正極是氧化鎳,負極是金屬鎘,電解液多為氫氧化鉀和氫氧化鈉的堿性水溶液。
充電和放電是相反的反應。
鎳氫電池:
Ni(OH)2用作正極,儲氫合金用作負極,氫氧化鉀的堿性水溶液用作電解液。
鋰離子電池:
鋰離子電池的正極采用能夠吸附鋰離子的碳電極。放電時,鋰變成鋰離子,離開電池正極,到達鋰離子電池負極。充電時,陰極的鋰原子電離成鋰離子和電子,鋰離子向陽極移動,與電子合成鋰原子。電解質通常是有機電解質。
日常幹電池是鋅錳電池的壹種,也叫碳鋅電池。
它的結構是:負極是壹個由鋅制成的圓柱體,做成圓筒狀,用來存放電解液等化學物質。正極是壹根碳棒,碳棒周圍是二氧化錳、碳粉和氯化銨水的混合物,稱為“碳包”。在碳包和鋅管之間填充由氯化銨、氯化鋅水溶液和澱粉組成的糊狀物,稱為電糊。電池口用瀝青、松香等制成的密封劑密封。
幹電池的鋅筒、碳包和氯化銨溶液分別相當於伏打電池的鋅片、銅片和稀硫酸溶液。
幹電池工作時,鋅和氯化銨發生變化,產生氫氣,氫氣附著在碳棒上。由於氫氣的高電阻,電池工作時,電極附近會產生相當大的壓降,使端電壓降低(這種現象稱為“極化”)。所以幹電池中加入二氧化錳作為“去極化劑”。二氧化錳是不良導體。用多了電池內阻會增大,用少了去極化太慢。為了解決這個問題,通常會加入壹些導電性好的碳粉。它的作用主要是導電,其次是吸收反應過程中產生的壹些氣體。
糊的主要成分是氯化銨,相當於伏打電池的稀硫酸溶液。鋅膏中氯化鋅的作用是增加溶液中鋅離子的濃度,減輕氯化銨對鋅管的腐蝕,延長電池的使用壽命。
密封的目的是防止電池內部水分擴散和外部水分侵入,避免電液外流,使幹電池便於攜帶,防止碳包和鋅短路。
電池的基本原理
什麽是電池?
電池是壹種能量轉換和儲存裝置,主要通過化學反應將化學能或物理能轉化為電能。電池是壹種化學電源,由兩種成分不同的電化學活性電極組成。兩個電極浸在可以提供介質傳導的電解液中。當連接到外部載體時,它們可以通過轉換內部的化學能來提供電能。
壹次電池和二次電池有什麽異同?
壹次電池只能放電壹次,二次電池(也叫充電電池)可以反復充放電使用。當充電電池放電時,電極體積和結構之間存在可逆的變化,因此在設計中需要調整這些變化,而壹次電池的內部則簡單得多,因為不需要調整這些可逆的變化。壹次電池的質量比容量和體積比容量比普通充電電池大,但內阻比二次電池大得多,所以負載容量較低。另外壹次電池就簡單多了。
什麽是IEC標準?
IEC標準,即國際電氣委員會,是由各國電氣委員會組成的世界性標準化組織,其宗旨是在世界範圍內推動電氣電子領域的標準化。其中,鎳鎘電池的標準是IEC60285,鎳氫電池的標準是IEC61436,鋰離子電池的標準是IEC61960。壹般電池行業都是基於三洋或松下的標準。
電池的常用標準有哪些?
常用於電池的IEC標準有:
鎳鎘電池的標準是IEC602851999;
鎳氫電池的標準是IEC 6141998 438+0;
鋰電池的標準是IEC 619602000.11。
常用的電池國家標準有:
鎳鎘電池的標準有GB/T 11013 _ 1996、GB/T 18289 _ 2000;
鎳氫電池的標準有GB/T 15100 _ 1994、GB/T 18288 _ 2000;
鋰電池的標準有GB/T 10077_1998,YD/T 998_1999。
GB/T 18287_2000 .
此外,常用的標準電池還包括日本工業標準JIS C電池。
以及三洋、松下制定的電池企業標準。
鎳鎘電池的電化學原理是什麽?
Ni(OH)2用作正極,CdO用作負極,堿性溶液(主要是KOH)用作電解液。鎳鎘電池充電時,正極反應如下。
氫氧化鎳–e+OH-→氫氧化鎳+ H2O
負電極上的反應:
鎘(OH)2 + 2e →鎘+ 2OH-
總反應為2ni(OH)2+CD(OH)2→2 nio OH+CD+2H2O。
放電時,反應反方向進行:NiOOH+H2O+e→ Ni(OH)2+OH-
鎘+ 2OH- + 2e→鎘(OH)2
充電時,隨著NiOOH濃度的增加和Ni(OH)2濃度的降低,正極電位逐漸升高,而隨著Cd的增加和Cd(OH)2的降低,負極電位逐漸降低。當電池充滿電時,正極和負極的電位都達到壹個平衡值,兩個電位之差就是電池的充電電壓。
鎳氫電池的電化學原理是什麽?
