（本文來自锂電派，小木蟲，作者如是嘉彥）

一，電池基本原理及基本術語

1.什麼叫電池？

電池（Batteries）是一種能量轉化與儲存的裝置，它通過反應，将化學能或物理能轉化為電能。根據電池轉化能量的不同，可以将電池分為化學電池和物理電池。

化學電池或化學電源就是将化學能轉化為電能的裝置。它由兩種不同成分的電化學活性電極分别組成正負極，由一種能提供媒體傳導作用的化學物質作為電解質，當連接在某一外部載體上時，通過轉換其内部的化學能提供電能。

物理電池就是将物理能轉化為電能的裝置。

2.一次電池與二次電池的有哪些區别？

最主要的區别是活性物質的不同，二次電池的活性物質可逆，而一次電池的活性物質并不可逆。一次電池的自放電遠小于二次電池，但内阻遠比二次電池大，因此負載能力較低，此外，一次電池的質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麼？

69.什麼是便攜式電池？

便攜式，意思是便于攜帶也方便使用。便攜式電池主要是給手提式、無繩設備提供電能。較大型号的電池（如：4公斤或以上）不屬于便攜式電池。現今典型的便攜式電池約為幾百克。

便攜式電池的家族包括一次電池和可充電電池（二次電池）。紐扣電池屬于它們中特殊的一群

70.可充電便攜式電池的特征是什麼？

每一個電池都是一個能量轉換器。能将儲存的化學能直接轉化為電能。對可充電電池而言，這個過程可以這樣描述：充電過程電能轉換為化學能→化學能在放電過程中轉化為電能→充電過程中電能轉換為化學能，二次電池可以如此循環1000多次。

在不同電化學類型中均有可充電便攜式電池，鉛酸類型（2V/支）、鎳镉類型（1.2V/支）、鎳氫類型（1.2V/支）、锂離子電池（3.6V/支），這幾種電池的典型特征是相對有恒定的放電電壓（放電時有一個電壓平台），在放電開始及末尾電壓均很快衰減。

71.是否任何充電器都可以用于可充電便攜式電池？

不是，因為任何充電器都隻對應于一特定充電工藝，隻能對應一特定電化學過程，如锂離子、鉛酸或Ni-MH電池，它們不僅電壓特性不同，而且充電模式也不同。隻有特别開發的快速充電器才能使Ni-MH電池得到最适宜的充電效果。慢速充電器可以在急需時使用，但需要更多的時間，應該特别注意的是，雖然有些充電器上有合格的标簽，但使用其作為不同電化學系統電池的充電器時還是應該特别小心，合格的标簽隻是表明這一裝置合乎歐洲電化學标準或其它的國家标準，這種标簽并不給出任何它适于何種類型電池的信息，使用低廉的充電器對Ni-MH電池充電不會得到滿意的效果，而且還有危險，對于其它類型的電池充電器同樣應該注意這一點。

72.可否用可充電1.2V便攜式電池代替1.5V堿錳電池？

堿錳電池放電時電壓的範圍在1.5V至0.9V之間，而充電電池放電時恒定電壓為1.2V/支，這電壓與堿錳電壓的平均電壓大緻相等，因此，用充電電池代替堿錳電池是可行的，反之也一樣。

73.可充電電池的優缺點有哪些？

可充電電池的優點是使用壽命長，即使價格比一次電池要貴，但從長期使用的觀點來看，則很經濟實惠，而且可充電電池的負荷力要比絕大部分一次電池高。但普通二次電池放電電壓基本恒定,很難預測放電何時結束，所以在使用的過程中會造成一定的不便。但锂離子電池能給照相機設備提供較長的使用時間，高負荷力，高能量密度，且放電電壓的下降随放電的深入而減弱。

普通二次電池的自放電率較高，因此适合大電流放電用如數碼相機、玩具、電動工具、應急燈等等，而不适合小電流長時間放電的場合如遙控器、音樂門鈴等，也不适合長時間間斷使用的地方如手電筒等。目前比較理想的電池是锂電池，幾乎擁有電池所有的優點，自放電率極低，唯一的缺點是對充放電要求很嚴格，這是對壽命的保證。

