电池的基本知识

一.基本知识

一、干电池

1.分类:

材料:普通锌-锰干电池、碱性锌-锰干电池、镁-锰干电池、锌-空气电池、锌-氧化汞电池、锌-氧化银电池、锂-锰电池

结构:糊式锌-锰干电池、纸板式锌-锰干电池、薄膜式锌-锰干电池、氯化锌锌-锰干电池、碱性锌-锰干电池、四极并联锌-锰干电池、迭层式锌-锰干电池

2.工作原理

正极材料:锰(Mn)、石墨棒
负极材料:锌(Zn)片
电解质:NH4Cl、ZnCl2及淀粉糊状物
电池符号可表示为
(-) Zn|ZnCl2、NH4Cl(糊状)‖Mn|C(石墨) (+)
负极:Zn-2e-=Zn2+
正极:2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O
总反应:Zn+2MnO2+2NH4+= Zn2+Mn2O3+2NH3+H2O
锌锰干电池电动势为1.5V。因产生的NH3气被石墨吸附,引起电动势下降较快。如果用高导电的糊状KOH代替NH4Cl,正极材料改用钢筒,Mn层紧靠钢筒,就构成碱性锌锰干电池,由于电池反应没有气体产生,内电阻较低,电动势为1.5V,比较稳定。
此干电池属于化学电源中的原电池,是一种一次性电池,它碳棒以为正极,以锌筒为负极,把化学能转变为电能供给外电路。在化学反应中由于锌比锰活泼,锌失去电子被氧化,锰得到电子被还原。
3.干电池的优劣辨别方法

a、掂重量

同种品牌、同种规格的干电池,可以放在电子秤上称一下,质量好的电池比质量差的电池要重很多。比如碱性电池里的5号电池一般重23克左右,7号电池一般重11克左右。而5号的碳性电池重为16克左右,拿在手中碱性电池明显比碳性电池重。

b、看价格

价格高的干电池,一般都是碱性电池,质量相对更好。不要贪图便宜在无证无照摊贩处购买电池,这些电池不仅使用时间短,还会有漏液、污染环境的隐患。

c、查外观

优良的干电池,包装上会标明商标、生产厂家、电池型号、标称电压、电池极性、生产日期、保质期、执行标准编号,并且做工精致、整洁干净,没有漏液情况。购买时,还可查看商品上是否标注了“无汞”、“0%汞”、“不添加汞”字样。

d、看标识

干电池有碱性和碳性之分,碱性干电池都标有“碱性”或“ALKALINE”字样,碳性干电池则标有“碳性”字样。碱性电池在容量、保质期、可靠性等方面远高于碳性电池

4.与锂电池的关系

锂电池分为锂离子电池和金属锂电池,金属锂电池属于干电池,金属锂作为电极,通过金属锂的腐蚀或叫氧化来产生电能的,用完就废了,不能充电;

5.目前技术

D型电池(1号电池/LR20/AM1) 直径ф34.2; 高度61.5mm,电压1.5V

C型电池(2号电池/LR14/AM2) 直径ф26.2; 高度50.0mm,电压1.5V

AA型电池(5号电池/LR6/AM3) 直径ф14.5; 高度50.5mm

可充电电池5号直径为14mm,高度一般为49.2mm,容量从500mAh~2500mAh,28g

AAA型电池(7号电池/LR03/AM4) 直径ф10.5; 高度44.5mm

7号充电电池的直径为10.1mm,高度一般为43.5mm,1200mAh~2800mAh,14g,

AA/2型电池(8号电池LR1/AM5) 直径ф11.0; 高度30.0mm

AAAA型电池(9号电池/LR61/AM6) 直径ф8.0; 高度39.5mm

AAAA/2型电池(小9号电池/LR61/AM6) 直径ф8.0; 高度28.0mm

18650锂电池直径为18mm,高度一般为65.2mm,44g,

二、蓄电池

1.分类

材料:铅酸蓄电池、镉镍蓄电池、铁镍蓄电池、金属氧化物蓄电池、锌银蓄电池、锌镍蓄电池、氢镍蓄电池、锂离子蓄电池

A.铅酸蓄电池负极为铅,正极为二氧化铅,电解液为稀硫酸,主要有起动型、固定型、牵引型、动力型和便携型,常为开口或防酸式(GF),少量为胶体电解液蓄电池(GEL)。近年来,,特别是VRLA(Valve Regulated Lead Acid Battery)蓄电池的出现,在某些领域已经能够取代碱性蓄电池和干电池,使铅酸蓄电池发挥更大的作用。由于铅酸蓄电池价格低廉,适于低温高倍率放电,因此应用广泛,是我国的电信行业中后备电源的主要产品。但同时由于铅酸 蓄电池比能量偏低,生产过程有毒、污染环境等不利因素,一定程度上影响了其使用范围。