鎳氫電池使用與鎳鎘電池相同的鎳氧化物作為正極,儲氫金屬作為負極,堿性溶液(主要是KOH)作為電解液。給鎳氫電池充電時,正極反應如下:
氫氧化鎳–e+OH-→氫氧化鎳+ H2O
陰性反應:MHn+ne → M+n/2H2
放電時,正極:NiOOH+H2O+e → Ni(OH)2+OH-
負極:M+n/2H2 → MHn+ne。
鋰離子電池的電化學原理是什麽?
鋰離子電池的正極主要由LiCoO2組成,負極主要是c,充電時,
正極反應:licoo 2->;Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-
否定反應:C+xLi ++ xe-->;CLix
總電池反應:licoo 2+C->;Li1-xCoO2 + CLix
上述反應的逆反應發生在放電過程中。
電池的主要結構是什麽?
電池的主要部件有:正極板、負極板、隔膜紙、蓋帽、外殼和絕緣層。
手機鋰電池的成分和作用是什麽?
手機鋰電池主要由塑料外殼上下蓋、鋰電池芯、保護電路板(PCB)和可回收保險絲組成。有的廠家還配有NTC、識別電阻、振動電機或充電電路等元件。
各部分的功能如下:
(1)鋰電池:提供充電電源。
(2)保護PCB板:防止電池過充、過放、短路。
(3)可恢復保險絲(PTC):正熱敏電阻起高溫保護作用,同時是保護電路板不失效的雙重保護。
(4)可恢復保險絲(NTC):負熱敏電阻,感知電池內部溫度,起到低溫保護作用。
(5)識別電阻:識別原廠電池和非原廠電池不能使用。
電池的包裝材料有哪些?
(1)不幹燥介子紙(如纖維紙雙面膠)
(2) PVC薄膜商標管
(3)連接板(不銹鋼板、純鎳板和鍍鎳鋼板)
(4)引出板(不銹鋼板-易於焊接,純鎳板-點焊牢固)
(5)插頭類型
(6)保護元件(如溫控開關過流保護器的限流電阻)
(7)紙箱紙盒
(8)塑料外殼
電池包裝組合和設計的目的是什麽?
(1)美學品牌印刷商標設計
(2)電池電壓的限制(需要串聯多個電池以獲得更高的電壓)
(3)保護電池,防止短路,延長電池使用壽命。
(4)尺寸限制
(5)運輸方便(如紙箱、紙盒設計等。)
(6)特殊功能的設計(如防水、特殊外觀設計等。)
使用電池時有哪些註意事項?
(1)請仔細閱讀電池說明,並使用推薦的電池。
(2)檢查電器和電池的觸點是否幹凈,必要時用濕布擦拭幹凈,幹燥後按正確的極性方向裝入。
(3)不要讓孩子在沒有成人監護的情況下更換電池。AAA等小型電池應放在兒童接觸不到的地方。
(4)不要將新舊電池或不同型號的電池混用。
(5)不要試圖通過加熱、充電或其他方法再生原電池。
(6)不要使電池短路。
(7)不要加熱電池或將其扔入水中。
(8)不要拆卸電池。
(9)用電器後關閉開關。
(10)長時間不使用的電器,應將電池取出。
(11)電池應存放在陰涼幹燥、無陽光直射的地方。
電池對環境有什麽影響?
今天,幾乎所有的電池都不含汞,但重金屬仍然是汞電池、可充電鎳鎘電池和鉛酸電池的必要成分。這些重金屬如果不被適當和大量地處理,將對環境產生有害影響。目前國際上有專門的機構回收氧化錳鎳鎘和鉛酸電池。例如,非營利組織RBRC公司。
海泰洋壹直致力於生產環保電池(鎳氫、鋰離子)來替代鎳鎘電池。
環境溫度如何影響電池性能?