74.鎳氫電池的優勢是什麼？锂離子電池的優勢是什麼？

鎳氫電池的優勢是：

01）低成本；

02）良好的快充性能；

03）循環壽命長；

04）無記憶效應；

05）無污染，綠色電池；

06）廣泛的溫度使用範圍；

07）安全性能好。

锂離子電池的優勢是：

01）高的能量密度；

02）高的工作電壓；

03）無記憶效應；

04）循環壽命長；

05）無污染；

06）重量輕；

07）自放電小。

75.磷酸鐵锂電池的優勢有哪些？

磷酸鐵锂電池的主要應用方向是動力電池，其優勢主要體現在以下幾方面：

01）超長壽命；

02）使用安全；

03）可大電流快速充放電；

04）耐高溫；

05）大容量；

06）無記憶效應；

07）體積小、重量輕；

08）綠色環保。

76.锂聚合物電池具有哪些優點？

01）無電池漏液問題，其電池内部不含液态電解液，使用膠态的固體；

02）可制成薄型電池：以3.6V，400mAh的容量，其厚度可薄至0.5mm；

03）電池可設計成多種形狀；

04）電池可彎曲變形：高分子電池最大可彎曲900左右；

05）可制成單顆高電壓：液态電解質的電池僅能以數顆電池串聯得到高電壓，高分子電池；

06）由于本身無液體，可在單顆内做成多層組合來達到高電壓；

07）容量将比同樣大小的锂離子電池高出一倍。

77.充電器的原理是什麼？主要有那幾類？

充電器是采用電力電子半導體器件，将電壓和頻率固定不變的交流電變換為直流電的一種靜止變流裝置。充電器有很多，如鉛酸蓄電池充電器、閥控密封鉛酸蓄電池的測試與監測、鎳镉電池充電器、鎳氫電池充電器、锂離子電池充電器、便攜式電子設備锂離子電池充電器、锂離子電池保護電路多功能充電器、電動車蓄電池充電器等。

五，電池類型與應用領域

78.電池如何分類

化學電池：

——一次電池——幹電池（carbon-zinc dry batteries）、堿錳電池（alkaline- manganese batteries）、锂電池（lithium batteries），激活電池、鋅-汞電池、镉-汞電池、鋅-空氣電池、鋅-銀電池和固體電解質電池（銀-碘電池）等。

——二次電池—— 鉛酸電池（lead batteries）、鎳镉電池（Ni-Cd batteries）、鎳氫電池（Ni-MH batteries）、锂離子電池（Li-ion batteries）和鈉-硫電池等。

——其他電池——燃料電池（fuel cell batteries）、空氣電池（air batteries）、紙電池（thin batteries）、光電池（light batteries）、納米電池（nano batteries）等

物理電池：——太陽電池（solar cell）

79.什麼電池将會主宰電池市場？

随着照相機、移動電話、無繩電話、筆記本電腦等帶圖像或聲音的多媒體設備在家用電器中占據越來越重要的位置，與一次電池相比較，二次電池也大量的應用到這些領域中。而二次充電電池将向體積小、重量輕、容量高、智能化的方向發展。

80.什麼是智能二次電池？

在智能電池中裝有一個芯片，不但為設備提供電源，而且能控制其主要功能，這種型号的電池還能顯示殘餘容量、已經循環的次數、溫度等，不過目前市場上還沒有智能電池出售，将來會占據市場的主要地位——尤其是在便攜式攝像機、無繩電話、移動電話以及筆記本電腦中。

81.什麼是紙電池？

紙電池是一種新型電池，其組成部分也包括電極、電解液和隔離膜。具體而言，這種新型的紙電池是由植入了電極和電解液的纖維素紙構成，其中纖維素紙就起到了隔離物的作用。電極分别是加入纖維素中的碳納米管和覆蓋在纖維素制成的薄膜上的金屬锂；而電解液就是六氟磷酸锂溶液。這種電池可折疊，厚度隻相當于紙張。研究者認為，由于這種紙電池具有諸多的性能，因此将會成為一種新型的能源存儲設備。

82.什麼是光電池？

光電池是一種在光的照射下産生電動勢的半導體元件。光電池的種類很多，常用有硒光電池、矽光電池和硫化铊、硫化銀光電池等。主要用于儀表，自動化遙測和遙控方面。有的光電池可以直接把太陽能轉變為電能，這種光電池又叫太陽能電池。

83.什麼是太陽能電池？太陽能電池的優點是什麼？

太陽能電池就是将光能（主要為太陽光）轉變為電能的裝置。依據原理為光生伏打效應，即依據PN結的内建電場使光生載流子分離達到結的兩邊而産生光電壓，連接到外電路則使得到功率輸出。太陽能電池的功率與光照強度有關，光照越強，則功率輸出越強。

太陽能系統易于安裝，易于擴充，易于拆卸等優點。同時使用太陽能也很經濟實惠，在操作過程重沒有能量耗費。另外此系統耐機械磨損；一個太陽能系統需要可靠的太陽能電池以便于接受和儲存太陽能。一般太陽能電池有如下優點：

