放电子,成为电子型半导体,暂时带正电),当参杂了硼、镓等元素后便形成了P型半导体(能俘获电子,成为空穴型半导体,暂时带负电)。当太阳能电池受到照射后,P型硅俘获的电子接受光能向N型区移动,使N型区带负电;同时空穴向P型区移动,使P区带正电,这样在PN两端便产生了电动势,锂电池组装完成后电池即有电压，不需充电。这种电池也可以充电，但循环性能不好，在充放电循环过程中容易形成锂枝晶，造成电池内部短路，所以一

5、般情况下这种电池是禁止充电的。后来，发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物做正极，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。,锂电池,燃料电池,太阳能电池,5,电池的分类方法,其分类方法大体上可分为三大类 第一类：按电解液种类划分包括： 碱性电池，电解质主要以氢氧化钾火溶液为主的电池：如：碱性锌锰电池（俗称碱锰电池或碱性电池）、镉镍电池，镍氢电池等； 酸性电池，主要以硫酸水溶液为介质，如锌锰干电池（有的消费者也称之为酸性电池）、海水电池等； 有机电解液电池，主要以有机溶液为介质的电池，如锂电池、锂离子电池等。,6,第二类：按工作性质和贮存方式划分包括： 一次电池，又称原电池或

6、干电池，即放电后不能再充电的电池，如锌锰干电池，锂原电池等； 二次电池，即可充电池又称蓄电池，充放电能反复多次循环使用的电池，如镍氢电池、锂离电池、镉镍电池，铅酸蓄电池； 燃料电池，又称连续电池，即活性材料连续注入电池，使其连续放电的电池，如氢氧燃料电池等； 贮备电池，又称激活电池，即电池贮存时不直接接触电解液，直到电池使用时，才加入电解液，如镁银电池，锌银电池等。,7,第三类：按电池所用正、负极材料划分包括： 锌系列电池，如锌锰电池、锌银电池等； 镍系列电池，如镉镍电池、氢镍电池等： 铅系列电池，如铅酸电池等； 锂离子电池、 锂锰电池； 二氧化锰系列电池，如锌锰电池、碱锰电池等； 空气（氧气

7、）系列电池，如锌空电池等。,8,手机电池,9,常用电池介绍,干电池规格，参数,10,小型便携式产品用直接甲醇燃料电池,微生物燃料电池(),干电池特点比较,碳性干电池 优点：价格低廉 缺点：电容量低，不适合需要大电流和较长期连续工作的场合。 另外低档的普通锌锰电池还会漏液损坏电器。,碱性电池 (Alkaline) 优点：耐久的电量，一般是普通电池的七倍，输出稳定，而且不漏液 。 有一定的电化学可逆性，在电量尚未耗尽时，可在小电流情况下如充电器慢充档进行一定次数的充电 。 缺点：价格较高,11,说明：IEC标准中，R代表圆柱形，L代表碱性，数字代表电池的大小，数字后面的P代表高功率，这里有一个特殊

8、规定，在表示五号普通锌锰电池时，要标识为R6P，而不是R06或者R6。 CR系列也是一种典型的干电池型号，常见的有CR2025、CR2032等。其中C是以锂金属为负极，以二氧化锰为正极的化学电池体系，R表示电池的形状为圆柱形，如果是方形则F替代；20表示电池的直径是20mm，32代表电池的高度为3.2mm。除了单支干电池型号命名外，还有一些组合干电池型号的标识表示如下：1、9V电池：6F22是由6个扁平形电池叠层的碳性电池；6LR61则是由6个扁平形电池叠层的碱性电池； 2、AG系列：是直径很小的CR电池，分为AG1到AG13计13种，属于碱性电池； 3、23A和27A：是由八个同一规格的AG

9、电池叠层的，也称12V扣式电池，27A大于23A。这些组合的干电池型号往往是基于特殊电压或者容量的考虑，也只适用于一些特定领域。由于这些干电池型号有一定的市场容量，知道它们属于干电池序列这一点，就便于把握其价格与特性。另外还有非锌锰和锂锰系的干电池，如镁锰电池等，因为比较少见，所以对这种干电池及干电池型号介绍不多。,12,小型便携式产品用直接甲醇燃料电池,微生物燃料电池(),充电电池的使用,镍镉电池 特点：内阻非常小，可以负荷较大电流，适用快速充电。循环次数500次以上，耐过充过放，适用温度范围大，不漏液，耐存放。 缺点：电池容易产生记忆效应 。 电容量：500mAh1300mAh,镍氢电池

