电池的分类

2022年12月8日12:11:38
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电池的分类

1.按外形可分为扣式电池、圆柱形电池和方形电池;

2.按壳体材料可分为软包装电池、铝壳电池和钢壳电池;

3.按用途可分为3C电池和动力电池。

4.此外,还可以按正负极材料分、按电解质分等。而一次电池和二次电池则是按电池是否可循环使用划分的。一次电池用完即止,不能循环使用,二次电池虽然可以循环充放电使用,但是有循环寿命限制。

什么是一次性电池

一次电池即原电池(primary cell、primary battery),是指放电后不能再充电的电池。一次电池应用广泛,例如平时生活中接触到的5号电池(AA,直径为14 mm,高度为49 mm)和7号电池(AAA,直径为11 mm,高度为44 mm),大部分是一次电池(也有二次电池如镍氢电池),以碱性锌锰电池最常见,它的负极材料是锌,正极为二氧化锰,电解质为氯化铵,电压1.5 V。之所以称为碱性电池,是因为电解质呈碱性,有些一次电池电解质为氢氧化钾,是典型的碱性物质,电池使用时间长了或长时间不使用,会存在漏液问题,这是因为碱性电解质对金属和塑料有腐蚀性,电池漏液的直接后果是腐蚀电池匣的簧片,导致锈蚀、接触不良或不导通,通常还伴随爬碱现象,在电池负极上凝集有许多白色结晶。如果将电解质形态由液态改为不能流动的糊状物,可以改善漏液问题。

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什么是二次电池

二次电池又称为充电电池或蓄电池,是指放电后可通过充电的方式激活活性物质从而继续使用的电池,例如镍氢电池、铅酸电池和锂离子电池。镍氢电池正极为Ni(OH)2
,负极为金属氢化物,电解质为氢氧化钾溶液,电压为1.2~1.3 V,与镍镉电池相当,能量密度是镍镉电池的1.5倍以上,可快速充放电,低温性能良好。镍氢电池的设计源于镍镉电池,在改善镍镉电池的记忆效应上,有极大的进展,它以金属氢化物取代负极原来使用的镉材料。

记忆效应指电池长期不彻底充电、放电,易在电池内产生结晶,降低电池容量的现象。电池记录用户日常的充、放电幅度,时间久了就很难改变这种模式,不能再做大幅度充电或放电,这种现象一般存在于镍镉电池,镍氢电池较少,锂离子电池则无此现象。虽然镍氢电池比锂离子电池安全,但它的比能量低于锂离子电池,同等电池容量下,镍氢电池体积要大很多。

什么是铅酸电池,也叫蓄电池

铅酸电池是一种电极主要由铅及其氧化物制成,电解质是硫酸溶液的蓄电池。一个单体铅酸电池的标称电压是2.0 V,能放电到1.5 V,充电到2.4 V。在实际应用中,通常用6个单体铅酸电池串联起来组成标称12 V的铅酸电池,还有24 V、36 V、48 V等规格。铅酸电池充电时间久,而且要定时补充蒸馏水。铅酸电池大量用于燃油汽车、电动自行车、电动摩托车,但随着环保观念的不断加深,以及锂离子电池工业的快速发展,尤其是电动车新国标颁布后,未来锂离子电池是趋势。与铅酸电池相比,锂离子电池的优点相当明显,能量密度高,续航时间长,但铅酸电池使用更安全,造价成本也相对较低。

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什么是锂离子电池

锂离子电池的质量比能量和体积比能量高,约为镍氢电池的2倍,铅酸电池的3倍。在电动汽车领域,锂离子电池的质量比能量最高,是动力电池的首选体系。它的循环使用寿命长,无记忆效应,可随时充放电而不影响电池容量。工作电压高,通常工作电压为3.7 V,是镍氢电池的3倍。使用温度范围宽,能在-20~60 ℃环境下工作,高温下放电性能优良,有些锂离子电池的工作温度还可以更低。自放电低,远低于镍氢镍镉电池。不含有重金属汞、铅、镉等有害元素,环境友好。锂离子电池的主要缺点是成本较高,并要求有保护电路以防止过充电。另外比能量高,活性大,安全性是很大的挑战。
锂离子电池的原材料主要包括正极材料、负极材料、电解质和隔膜。按正极材料划分,主要有钴酸锂电池LiCoO2,磷酸铁锂电池LiFePO4,三元锂电池NCM(LiCox Mny Ni1-x-yO2),锰酸锂电池LiMn2O4
。钴酸锂电池广泛应用于手机等3C类电子产品上,理论比容量高(273mA·h/g),电压高(3.7 V),适合大电流放电,生产工艺简单,抗过充、高温安全性能一般。磷酸铁锂电池稳定性、循环性能和安全性能优异,但它的理论比容量低(170 mA·h/g),电压低(3.4 V),大电流性能不好。锰酸锂电池电压高(3.8 V),抗过充性能好,安全性能好,容易制备。缺点是理论比容量低(148 mA·h/g)且可提升空间小。三元锂电池综合了单一组分材料的优点,Ni有助于提高电池容量,Co提高材料导电性及倍率,Mn用于改善电池安全性能,体现明显的三元协同效应,三元锂具有良好的市场前景,是目前动力电池的主流方向。

 

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