01）高荷電吸收能力；

02）循環使用壽命長；

03）良好的可充性能；

04）無需保養。

84.什麼是燃料電池？如何分類？

燃料電池是一個将化學能直接轉化為電能的電化學系統。

最常見的分類方法是按照電解質的種類，據此，可将燃料電池分為堿性燃料電池，一般以氫氧化鉀為電解質；磷酸型燃料電池，以濃磷酸為電解質；質子交換膜燃料電池，以全氟或部分氟化的磺酸型質子交換膜為電解質；熔融碳酸鹽型燃料電池，以熔融的锂-鉀碳酸鹽或锂-鈉碳酸鹽為電解質；固體氧化物燃料電池，以固體氧化物為氧離子導體，如以氧化钇穩定的氧化锆膜為電解質。有時也按電池溫度對電池進行分類，分為低溫（工作溫度低于100℃） 燃料電池，包括堿性燃料電池和質子交換膜燃料電池；中溫燃料電池（ 工作溫度在100-300℃），包括培根型堿性燃料電池和磷酸型燃料電池；高溫燃料電池（工作溫度在600-1000℃），包括熔融碳酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池。

85.為什麼燃料電池有着很大的發展潛力？

在最近一二十年裡，美國特别注意燃料電池的研制工作，日本則在引進美國技術的基礎上大力進行技術開發。 燃料電池之所以引起一些發達國家的重視，主要是因為它有以下優點：

01）高效率。由于直接将燃料的化學能轉換為電能，中間不經過熱能轉換，轉換效率不受熱力學卡諾循環的限制；由于沒有機械能的轉換，可免除機械傳動損耗，再加上轉換效率不因發電規模大小而變化，故燃料電池具有較高的轉換效率；

02）低噪聲、低污染。燃料電池在化學能轉換為電能的過程中，沒有機械運動的部件，隻是控制系統有一部分小型運動部件，故它是低噪音的。此外，燃料電池還是低污染的能源。以磷酸型燃料電池為例，它排放的硫氧化物及氮化物都低于美國規定标準兩個數量級；

03）适應性強。燃料電池可以使用各種含氫燃料，如甲烷、甲醇、乙醇、沼氣、石油氣、天然氣和合成煤氣等，氧化劑則是取之不盡、用之不竭的空氣。燃料電池可以做成一定功率（如40千瓦）的标準組件，按照用戶的需要組裝成不同的功率和型式，安裝在用戶最方便的地方。如果需要也可以裝成大型電站，與常規供電系統并網使用，這将有助于調節電力負荷；

04）建設周期短，維護簡便。燃料電池在形成工業化生産之後，發電裝置的各種标準組件，可在工廠進行連續化生産。它運輸方便，還能在發電站現場進行組裝。有人估算40千瓦磷酸型燃料電池的維護量，僅為同等功率柴油發電機的25%。

由于燃料電池具有這麼多優點，美國和日本都十分重視它的發展。

86.什麼是納米電池？

納米即10-9米，納米電池即用納米材料（如：納米MnO2,LiMn2O4,Ni(OH)2等）制作的電池。納米材料具有特殊的微觀結構和物理化學性能（如量子尺寸效應，表面效應，和隧道量子效應等）。目前國内技術成熟的納米電池是納米活性碳纖維電池。主要用于電動汽車、電動摩托和電動助力車上。該種電池可充電循環1000次，連續使用達10年左右。一次充電隻需20分鐘左右，平路行程達400km，重量在128kg，已經超越美、日等國的電池汽車水平，它們生産的鎳氫電池充電約需6-8小時，平路行程300km。

87.什麼是塑料锂離子電池？

目前所說的塑料锂離子電池是指采用離子導電的聚合物作為電解質，這種聚合物可以是幹态的也可以是膠态的。

88.充電電池最好用在哪些設備上？

充電電池特别适用于需要相對較高能源供給的用電設備或要求大電流放電的設備，如便攜式單放機、CD播放機、小型收音機、電子遊戲機、電動玩具、家用電器、專業照相機、移動電話、無繩電話、筆記本計算機等其它需要較高能量的設備。不常用的設備最好不要使用充電電池，因為充電電池自放電較大，但如果設備需要大電流放電，則必須用充電電池，一般用戶最好按照生産商提供的使用說明書的指導來選擇适合設備的電池。