B.镉镍蓄电池负极为镉,正极为氧化镍,电解液为氢氧化钾水溶液。常见外形是方形、扣式和圆柱形,其有开口、密封和全密封三种结构。按极板制造方式又分有极板盒式、烧结式、压成式和拉浆式。镉镍蓄电池具有放电倍率高、低温性能好,循环寿命长等特点。 

C.金属氢化物镍蓄电池是新开发出来的新产品,负极为吸氢稀土合金,正极为氧化镍,电解液为氢氧化钾、氢氧化锂水溶液,比能量是镉镍蓄电池1.5-2倍,具有可快速充电、优良的高倍率放电性能和低温放电性能,价格便宜,无污染,被称为绿色环保电池。 

D.铁镍蓄电池负极为铁粉,正极为氧化镍,电解液为氢氧化钾或氢氧化钠水溶液。具有结构坚固、耐用、寿命长等特点,比能量较低,多用于矿井运输车动力电源。

E.锌银蓄电池负极为锌,正极为氧化银,电解液为氢氧化钾水溶液,具有较高的比能量及优良的高倍率放电性能,但价格偏高,多用于军事工业及武器系统。

F.锌镍蓄电池负极为锌,正极为氧化镍,电解液为氢氧化钾水溶液,具有高比能量,价格较低;但寿命较短,近年来锌镍蓄电池的循环寿命有了较大提高,预计随着循环寿命的提高将获得更广泛应用。 

G.锂离子蓄电池负极是碳(石墨),正极是氧化钴锂,由于采用有机电解质液,具有电压高、比能量高及优良的循环寿命,安全无污染,被称为绿色电源。常作为通讯工具和便携器材的电源。

三、钛酸锂

2.优缺点

优点:体积小、重量轻、能量密度高、密封性能好、无泄露、无记忆效应、自放电率低、充放电迅速、循环寿命超长、工作环境温度范围宽、安全稳定绿色环保

钛酸锂作为负极材料时电位平台高达1.55V,比传统石墨负极材料高出1V还多,虽然损失了一些能量密度,但也意味着电池更加安全。技术专家卢蓝光曾表示,电池快速充电时对负极电压需求比较低,但如果过低,锂电池就容易析出非常活泼的金属锂,这种锂离子不仅导电,还能跟电解液起反应,然后释放热量,产生可燃气体,引发火灾。而钛酸锂因为高出来的1V电压避免了负极电压为0的情况,也就间接避免了锂离子的析出,从而保证了电池的安全性。

  由于钛酸锂电池在高温、低温环境中均可以达到安全使用,也体现出其耐宽温(尤其耐低温)的重要优势。目前,银隆钛酸锂电池的安全工作温度区域在-50度到65度之间,而普通石墨类负极电池在温度低于-20度时能量就开始衰减,-30度时充电容量仅为充电总容量的14%,在严寒天气下根本无法正常工作。此外,由于钛酸锂电池即便过度充电,也仅有1%的体积变化,被称为零应变材料,这使其有着极长的寿命。银隆董事长魏银仓曾表示,银隆钛酸锂电池寿命可达30年,与汽车使用寿命相当,而普通石墨负极材料电池平均寿命不过3-4年。从全寿命周期看,钛酸锂电池成本更低。

  钛酸锂的最后一个优势是快速充放电能力强,充电倍率高。目前银隆钛酸锂电池的充电倍率有10C、甚至20C,而普通石墨负极材料的电池充电倍率仅有2C-4C。基于钛酸锂电池的这些技术特点,业内人士认为其契合了新能源公交车、大型储能装备的需求。

四、电池常识

1.正常充电

不同电池各有特性,用户必须依照厂商说明书指示的方法进行充电。在待机备用状态下,电话也要耗费电池,如果要进行快速充电,宜先将手机关闭或把电池拆下进行充电。

2.快速充电

有些自动化的智能型快速充电器当指示灯信号转变时,只表示充满了90%,充电器会自动改用慢速充电将电池完全充满。用户最好将电池完全充满后使用,否则会缩短使用时间。

3.记忆效应

如果电池属镍镉电池,长期不彻底充、放电,会在电池内留下痕迹,降低电池容量,这种现象被称为电池记忆效应。

三、选购电池

1、选购有“国家免检”、“中国名牌”标志的电池产品和地方名牌电池产品,这些产品质量有保障。

2、根据电器的要求,选择适用的电池类型和规格尺寸,并根据电器耗电的大小和特点,购买适合电器的电池。

3、注意查看电池的生产日期和保质期,购买电池(新电池),新电池性能好。

4、注意查看电池的外观,应选购包装精致、外观整洁、干净,无漏液迹象的电池。

5、注意电池的标志,电池商标上应标明生产厂名、电池极性、电池型号、标称电压、商标等;销售包装上。

四、废电池处理方法:

国际上通行的废旧电池处理方式大致有三种:固化深埋、存放于废矿井、回收利用。

1.固化深埋、存放于废矿井

2.回收利用

(1)热处理 

(2)“湿处理”

(3)真空热处理法

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