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电池名词解释最近发现有许多人对电池的专有名词有一些误解,因此笔者在此 对这些名词做一些整理,希望能帮助大家正确的了解,而不要产生一 些认知的误会。一次电池顾名思义为只可使用一次性的电池,当电池内以化学能转变为电 能来提供电力,也无法透过充电或其它方式将原有电能补充回来,因 此完全放电后将不可再使用,这是电化学反应为不可逆转。一般市面 上常见的干电池、碳锌电池、碱性电池、水银电池、锌空气电池等, 皆属此一次性电池。不同的一次性电池种类有不同的使用方式,但都 局限于单次的使用。在制造上许多电池种类的原料使用及制程上所使 用的材料具有污染性,对环境以及人体具有相当大的影响。二次电池二次电池是可以再重复使用的电池,可持续的充电、放电使用, 二次电池一样是经过化学能转换成电能,但可以藉由充电方式,将电 能重新转化成化学能,便可让电池再次使用,而使用的次数随着材料 与设计有其差异性。市面上常见的有铅酸电池、胶体电池、镣镉电池、 镣氢电池、锂离子电池、锂离子聚合物电池、磷酸铁锂电池等。不同 种类的二次电池因为其额定电压、额定容量、使用温度以及安全性, 有其不同的使用。在制造上许多电池种类的原料使用及制程上所使用 的材料具有污染性,对环境以及人体具有相当大的影响。碳锌电池碳锌电池又称碳锌干电池、碳性电池、碳性电芯,外壳由锌构成。 既可以作为电池的容器,又可以作为电池的负极。碳锌电池是从液体 Leclanche电池发展而来。传统或一般型以氯化铵为电解质;电池则 通常是使用氯化锌为电解质的碳锌电池,是一般使用的廉价电池的一 种改良版。电池的正极主要是由粉末状的二氧化锰和碳构成。电解液 是把氯化锌和氯化铵溶于水中所形成的糊状溶液。碳锌电池是最便宜 的原电池,因此成为很多厂商的首选,因为这些厂商所销售的设备中 常常需要配送电池。锌碳电池可以用于遥控器、闪光灯、玩具或晶体 管收音机等功率不大的设备。此电池正极的碳棒与二氧化锰中所混合 的碳只负责引出电流,并不参与反应,正极实际参与还原反应并提供 正电的是二氧化锰中的锰,因此,又称为锰锌电池、锌锰电池或锌- 二氧化锰电池,也有简称锰干电池的。碳锌电池的电压为1.5V。锌空气电池锌空气电池(Zinc-air battery)是一类结构特殊的品种。负极采用 了锌合金。而正极材料,则是空气中的氧。在储存时一般保持密封, 所以基本上没有自放电。又称锌氧电池,有时也被称为锌空电池。由 于锌空电池内部含有高浓度的电解质(氢氧化钾具有强碱性、强腐蚀 性),一旦发生渗漏,将腐蚀电池附近部件,而且这种腐蚀可能是不 可修复的,致命的。又因电池上有孔,电池在激活使用后存放时间又 很短,所以锌空电池较易发生电池漏液。使用锌空电池的场合要及时 更换耗尽的电池,经常检查电池状况,较长时间不用时取出电池。锌 空气电池的电压为1.4V。铅酸电池铅酸电池,又称铅蓄电池,是蓄电池的一种,电极主要由铅制成, 电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。一般分为开口型电池及阀控型电池 两种。前者需要定期注酸维护,后者为免维护型蓄电池。蓄电池的原 理是通过将化学能和直流电能相互转化,在放电后经充电后能复原, 从而达到重复使用效果。铅酸电池的电压为2V。胶体电池胶体电池属于铅酸蓄电池的一种发展分类,最简单的做法,是在 硫酸中添加胶凝剂,使硫酸电液变为胶态。电液呈胶态的电池通常称 之为胶体电池。电液改为胶凝状。例如非凝固态的水性胶体,从电化 学分类结构和特性看同属胶体电池。又如在板栅中结附高分子材料, 俗称陶瓷板栅,亦可视作胶体电池的应用特色。胶体电池与常规铅酸 电池的区别,从最初理解的电解质胶凝,进一步发展至电解质基础结 构的电化学特性研究,以及在板栅和活性物质中的应用推广。胶体电 池其放电曲线平直,能量比要比常规铅酸电池大20%以上,寿命一般也比常规铅酸电池长一倍左右,高温及低温特性要好得多。