10、特点：内阻稍大，价格较高，电容量较高（ 900mAh1800mAh 镍镉电池的1.5-2倍），循环次数500次以上， 缺点：耐高温性能差，过充对寿命影响很大。自放电大30-35% 镍氢电池不含镉、铅、汞等金属，被业内人士称为“环保电池”。它质量优良、安全可靠，且有利于环保的电池，应用广泛。,13,铅酸电池,分为液体型（汽车电瓶）和固体型（免维护型，使用于应急灯、太阳能路灯、电动车等） 优点：可充电多次使用，内阻小电流大，容量大（可达几十AH），价廉，自放电小。 缺点：体积、重量大，放电过深对电池有损害，一般不宜超过容量的一半，即要：浅放勤充。,14,常用锂电池,钴酸锂电池： 优点是克容量大，3

11、v以上放电性能良好，寿命长，高温性能良好。缺点是安全性差、成本非常高，主要用于中小型号电芯，标称电压3.7V，价格是锰酸锂的五倍。 锰酸锂电池： 优点是倍率性能好，制备比较容易，成本较低。缺点是由于锰的溶解导致高温性能和循环性能不佳。主要用于大中型号电芯，动力电池方面，其标称电压为3.7V。 三元锂电池： 三元聚合物锂电池是指正极材料使用镍钴锰酸锂或者镍钴铝酸锂的三元正极材料的锂电池在容量与安全性方面比较均衡的材料，循环性能好于正常钴酸锂，在容量上已经达到或超过钴酸锂电池水平。，在笔记本电池领域广泛使用。,15,磷酸铁锂电池 优点： 循环寿命达到2000次以上，同质量的铅酸电池最多也就11.5

12、年时间，而磷酸铁锂电池在同样条件下使用，理论寿命将达到78年。 大电流放电可大电流2C-5C快速充放电，起动电流可达2C,而铅酸电池无此性能。 高温时性能良好：外部温度65，内部温度则高达95，电池放电结束时温度可达160，电池的结构安全、完好；即使电池内外部受到伤害，电池不燃烧、不爆炸、安全性最好； 过放电到零伏也无损坏，低成本；无记忆效应 体积小、重量轻，同等容量的磷酸铁锂电体积是铅酸电池的1/3，重量是铅酸电池的1/3。，该电池不含任何重金属与稀有金属，为绝对的绿色环保电池。 缺点： 低温特性差，-20的放电容量是常温容量的45%，-10是常温的65%，-5是常温的80%，0是常温的90

13、%。 应用： 大型电动车辆：公交车、电动汽车等；轻型电动车：电动自行车、电瓶车、电动轮椅等；电动工具：电钻、电锯、割草机等；遥控汽车、船、飞机等玩具；太阳能及风力发电的储能设备；应急灯、警示灯及矿灯（安全性最好）；小型医疗仪器设备及便携式仪器等。,16,几种二次电池综合性能对比,17,燃料电池,M F C,再生燃料电池()用作临近空间飞艇和空间站的主电源,引起了国际上的关注,目前正处于大力研发推进阶段。再生燃料电池由电解池和燃料电池组成,向日时太阳能发电并电解水,生成氢气与氧气贮存起来;背日时,燃料电池发电,生成水,水可以循环使用,并保持储能基本恒定。具有高的比能量和比功率,使用中无自放电且无

14、放电深度及电池容量的限制,产生的高压2、2不仅可用于空间站及卫星的姿态控制,还可以用于宇航员的生命保障,而且,储能物质又是极为安全廉价的纯水。因此,美国等发达国家非常重视技术的研究开发,已经把技术应用于航空航天领域,并将技术视为今后“空间可再生能源技术”的重要发展方向之一。,微生物燃料电池是一种以微生物为阳极催化剂,将化学能直接转化成电能的生物装置。利用不仅可以直接将水中或者污泥中的有机物降解,而且同时可以将有机物在微生物代谢过程中产生的电子转化成电流,从而获得电能。许多研究表明,技术具有处理工业污水、生活污水、动物养殖场污水和人工合成污水的潜力。,18,石墨烯电池,石墨烯是目前发现的最薄、最坚硬、导电导热性能最强的一种新型纳米材料 石墨烯超级电容 去年韩国科学家宣布其研制的多孔石墨烯超级电容，在储存电量相同的前提下，充电时间令人咂舌的缩短到了仅仅16秒 石墨烯电池 目前石墨烯在电池上的应用，石墨烯在锂离子电池里面可能发挥作用的领域只有两个：直接用于负极材料代替原来的石墨和用于导电添加剂，这样可以提升电池的整体容量和充电速度，但性能提升效果有限。容量提升30%-50% 2017年春季环球资源电子展，由东旭光电和倍斯特两家公司联合研发一款充电宝，容量为5000mAh，充满时间为15分钟，这款移动电源的尺寸为158 x 6524.5mm，有业内人士