电池基础知识

电池基础知识目录电池简介电池分类电池体系电池特性锂离子电池锂离子电池的种类聚合物锂离子电池电池简介

电池：

通常指的电池是化学电源电池，将物质化学反应所产生的能量直接转变为电能的一种装置，称为电池。电池分类原电池（一次电池）

锌锰电池:a.锌锰干电池

b.碱性锌锰干电池2)锌汞电池3)锌空气电池

固体电解质电池2.蓄电池（二次电池）

铅蓄电池:a.普通蓄电池

b.干荷式蓄电池

c.免维护蓄电池

铅晶蓄电池

铁镍蓄电池

电池分类镍镉蓄电池银锌蓄电池6)锂离子电池燃料电池太阳电池温差电池核电池储备电池纳米电池常见电池体系常见电池体系电池特性

原电池（一次电池）：

放电完毕后不能充电的电池。优点：携带方便、不需维护、可长期储存或使用。常用的是碳－锌干电池。

负极：锌做的圆筒，内有氯化铵作为电解质，少量氯化锌、惰性填料及水调成的糊状电解质

正极：四周裹着掺有二氧化锰的糊状电解质的一根碳棒。电池特性锌锰电池：a.锌锰干电池

有圆柱型和叠层型两种结构。优点：使用方便、价格低、原材料丰富、适合大量自动化生产。缺点：放电电压不稳，容量受放电率影响较大。适于中小放电率和间歇放电使用。新型锌锰干电池容量和寿命均提高一倍，并改善了密封性能。b.碱性锌锰干电池

以碱性电解质代替中性电解质。有圆柱型和钮扣型两种。优点：容量大，电压平稳，能大电流连续放电，可在低温(-40℃)下工作。这种电池可在规定条件下充放电数十次。电池特性2）锌汞电池：

有钮扣型和圆柱型两种。放电电压平稳，可用作要求不太严格的电压标准。缺点：低温性能差（0℃以上使用），且汞有毒。已逐渐被其他电池代替。3）锌空气电池：

以空气中的氧为正极活性物质。湿式碱性电池，用NaOH为电解液，价格低廉，供铁路信号用。干式碱性和干式中性电池原料丰富、价格低廉，但只能在小电流下工作。所有空气干电池都受环境湿度影响，使用期短，可靠性差，不能在密封状态下使用。电池特性4）固体电解质电池：

以固体离子导体为电解质，分高温、常温两类。高温的有钠硫电池，可大电流工作。常温的有银碘电池，电压0.6伏，价格昂贵，尚未获得应用。已使用的是锂碘电池，电压2.7伏。这种电池可靠性很高，可用于心脏起搏器。但这种电池放电电流只能达到微安级。2.蓄电池（二次电池）：充电电池，寿命长。1）铅蓄电池

用在汽车、摩托车上。能在短时间内供给强大电流。工作电压平稳、结构简单、内阻小、起动性能好、价格低，使用温度及使用电流范围宽、能充放电数百个循环、贮存性能好，应用广泛。缺点：比能量小，对环境腐蚀性强。电池特性a.普通蓄电池：

普通蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成，电解液是硫酸水溶液。优点：电压稳定、价格便宜；缺点：比能低、使用寿命短和日常维护频繁。电池特性b.干荷式蓄电池：

负极板有较高的储电能力，在完全干燥状态下，能在两年内保存所得到的电量，使用时，只需加入电解液，等过20—30分钟就可使用。正常使用时，如有充裕时间，可进行3-4h的充电，这对蓄电池的使用性能更为有利。现在,汽车用的蓄电池大部分是干荷式蓄电池电池特性C.免维护蓄电池：

电解液消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。使用寿命为普通蓄电池的两倍。市场上的免维护蓄电池也有两种：第一种在购买时一次性加电解液以后使用中不需要维护(添加补充液)；另一种是电池本身出厂时就已经加好电解液并封死，用户根本就不能加补充液。电池特性2).铅晶蓄电池:

主要应用在电动车、UPS和计算机、应急照明等领域，还有电力系统、通信和邮电设备、银行系统、船舶系统等其它备用电源。

优点：寿命长，铅酸电池寿命的一倍。放电性能为一般铅酸电池的3倍多。

深度放电性能好，铅晶电池可深度放电到0V，继续充电可恢复全部额定容量，这一特性相对铅酸电池来讲是难以达到的境界。耐低温性能好；环保性好。3).铁镍蓄电池：

碱性蓄电池，电解液是碱性氢氧化钾溶液。正极为氧化镍，负极为铁。

1.3～1.4伏。其优点是轻便、寿命长、易保养，缺点是效率不高。电池特性4).镍镉蓄电池：

正极为氢氧化镍，负极为镉，电解液是氢氧化钾溶液。优点：轻便、抗震、寿命长，常用于小型电子设备。5).银锌蓄电池：

正极为氧化银，负极为锌，电解液为氢氧化钾溶液。优点：能大电流放电，耐震，用作宇宙航行、人造卫星、火箭等的电源。充、放电次数可达约100～150次循环。缺点：昂贵，使用寿命短电池特性6).

锂离子电池

组成：

（1）正极——活性物质一般为氧化锂钴

（2）隔膜——一种特殊的复合膜

（3）负极——活性物质为碳

（4）有机电解液

（5）外壳五金件（钢壳、铝塑膜、铝壳、盖板、极耳、绝缘片等）等组成

电池特性3.燃料电池：

把燃烧释放的化学能转换成电能。可从外部分别向两个电极区域连续地补充燃料和氧化剂而无需充电。燃料电池由燃料（例如氢、甲烷等）、氧化剂（例如氧和空气等）、电极和电解液等四部分构成。工作时将燃料通入负极，氧化剂通入正极，它们各自在电极的催化下进行电化学反应以获得电能。

燃料电池的能量利用率高，约等于热机效率的2倍以上。优点：①设备轻巧；②不发噪音，很少污染；③可连续运行；④单位重量输出电能高等。因此，它已在宇宙航行中得到应用，在军用与民用的各个领域中已展现广泛应用的前景。电池特性4.太阳电池：

把太阳能转换为电能。日光照射时，产生端电压，得到电流，用于人造卫星、宇宙飞船中的太阳电池是半导体制成的（常用硅光电池）。日光照射太阳电池表面时，半导体PN结的两侧形成电位差。其效率在百分之十以上，典型的输出功率是5～10毫瓦每平方厘米（结面积）。5.温差电池:

两种金属接成闭合电路，并在两接头处保持不同温度时，产生电动势。通常产生的温差电动势较小。但将温差电偶串联成温差电堆时，也可作为小功率的电源，这叫做温差电池。用半导体材料制成的温差电池，温差电效应较强。电池特性6.核电池:

把核能直接转换成电能。这种核电池可产生高电压，但电流很小。它用于人造卫星及探测飞船中，可长期使用。7.贮备电池:

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，如镁化银电池又称海水电池等。电池特性8.纳米电池:

用纳米材料制作的电池,主要用于电动汽车，电动摩托，电动助力车上。该种电池可充电循环1000次，连续使用达10年左右一次充电只需20分钟左右，平路行程达400km，重量在128kg，已经超越美日等国的电池汽车水平。它们生产的镍氢电池充电约需6-8小时平路行程300km。锂离子电池锂离子电池结构：

锂离子电池由正极、负极、隔膜、电解液、外壳五金件（钢壳、铝塑膜、铝壳、盖板、极耳、绝缘片等）等组成。锂离子电池锂离子电池的优缺点：1高能量密度：100Wh/Kg以上，为镍镉电池的三倍，镍氢电池的