89.不同類型電池的電壓及使用領域是怎樣的？

90.可充電電池有哪些類型？分别适于哪些設備？

91.使用在應急燈上的電池類型有哪些？

01）密封鎳氫電池；

02）可調節閥鉛酸電池；

03）其它類型電池如果符合IEC 60598（2000）（應急燈部分）标準（應急燈部分）的相應安全和性能标準也可使用。

92.用于無繩電話的可充電電池的使用壽命是多久？

正常使用情況下，使用壽命為2-3年或更長時間，當發生以下情況時，電池需要更換：

01）充電後，通話時間一次比一次短；

02）通話信号不夠清晰，接受效果很模糊，噪音較大；

03）無繩電話與機座的距離需越來越近，即無繩電話能夠的使用範圍越來越窄。

93.哪一類電池可用于遙控裝置？

遙控裝置隻能通過确保電池在其固定的位置上才能使用。不同類型的鋅碳電池可用于不同的遙控裝置。 他們可通過IEC标準指示來識别，通常使用的電池有AAA、AA以及9V的大型電池。使用堿類電池也是比較好的選擇，這種類型的電池可提供鋅碳電池兩倍的工作時間。它們也可通過 IEC标準來識别（LR03,LR6,6LR61）。不過，因為遙控裝置隻需較小的電流，鋅碳電池使用起來要經濟實惠。

充電的二次電池原則上也可使用，但是真正用在遙控裝置上，由于二次電池存在的較高的自放電率，需要反複充電，因此這種類型的電池不太實用。

94.電池産品有哪些類型？分别适合哪些應用領域？

鎳氫電池的應用領域包含但不局限于：

锂離子電池的應用領域包含但不限于：

六，電池與環境

95.電池對環境有什麼影響？

現今幾乎所有電池均不含汞，但重金屬仍然是汞電池、可充電鎳镉電池、鉛酸電池的必要組成部分。如果處置不當且數量較多的話，這些重金屬将對環境産生有害的影響，目前國際上已有專門機構回收氧化錳、鎳镉和鉛酸電池。例如：非盈利機構RBRC公司。

96.環境溫度對電池性能有何影響？

在所有的環境因素中，溫度對電池的充放電性能影響最大，在電極/電解液界面上的電化學反應與環境溫度有關，電極/電解液界面被視為電池的心髒。如果溫度下降，電極的反應率也下降。假設電池電壓保持恒定，放電電流降低，電池的功率輸出也會下降。如果溫度上升則相反，即電池輸出功率會上升。溫度也影響電解液的傳送速度。溫度上升則加快傳送，溫度下降傳送減慢，電池充放電性能也會受到影響，但溫度太高，超過45℃，會破壞電池内的化學平衡，導緻副反應。

97.什麼是綠色環保電池？

綠色環保電池是指近年來已投入使用或正在研制、開發的一類高性能、無污染電池。目前已經大量使用的金屬氫化物鎳蓄電池、锂離子蓄電池和正在推廣使用的無汞堿性鋅錳原電池和可充電電池以及正在研制、開發的锂或锂離子塑料蓄電池和燃料電池等都屬于這一範疇。此外，目前已廣泛應用并利用太陽能進行光電轉換的太陽電池（又稱光伏發電），也可列入這一範疇。

科技有限公司一直緻力于環保電池（鎳氫、锂離子）的研究與供應，且我司産品從電池内部材料（正負極）到外部包裝材料均符合ROTHS标準要求。

98.目前正在使用和研究的“綠色電池”有哪些？

新型綠色環保電池是指近年來已經投入使用或正在研制開發的一類高性能、無污染的電池。目前已經大量使用的锂離子蓄電池、金屬氫化物鎳蓄電池和正在推廣使用的無汞堿性鋅錳電池以及正在研制開發的锂或锂離子塑料蓄電池、燃燒電池、電化學儲能超級電容器都屬于新型綠色環保電池的範疇。此外，目前已經廣泛應用的利用太陽能進行光電轉換的太陽電池。

99.廢舊電池的危害性的主要體現在那裡？

對人體健康和生态環境危害較大、列入危險廢物控制名錄的廢電池主要有：含汞電池，主要是氧化汞電池；鉛酸蓄電池：含镉電池，主要是鎳镉電池。由于廢棄電池亂扔，這些電池會污染到土壤、水域、人通過食用蔬菜、魚等食用物、對人的健康造成傷害。

100.廢舊電池污染環境的途徑是什麼？

這些電池的組成物質在使用過程中，被封存在電池殼内部，并不會對環境造成影響。但經過長期機械磨損和腐蝕，使得内部的重金屬和酸堿等洩露出來，進入土壤或水源，就會通過各種途進入人的食物鍊。全過程簡述如下：土壤或水源——微生物——動物——循環粉塵——農作物——食物——人體——神經——沉積并發病。 其它水源植物食品消化生物從環境中攝取的重金屬可以經過食物鍊的生物放大作用，逐級在較高級的生物中成千上萬地富積，然後經過食物進入人的身體，在某些器官中積蓄造成慢性中毒。

來源：锂電派

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