胶体电 池的电压为2V。镣镉电池镣镉电池(Nickel-cadmium battery简称NiCd)这种电池以氢氧 化镍(NiOH)及金属镉(Cd)作为产生电能的化学品。对比其它种 类的蓄电池,镣镉电池的优势是:可以较小重量储存一定数量的能量、 充电效率很高、放电时终端电压变化不大,内阻小及对充电环境要求 不高。镣镉电池的缺点则是记忆效应及镉的重金属污染。镣镉电池的 电压为1.2V。镣氢电池镣氢电池(NiMH)是由镣镉电池(NiCd battery)改良而来的, 其以能吸收氢的金属代替镉(Cd)。它以相同的价格提供比镣镉电 池更高的电容量、比较不明显的记忆效应、以及比较低的环境污染(不 含有毒的镉)。其回收再用的效率比锂离子电池好,被称为是最环保 的电池。但是与锂离子电池比较时,却有比较高的记忆效应。旧款的 镣氢电池有较高的自我放电反应,新款的镣氢电池已俱有相当低的自 我放电(与碱电相约),而且可于低温下工作(-20。0。镣氢电池 比碳锌或碱性电池有更大的输出电流,相对地更适合用于高耗电产 品,某些特别型号甚至比镣镉电池有更大输出电流。现时一般镣氢电池的容量已高于碱性电池(以体积计),以AA电池 为例,镣氢电池标示容量可达2900mAh (毫安-小时,中国大陆普 遍称mAh为毫安时),而碱性电池只有2100mAh,当然也远 高于镣镉电池的1100mAh,但仍未及得上锂离子电池。碱性电池在 长期不使用后会漏出俱轻微腐蚀性及有害液体(会对人体有害又或损 坏使用该电池的装置),而锂电池在不适使用时有机会燃烧或爆炸。相对地镣氢电池算是最安全的电池。镣氢电池的电压为1.2V。锂离子电池锂离子电池是一种充电电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之 间移动来工作。习惯上,锂离子进入正极材料的过程叫嵌入,离开的 过程叫脱嵌;锂离子进入负极材料的过程叫插入,离开的过程叫脱插。 和所有化学电池一样,锂离子电池也由三个部分组成:正极、负极和 电解质。电极材料都是锂离子可以嵌入(插入)/脱嵌(脱插)的。锂离子 电池的电压为3.63.7V。锂离子聚合物电池锂离子聚合物电池,也称聚合物锂电池,锂聚合物电池。是一种 以胶状高聚物为电解质的可充电电池。避免了锂离子电池高温下容易 爆炸的安全问题。相对于锂离子电池,锂聚合物电池的特点如下:1. 无电池漏液问题,其电池内部不含液态电解液,使用胶态的固体。2. 可制成薄型电池:其厚度可薄至0.5mm。3. 电池可设计成多种形状,最大可弯曲90左右。4. 可制成单颗高电压:液态电解质的电池仅能以数颗电池串联 得到高电压,而高分子电池由于本身无液体,可在单颗内做成多层组 合来达到高电压。5. 容量将比同样大小的锂离子电池高出一倍。锂离子聚合物电池的电压为3.63.7V。磷酸锂铁电池磷酸锂铁(分子式:LiMPO4,英文:Lithium iron phosphate, 又称磷酸铁锂、锂铁磷,简称LFP),是一种锂离子电池的正极材料, 也称为锂铁磷电池,特色是不含钻等贵重元素源料价格低且磷、锂、 铁存在于地球的资源含量丰富,不会有供料问题。其工作电压适中(3. 2V )、电容量大(170mAh/g )、高放电功率、可快速充电且循环寿 命长,在高温与高热环境下的稳定性高。磷酸锂铁电池的电压为3.2 3.3V。电池芯泛指可以储存电荷及释放电荷的容器,有一定的额定电压及额定 容量。电池 Soft Pack将多数的电池串并连起来,做成一简单的组装,其包装没有一定 的防护能力。BMSBattery Management System取前面一个字母组成,其意思为 电池管理系统,用来管理整组电池的系统,进而收集电池所有的信号, 如电压、电流、温度等等,并将这些讯号区分为过电压、低电压、放 电过电流、充电过电流、高温充放电、低温充放电、短路等等,将这 些讯号做储存或分析提供给终端产品使用。