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電池和物理電池。
化學電池或化學電源就是將化學能轉(zhuǎn)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(dǎo)作用的化學物質(zhì)作為電解質(zhì),當連接在某一外部載體上時,通過轉(zhuǎn)換其內(nèi)部的化學能提供電能。
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小于二次電池,但內(nèi)阻遠比二次電池大,因此負載能力較低,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(yīng):Ni(OH)2 + OH- → NiOOH + H2O–e-
負極反應(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-
負極反應(yīng):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(yīng): LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-
負極反應(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(guān)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(lǐng)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(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)、負極(活性物質(zhì)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(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)阻為標準。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(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(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(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準。
二,電池標識
14.IEC規(guī)定的可充電電池的標識方法是什么?
根據(jù)IEC標準,鎳氫電池的標識由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標準,二次鋰電池的標識如下:
01)電池標識組成: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(點焊牢)
05)插頭類
06)保護元器件類如溫控開關(guān)、過流保護器、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)保護電池,防止短路延長電池使用壽命
04)尺寸的限制
05)便于運輸
06)特殊功能的設(shè)計,如防水,特殊外型設(shè)計等。
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鋰電池
+關(guān)注
關(guān)注
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電解質(zhì)
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原文標題:【基礎(chǔ)】關(guān)于鋰電池的最全100問答(1-16)
文章出處:【微信號:Recycle-Li-Battery,微信公眾號:鋰電聯(lián)盟會長】歡迎添加關(guān)注!文章轉(zhuǎn)載請注明出處。
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