各種類型電池.doc

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1、各種類型電池1.鎳氫電池組成:鎳氫電池中的“金屬”部分實(shí)際上是金屬氫化物。用在鎳氫電池的制造上,它們主要分為兩大類。最常見(jiàn)的是AB5一類,A是稀土元素的混合物(或者)再加上鈦(Ti);B則是鎳(Ni)、鈷(Co)、錳(Mn),(或者)還有鋁(Al)。而一些高容量電池的“含多種成分”的電極則主要由AB2構(gòu)成,這里的A則是鈦(Ti)或者釩(V),B則是鋯(Zr)或鎳(Ni),再加上一些鉻(Cr)、鈷(Co)、鐵(Fe)和(或)錳(Mn)。所有這些化合物扮演的都是相同的角色:可逆地形成金屬氫化物。電池充電時(shí),氫氧化鉀(KOH)電解液中的氫離子(H+)會(huì)被

2、釋放出來(lái),由這些化合物將它吸收,避免形成氫氣(H2),以保持電池內(nèi)部的壓力和體積。當(dāng)電池放電時(shí),這些氫離子便會(huì)經(jīng)由相反的過(guò)程而回到原來(lái)的地方。特性:鎳氫電池是由氫離子和金屬鎳合成,電量?jī)?chǔ)備比鎳鎘電池多30%,比鎳鎘電池更輕,使用壽命也更長(zhǎng),并且對(duì)環(huán)境無(wú)污染。鎳氫電池的缺點(diǎn)是價(jià)格比鎳鎘電池要貴好多,性能比鋰電池要差。工作原理:電解質(zhì)  主要為KOH作電解液(電解質(zhì)7moL/LKOH+15g/LLiOH)充電時(shí)  正極反應(yīng):Ni(OH)2+OH-→NiOOH+H2O+e-  負(fù)極反應(yīng):M+H2O+e-→MH+OH-  總反應(yīng):M+Ni(OH)2→MH+

3、NiOOH放電時(shí)  正極:NiOOH+H2O+e-→Ni(OH)2+OH-  負(fù)極:MH+OH-→M+H2O+e-  總反應(yīng):MH+NiOOH→M+Ni(OH)2  以上式中M為儲(chǔ)氫合金,MH為吸附了氫原子的儲(chǔ)氫合金。最常用儲(chǔ)氫合金為L(zhǎng)aNi5。應(yīng)用前景:  鎳氫電池被普及地應(yīng)用在消費(fèi)性電子產(chǎn)品中。一些功率特別大的鎳氫電池,其容量、輸出電池及功率比鎳鎘電池大,所以在電動(dòng)遙控玩具(例如遙控車)上取代了鎳鎘電池。大功率的鎳氫電池也使用在油電混合動(dòng)力車輛中,最佳的例子就是豐田的prius,該車使用了特別的充放電程序,使電池充放電壽命可足夠車輛使用十年。松

4、下介紹了采用鎳氫充電電池的怠速停止車用能量再生系統(tǒng),該系統(tǒng)是在通常配備的鉛蓄電池的基礎(chǔ)上組合使用鎳氫充電電池,將減速時(shí)產(chǎn)生的能量存儲(chǔ)在鎳氫充電電池中再利用,這樣不但能提高燃效,還能減輕鉛蓄電池的負(fù)擔(dān),延長(zhǎng)鉛蓄電池的壽命。將來(lái),還將實(shí)現(xiàn)不僅對(duì)車載電裝品供電,還將實(shí)現(xiàn)為輔助驅(qū)動(dòng)的起動(dòng)馬達(dá)供電,由此有望進(jìn)一步提高燃效。[5]  松下能源的系統(tǒng)是在通常配備的鉛蓄電池的基礎(chǔ)上組合使用鎳氫充電電池,將減速時(shí)產(chǎn)生的能量存儲(chǔ)在鎳氫充電電池中再利用,這樣不但能提高燃效,還能減輕鉛蓄電池的負(fù)擔(dān),延長(zhǎng)鉛蓄電池的壽命。將來(lái),還會(huì)實(shí)現(xiàn)不僅對(duì)車載電裝品供電,還會(huì)實(shí)現(xiàn)為輔助驅(qū)動(dòng)

5、的起動(dòng)馬達(dá)供電,由此有望進(jìn)一步提高燃效。1.鋰離子電池鋰離子電池(Li-ionBatteries)是鋰電池發(fā)展而來(lái)。所以在介紹Li-ion之前,先介紹鋰電池。舉例來(lái)講,以前照相機(jī)里用的扣式電池就屬于鋰電池。鋰電池的正極材料是二氧化錳或亞硫酰氯,負(fù)極是鋰。電池組裝完成后電池即有電壓,不需充電.這種電池也可以充電,但循環(huán)性能不好,在充放電循環(huán)過(guò)程中,容易形成鋰枝晶,造成電池內(nèi)部短路,所以一般情況下這種電池是禁止充電的。組成:可充電鋰離子電池是目前手機(jī)、筆記本電腦等現(xiàn)代數(shù)碼產(chǎn)品中應(yīng)用最廣泛的電池,但它較為“嬌氣”,在使用中不可過(guò)充、過(guò)放(會(huì)損壞電池或使之

6、報(bào)廢)。因此,在電池上有保護(hù)元器件或保護(hù)電路以防止昂貴的電池?fù)p壞。鋰離子電池充電要求很高,要保證終止電壓精度在±1%之內(nèi),目前各大半導(dǎo)體器件廠已開(kāi)發(fā)出多種鋰離子電池充電的IC,以保證安全、可靠、快速地充電。特性:是一種二次電池(充電電池),它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來(lái)工作。工作原理:在充放電過(guò)程中,Li+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌:充電時(shí),Li+從正極脫嵌,經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極,負(fù)極處于富鋰狀態(tài);放電時(shí)則相反。電池一般采用含有鋰元素的材料作為電極,是現(xiàn)代高性能電池的代表。應(yīng)用前景:鋰離子電池日本索尼公司發(fā)明了以炭材料為負(fù)極,以含鋰的化合物

7、作正極的鋰電池,在充放電過(guò)程中,沒(méi)有金屬鋰存在,只有鋰離子,這就是鋰離子電池。當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行充電時(shí),電池的正極上有鋰離子生成,生成的鋰離子經(jīng)過(guò)電解液運(yùn)動(dòng)到負(fù)極。而作為負(fù)極的碳呈層狀結(jié)構(gòu),它有很多微孔,達(dá)到負(fù)極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中,嵌入的鋰離子越多,充電容量越高。同樣,當(dāng)對(duì)電池進(jìn)行放電時(shí)(即我們使用電池的過(guò)程),嵌在負(fù)極碳層中的鋰離子脫出,又運(yùn)動(dòng)回正極?;卣龢O的鋰離子越多,放電容量越高。搖椅式電池我們通常所說(shuō)的電池容量指的就是放電容量。在Li-ion的充放電過(guò)程中,鋰離子處于從正極→負(fù)極→正極的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。Li-ionBatteries就像一把搖

8、椅,搖椅的兩端為電池的兩極,而鋰離子就象運(yùn)動(dòng)員一樣在搖椅來(lái)回奔跑。所以Li-ionBatteries又叫搖椅式電池。1.海

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