BMS在广义上解释常被 认为是保护板,狭义解释是一套电池管理的系统。PCMProtection Circuit Module取前面一个字母组成,其意思为保护 电路模块,用来管理电池模块的电路,俗称电池保护板,部份的保护 板功能可以达到BMS的要求,可收集电池所有的信号,如电压、电 流、温度等等,并将这些讯号区分为过电压、低电压、放电过电流、 充电过电流、高温充放电、低温充放电、短路等等,虽这些功能并非 同时都存在,但也可独立运作。部份的保护板只有监控的功能,这类 保护板通常都搭配MCU使用。MCUMicro Controller Unit取前面一个字母组成,又称单芯片微型计 算器(Single Chip Microcomputer),简称单芯片,是指随着大规模集 成电路的出现及其发展,将计算器的CPU、RAM、ROM、定时数器 和多种I/O接口集成在一片芯片上,可透过软件撰写来赋予MCU不 同的功能。电池容量电池内部的正负极材料透过电解液产生反应,在一定的时间内所 释放出的电荷量,单位以“安培/小时”计(Ah)简称安时,例如在1 小时的时间流出1安培的电流,称为1安时(Ah)容量。电流我们知道,水能在管线中流动,我们称做水流。同样的电子在导 线中流动,这样电子的流动就我们称做叫做电流。电流的单位是安 培”,符号以“A”来表示。电路中通常用“I”来表示电流。水在流动中有 高低之分,电子在流动中也有强弱之别。通常我们所说的电流大小, 就是指电流强度的大小,一般表示电流强度的单位是安培,简称安, 用符号A表示。在有些电路中流过的电流很小,通常用毫安、微安 来计量,它们之间的换算关系是:1安培=1000毫安(mA)1毫安=1000微安(UA)电压大家都知道,水在管中所以能流动,是因为有着高水位和低水位 之间的差别而产生的一种压力,水才能从高处流向低处。城市中使用 的自来水,所以能够一打开水门,就能从管中流出来,也是因为自来 水的贮水塔比地面高,或者是由于用水泵推动水产生压力差的缘故。 电压也是如此,电流所以能够在导线中流动,也是因为在电流中有着 高电位和低电位之间的差别。这种差别叫电位差,也叫电压。换句话 说。在电路中,任意两点之间的电位差称为这两点的电压。电压用符 号U表示。电压的高低,一般是用单位伏特表示,简称伏,用符号 V表示。高电压可以用千伏(kV)表示,低电压可以用毫伏(mV) 表示,它们之间的换算关系是:1 千伏(kV)=1000 伏(V)1 伏(V)=1000 毫伏(mV)电阻水在管中流动时,并不是畅通无阻的,而是受到一定的阻力,阻 止水的流通,这种阻力叫做水阻。同样道理,电线内通过电流时,电 子在导线内运动也受着一定的阻力,这种阻力叫做电阻。电阻用符号 R表示,表示电阻大小的单位是奥姆,简称欧,用符号。表示。测 量大电阻值可用千欧(KQ)或兆欧(MQ),它们之间的换算关系是:1 千欧(K。)= 1000 欧(。)1 百万欧(MQ ) = 1000000 欧(。)功率若一定电流通过某定点阻力(如电阻)时,将会产生一个电压降, 而此电阻所吸收掉的能量称为功率,单位以P或W来计算。其计算 方式是将电流量乘以电压降,功率P =电流I x电压V。单位: 仟瓦(KW)、瓦特(W)、毫瓦(mW)C-Rate电池除了以安培(或毫安)做单位来表示电池的充放电流大小之 外,也使用英文字母C(capacity )来当作额定容量(电流x时间)之电流 部分,以它做为电流大小衡量的单位。C-Rate与时间成倒数关系, 以1C来看,是在1小时内将电池内所有的容量全部释放出来,2C 是在0.5小时(30分钟)内将电池所有的容量释放出来,10C是在0.1 小时(6分钟)内将电池所有的容量释放出来来,0.5C是在2小时(120 分钟)内将电池所有的容量释放出来,0.1C是在10小时(600分钟) 内将电池所有的容量释放出来。充放电率
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