电池基础知识(BYD培训教材) - 第二部分

第二部分电池的基本知识电池分类依据电解质种类电池所用正负极材料工作特性和储存方式以电解质种类分类：碱性电池→电解质以KOH溶液為主，如碱性锌锰电池（俗称碱锰电池或碱性电池）、镍镉电池和镍氢电池等酸性电池→电解质以硫酸水溶液为主，如铅酸电池中性電池→电解质为盐溶液，如锌锰电池和海水电池有机电解质电池→电解质为有机溶液，如锂电池、锂离子电池以电池所用正负极材料分类：锌系列电池→锌锰电池和锌银电池等镍系列電池→镍镉电池和镍氢电池等铅系列電池→铅酸电池等锂系列電池→锂离子电池和锂锰电池等二氧化锰系列電池→锌锰电池和碱锰电池空气（氧气）系列電池→锌空气电池以工作特性和储存方式分类：一次电池→又称原电池，即不能再次充电的电池，如锌锰电池和锂电池等二次电池→又称蓄电池，即可充电电池，如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池和锂离子电池等燃料電池→正、负极本身不包含活性物质，活性材料连续不断从外部加入的电池储备电池→电池储备时不直接接触电解质，直到电池使用时，才加入电解液，如镁氯化银（海水电池）。一次电池：锌锰电池：Zn|NH4Cl,ZnCl2|MnO2(C)碱性锌锰电池：Zn|KOH,K2[Zn(OH)4|MnO2(C)锌银电池：Zn|KOH|Ag2O锂锰电池：Li|LiClO4(PC,DME)|MnO2(C)锌空气电池:Zn(Hg)|NH4Cl,ZnO|O2(C)二次电池蓄电池（二次电池）：电极反应可逆特点：可循环使用例：铅酸电池Pb∣H2SO4∣PbO2镉镍电池Cd∣KOH∣NiOOH铁镍电池Fe∣KOH∣NiOOH氢化物镍电池MH/∣KOH∣NiOOH四种主要的二次电池二次電池正電極負電極電壓充放電反應鉛酸電池氧化鉛鉛2.0V鎳鎘電池氧化鎳鎘1.2V鎳氫電池氧化鎳儲氫1.2V鋰電池鋰鈷碳4.0V镍镉、镍氢、锂离子电池性能对比技术参数镍镉电池镍氢电池锂离子电池工作电压（V）1.21.23.6重量比能量(Wh/Kg)5065105-140体积比能量(Wh/l)150200300充放电寿命(次)5005001000自放电率（%/月）25-3030-356-9有无记忆效应有有无有无污染有无无电池组成11）电极：电池的核心部分，由活性物质添加剂和导电骨架组成活性物质要求：比容量高；电化学活性高；在电解液中化学稳定性好；导电骨架要求：集流性能好，分布均匀，柔软性好．集电体活性物质电池组成22）电解质：主要组成之一，传递正、负极之间电荷稳定性强；比电导高，欧姆压降小；化学稳定性高。电解液电池组成33）隔膜：正、负电极之间，避免正、负极活性物质直接接触在电解液中稳定性好；电子缘绝体，离子导体；常用PP、尼龙；强度高，透气性好，耐氧化能力强,耐高、低温能力强隔膜电池组成44）外壳（case）：要求：机械强度、耐振动、耐冲击、能耐高、低温变化和电解液的腐蚀。电池原理例：镉—镍电池工作原理化学能电能成流反应2NiOOH+Cd+2H2O2Ni(OH)2+Cd(OH)2NiOOH+2H2O+e-Ni(OH)2+OH-Cd+2OH-–2e-Cd(OH)2充电放电电池基本概念1短路：电流不经负载而由电源一端直接回到另一端，导致电路中电流猛烈加大，这就叫短路。断路：电路中电流不通叫断路。电流强度：单位时间内通过导体某一截面，电荷量的代数和，常用字母“A”表示。电压：水要有水位差才能流动，同样的，要使电荷作有规则的移动，必须在电路两端有一个电势差，这个电势差叫电压。常用字母“V”表示。电池基本概念2电流：在电场力的作用下，自由电子或离子所发生的有规则地运动称为电流。电阻：电子在物体内移动所遇到的阻力叫电阻。电阻单位是欧姆，常用字母“Ω”表示。电池的性能11、电动势：两电极电势之差（平衡电极电法）电池的性能22、内阻：R=RΩ+Rf电池的内阻：是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。RΩ：电极材料、电解液、隔膜及各部分零件的接触内阻；Rf：正、负极活性物质进行电化学反应时所引起的内阻，包括电化学极化和浓差极化所引起的电阻之和；Rf与活性物质本身、电极结构、制造工艺、电池工作条件等因素相关。电池性能33、开路电压、工作电压1开路电压：是指电池在非工作状态下，即电路中无电流流过时，电池正负极之间的电势差。工作电压：又称端电压，是指电池的工作状态下，即电路中有电流，流过时电池正负极之间的电势差。V=V开—IR电池性能33、开路电压、工作电压终点电压：电池在放电过程中，电压下降到不宜再继续放电的工作电压为终点电压。如再继续使电池放电则称之为过放。过放对电池性能会产生破坏性影响，是导致电池零电压及综合性能下降的主要原因，在电池的检测和使用过程中，应尽量避免过放。中点电压：是指电池以一定的倍率放电至终点电压的时间之中点的电池电压。开路电压标称电压电池电压放电终止电压电池性能44、容量、比容量：理论容量(Co)（活性物质100%利用）：Co=26.8n=1/kmo（Ah）mo为活性物质的质量；M为活性物质分子量；n为成流反应得失电子数；26.8为常数1克当量活性物质反应时所放出电量；实际容量（C）：C=∫0TIdT恒流：IT恒阻：∫0TVdT额定容量（C额）：设计和制造电池时，规定或保证电池在一定放电条件下应该放出的最低限度的容量。容量电池能量放电深度电池性能55、能量,比能量：理论能量（a、活性物质100%利用；b、电极反应处于平衡状态）：Wo=Co·E实际能量：W=∫0TIVdT比能量：体积比能量：W体=（Wh/L）重量比能量：W重=（Wh/l）电池性能66、贮存性能和循环寿命：贮存性能：（自放电）电池的贮存性能是衡量电池综合性能稳定程度的一个重要参数，电池经过一定时间的贮存后，允许电池的容量及内阻有一定程度的变化。电池自放电与活性物质本身、电极结构、制造工艺、电池工作条件等因素相关。循环寿命：充、放电循环的数目。电池性能77、充放电效率和充放电倍率充电效率：指电池在充电过程中所消耗的电能转化成电池所能储存的化学能程序的量度。放电效率：指电池在一定的放电条件下放电至终点电压所放出的实际电量与电池的额定容量之比。充放电倍率：是指电池在规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，它在数值上等于电池额定容量的倍数，通常的字母是用C表示。时率：又称小时率：是指电池以一定的电流放完其额定容量所需要的小时数。电池性能88、内压内压：指电池的内部气压，是密封电池在充放电过程中，产生的气体所致，主要受电池材料制造工艺、电池结构等因素影响。