在所有環境因素中,溫度對電池充放電性能的影響最大。電極/電解質界面的電化學反應與環境溫度有關,電極/電解質界面被視為電池的心臟。如果溫度降低,電極的反應速率也降低。假設電池電壓保持不變,放電電流降低,電池的功率輸出也會降低。如果溫度升高,則相反,即電池的輸出功率會升高,溫度也會影響電解液的轉移速度。溫升會加快,轉移溫度降低,轉移變慢,電池的充放電性能也會受到影響。但溫度過高,超過45℃,會破壞電池內的化學平衡,導致副反應。
鎳鎘鎳氫電池在低溫下(例如-15℃以下)放電效率會顯著降低,而在-20℃時,堿溶液會達到冰點,電池的充電速度也會大大降低。低溫0℃以下充電會增加電池內壓,可能會打開安全閥。為了有效充電,環境溫度應在5-30℃之間。壹般情況下,充電效率會隨著溫度的升高而提高,但當溫度升高到45℃以上時,可充電電池材料的性能會在高溫下變差,電池的循環壽命會大大縮短。
充電控制方式有哪些?
為了防止電池過充,需要控制充電終點。當電池充滿時,可以利用壹些特殊信息來判斷是否到達充電終點。通常有六種方法可以防止電池過度充電:
(1)峰值電壓控制:通過檢測電池的峰值電壓來判斷充電終點。
(2) dT/dt控制:通過檢測電池的峰值溫度變化率來判斷充電的終點。
(3) T控:當電池充滿電時,溫度與環境溫度之差會達到最大。
(4) -V控制:當電池充滿電達到峰值電壓時,電壓會下降壹定的值。
(5)定時控制:通過設定壹定的充電時間來控制充電終點,壹般設定充電130%標稱容量所需的時間來控制。
(6) TCO控制:考慮到電池的安全性和特性,應避免高溫充電(高溫電池除外),所以電池溫度上升60℃時應停止充電。
什麽是過充,它如何影響電池性能?
過充是指電池在壹定的充電過程中充滿電後繼續充電的行為,對於鎳鎘電池有以下反應:
正極:4oh-4e→ 2h2o+O2 ↑。
負極:2Cd+O2 → 2CdO
由於設計上負極的容量高於正極,正極產生的氧氣通過隔膜紙與負極產生的鎘復合。因此,壹般情況下,電池內壓不會明顯升高,但如果充電電流過大或充電時間過長,產生的氧氣來不及消耗,就可能造成內壓升高、電池變形、漏液等不良現象。同時,它的電性能會顯著降低。
什麽是過放電,它如何影響電池性能?
電池內部儲存的電量放電完畢,電壓達到壹定值後,如果繼續放電會造成過放電。通常,放電截止電壓是根據放電電流確定的。0.2C-2C放電壹般設定在1.0V/電池,3C以上,如5C或10C放電設定在0.8V/電池。電池的過放電可能會給電池帶來災難性的後果,特別是大電流過放電或反復過放電。壹般來說,過放電會使電池內壓升高,正負活性物質的可逆性被破壞。即使充了電,也只能部分恢復,容量會明顯衰減。
電池組放電時間短的可能原因有哪些?
(1)電池沒有充滿電,比如充電時間不夠,充電效率低。
(2)放電電流過大,降低了放電效率,縮短了放電時間。
(3)電池放電時,環境溫度過低,放電效率下降。
電池壽命短的可能原因有哪些?
(1)充電器或充電電路與電池類型不匹配。
(2)過充電和過放電
(3)電池類型與電器要求不符。
不同容量的電池壹起使用會有什麽問題?
如果不同容量的電池或新舊電池壹起使用,可能會出現漏電和零電壓。這是因為在充電過程中,由於容量差異,有的電池過充,有的電池未充滿電,有的容量高的電池放電時未完全放電,而容量低的電池過放。在這樣的惡性循環中,電池被損壞和泄漏或者具有低(零)電壓。
電池使用後或長期不使用後能否存放在電器內?
如果電器長時間不用,最好將電池取出,放在低溫幹燥的地方。如果沒有,就是電器關了,系統還是會讓電池有低電流輸出,會縮短電池的使用壽命。
無繩電話應該在每次使用後放回底座嗎?
按照慣例和無繩電話的設計,每次使用後都要放回支架上。這可以激活電池並補充放電容量和由於自放電造成的容量損失。但是,我們建議不時將電池完全放電,以恢復電池的初始容量和放電性能。當然,如果長時間不用電話,最好把無繩電話取下來,以免電池長時間過度充電。此外,即使在無繩電話關閉後,系統中仍有少量電流放電。因此,電池長時間不用時應取出,使其處於開路狀態,使用時再充電。
電池在什麽條件下儲存?
根據IEC標準,電池應儲存在溫度為20±5℃,濕度為(65±20)%的環境中。壹般來說,電池的儲存溫度越高,容量剩余率越低。反之亦然。冰箱溫度在0℃-10℃時存放電池的最佳位置。尤其是壹次電池,二次電池即使儲存後失去容量,也只需要充放電幾次就能恢復。
電池可以存放多長時間?