两倍。2电压平台高：3.6V，镍基电池为1.2V

。3低温下工作优：在-20～60℃的温度范围内工作，低温下的工作优

于其它电池。

4低维护性：没有记忆效应，无需定期放电，最理想的保存方式，就

是在40%充电后冷藏保存，可以保存达十年之久。

5低自放电率：约6％/月。6长循环寿命(＞500次，100％DOD)

。

7环保：无重金属，无污染。锂离子电池锂离子电池的优缺点：8安全性能问题：需复杂的保护线路9放电倍率低：1C~2C10易于老化：存储的锂离子电池照样会容量衰竭11价格昂贵。锂离子电池的种类根据锂离子电池所用电解质材料不同，锂离子电池可以分为:1

液态锂离子电池(lithiumionbattery,简称为LIB)2

聚合物锂离子电池(polymerlithiumionbattery,简称为LIP)锂离子电池的种类相同点：液态锂离子电池和聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的，电池的工作原理也基本一致。一般正极使用LiCoO2（钴酸锂），负极使用各种碳材料如石墨，同时使用铝、铜做集流体区别：

主要区别在于电解质的不同,锂离子电池使用的是液体电解质,而聚合物锂离子电池则以聚合物电解质来代替,这种聚合物可以是“干态”的,也可以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物胶体电解质。锂离子电池的种类按形状分类：圆柱形、方形和扣式(或钱币形)按正极材料分类：氧化钴锂型、氧化镍锂型和氧化锰锂型聚合物锂离子电池聚合物锂离子电池的应用:聚合物锂离子电池

聚合物锂离子电池的基本构成：

1极片

2极耳

3隔膜

4保护胶带

5电解液

6聚合物包装膜聚合物锂离子电池1极片组成：正极片：钴酸锂、导电剂、粘结剂、铝箔负极片：石墨、导电剂、粘结剂、铜箔作用：锂离子脱出和嵌入的基体、电池依靠锂离子在正极片和负极

片之间的脱出和嵌入获得电压并对外提供电能聚合物锂离子电池2极耳

组成：

正极耳：金属铝带负极耳：金属镍带

作用：极片和电池外壳之间的导电通道，正负极的电压差通过极

耳传递给使用体聚合物锂离子电池3隔膜

组成：单层聚乙烯、聚丙烯薄膜或者二者的多层复合体

作用：正负极片的绝缘体，同时提供锂离子的离子导电通道，

吸附电解液，确保高的离子电导率聚合物锂离子电池4保护胶带组成：聚乙烯薄膜和耐电解液腐蚀的胶构成的胶带

作用：极耳高温保护胶带：防止极耳铆接点的毛刺刺穿隔膜、防

止极耳过热产生的短路；卷芯终止胶带：对卷芯起固定作用聚合物锂离子电池5聚合物包装膜

组成：共分为三层，最里面一层为聚乙烯，中间为铝箔，外面一侧为尼龙作用：容器作用，同时起到电池外观定型的作用聚合物锂离子电池基本生产流程聚合物锂离子电池液态软包装电池和胶态聚合物电池的优缺点液态软包装电池优点：能量密度相对较高缺点：电池相对较软胶态聚合物电池优点：电池较硬，和铝壳电池硬度几乎一样缺点：能量密度相对较低聚合物锂离子电池充电/放电操作及注意事项说明充电电流使用高于推荐值电流充电将可能引起电芯的充放电性能、机械性能和安全性能的问题，并可能会导致发热或泄漏。

充电电压<4.23V充电电压高于额定电压值,可能会导致电芯发热或泄漏并引起安全问题。充电温度:按照规格书中的建议，正常情况下锂离子电池充电温度范围在0～45℃

禁止反向充电反向充电会降低电芯的充放电性能、安全性，并会导致发热、泄漏。聚合物锂离子电池放电电流大电流放电会导致放电芯容量剧减并导致过热。建议不要采用超出规格书定义的电流进行过流放电。

电芯放电环境温度-20℃~60℃，如有特殊要求请参考相关规格书建议需要注意的是，在电芯长期未使用期间，它可能