理論上講,電池存放時總會有能量損失。電池本身固有的電化學結構決定了電池容量必然會損失,主要是自放電。通常自放電的大小與正極材料在電解液中的溶解度及其受熱後的不穩定性(易自分解)有關。充電電池的自放電遠高於原電池。而且不同的電池類型,電池的月自放電率也不壹樣。壹般在10-35%變化。壹次電池的自放電明顯低得多,在室溫下每年不到2%。在儲存過程中,電池的內阻隨著自放電而增大,會降低電池的負載力。但當放電電流較大時,能量損失變化明顯。下表列出了正常儲存條件下自放電的近似值:
自放電型
堿錳二氧化錳/鋅循環電池2%
鋅碳二氧化錳/鋅循環電池< 4%
鋰離子鋰MnO2 _ 2循環電池和紐扣電池約為1%。
鎳鎘/鎳氫電池< 35%
什麽是短路?對電池性能有什麽影響?
將電池的外端連接到任何導體都會導致外部短路。
不同類型的電池,短路可能帶來不同程度的後果。比如電解液溫度升高,內部氣壓升高,等氣壓值超過電池蓋的耐壓值,電池就會漏氣。這種情況嚴重損壞電池。如果安全閥失靈,甚至可能引發爆炸。因此,不要使電池外部短路。
什麽是記憶效應?如何消除記憶效應?
記憶效應是針對鎳鎘電池的。由於負極是傳統工藝燒結而成,鎘粒較粗,如果鎳鎘電池在完全放電前再充電,電池放電時鎘粒很容易聚集成塊,形成二次放電平臺。電池會把這個放電平臺儲存起來,作為下壹個循環的放電終點,雖然電池本身的容量可以讓電池放電到更低的平臺。在隨後的放電過程中,電池只會記住這個低容量。同樣,在每次使用中,任何不完全放電都會加深這種效應,使電池容量降低。
要消除這種影響,有兩種方法。壹種是采用小電流深度放電(如0.1C到0V);先用大電流(比如1C)充放電幾次。
電池零電壓或低電壓的可能原因有哪些?
(1)電池外部短路、過充或反向充電(強制過放電)。
(2)電池持續高倍率大電流過充,導致電池極芯膨脹,正極直接接觸短路。
(3)電池內部短路或微短路,如:正負極板有毛刺穿透隔膜紙接觸短路,正負極板放置不當導致極片接觸短路,或正極板接觸鋼殼,負極掉入隔膜紙,隔膜紙本身有缺陷,正極極耳接觸負極板短路。
電池組零電壓或低電壓的可能原因有哪些?
(1)單體電池是否有零電壓?
(2)插頭短路、斷裂或與插頭連接不良。
(3)引線和電池脫焊或虛焊。
(4)電池內部連接不正確,連接件與電池之間漏焊、虛焊、脫焊等。
(5)電池內部電子元件連接不正確或損壞。
電池組無法充電的可能原因有哪些?
(1)電池電壓為零或電池組中有零電壓電池。
(2)電池組連接錯誤,內部電子元件和保護電路異常。
(3)充電設備故障,無輸出電流
(4)外部因素導致充電效率低(如溫度極低或極高)
電池組無法放電的可能原因是什麽?
(1)電池的使用壽命在儲存和使用後會衰減。
(2)收費不足或未收費
(3)環境溫度太低
(4)放電效率低(比如大電流放電時,普通電池因為內部物質擴散速度跟不上反應速度而無法放電,導致電壓急劇下降)。
為什麽電池充滿電後溫度會急劇上升?為什麽電壓會突然下降?
鎳鎘電池充滿電就是過充。因為正極Ni(OH)2已經基本轉化為NiOOH,所以電池電位在該溫度下達到平衡值(最大值)。此時外部恒流過充氧化OH-產生氧氣。
化學反應:4OH-E→O2+2H2O+熱量。
產生的氧氣通過隔膜紙與負極產生的鎘復合;
2Cd+O2→2CdO+熱量
化合反應產生大量熱量,但整個電池系統的溫度升高。因此,此時溫度會急劇上升。而溫度越高,電池平衡電位越低,所以溫度升高必然導致電池平衡電位下降,所以此時就出現了電池電壓突然下降的情況。
電池底部鼓包甚至漏液的可能原因有哪些?
(1)電池過度充電,尤其是在高倍率和高電流下。
(2)電池被強制放電。
什麽是電池爆炸,如何預防?
電池任何部位的固體物質瞬間放電,被推到離電池25cm以上的距離,稱為爆炸。為了判斷電池是否爆炸,使用了以下條件實驗。用網罩住實驗電池,電池放在中心,離網罩兩邊25厘米。網格的密度為6-7片/cm,網格線采用直徑為0.25 mm的軟鋁線,如果實驗中沒有固體部分穿過網格蓋,則證明電池沒有爆炸。