有哪些不同类型的电池?

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介绍

不管你是不是电气工程师,在你的生活中,你可能会遇到至少几种不同类型的电池。使用电池的常见场所有挂钟、警报器或烟雾探测器,它们使用的是小型一次性电池,或汽车、卡车或摩托车,它们使用的是相对较大的充电电池。

在过去十年左右的时间里,电池已经成为一种非常重要的能源。甚至在那之前,它们已经是我们生活中不可或缺的一部分,为晶体管收音机、随身听、手持游戏、相机等便携式设备供电。

但随着先进智能手机、平板电脑、笔记本电脑、太阳能和电动汽车的发展,对续航时间更长、能够提供必要能量的强大电池的研究达到了顶峰。

事实上,2019年的化学奖化学奖已被授予三家科学家John B. Goodenough,M. Stanley Whittingham和Akira Yoshino开发锂离子电池。

什么是电池?

电池是一种化学装置,其以化学品的形式存储电能,并通过电化学反应将储存的化学能转化为直流电能。意大利物理学家Alessandro Volta发明了1800年的第一个电池。

电池中的电化学反应涉及通过电流将电子从一种材料转移到另一个(称为电极)。

电池和电池

即使经常使用“电池”这个术语,但负责实际储存能量的基本电化学单元被称为“电池”。如前所述,电池是电化学的基本单元,是化学能转化产生电能的来源。

在其基本形式中,电池通常包含三个主要成分:两个电极和电解质,还包括端子、隔板和容器。说到电极,有两种类型的电极称为阳极和阴极。

阳极是负电极(也称为燃料电极或还原电极)。它失去了外部电路并在电化学反应中失去了电子,它被氧化。

另一方面,阴极是正电极(也称为氧化电极)。它从永恒电路和电化学反应中接受电子,降低。因此,电池中的能量转换是由于电化学氧化还原反应。

细胞的第三个重要组分是电解质。电解质充当介质以以两个电极之间的离子形式转移电荷。因此,电解质有时称为离子导体。这里需要注意的是电解质不是导电的,但是只具有离子电导率。

电池通常由一个或多个“电池单元”组成,它们以串联或并联的方式进行电连接,以提供必要的电压和电流水平。

不同类型的电池

基本上,所有的电化学电池和电池可以分为两类:

  • 主要(不可充电)
  • 二次(可充电)

尽管这两种电池中有几种其他分类,但这两个是基本类型。简单地说,主要电池是不可充电电池的..它们不能电动电池在电池是可充电电池的同时,它们可以电动充电。

主要的电池

主要电池是灯,摄像机,手表,玩具,无线电等的几个便携式电子和电气设备的简单方便的电力源之一,因为它们不能电动充电,它们是“使用它以及放电时,丢弃它“类型。

通常,原电池价格便宜,重量轻,体积小,使用非常方便,相对不需要或很少维护。大多数在国内应用的原电池都是单细胞型的,通常是圆柱形的(虽然,很容易生产不同的形状和尺寸)。

常用一次电池类型

直到20世纪70年代,锌阳极电池是主要的主要电池类型。在1940年代,第二次世界大战和战后,锌碳基电池,他们有一个平均容量为50 Wh / kg。

电池技术的最重要发展在1970年至1990年期间发生。正是在此期间,着名的锌/碱性二氧化锰电池被开发出来,它们将较旧的锌碳类型慢慢取代为主要电池。

电池类型原电池

锌-氧化汞和镉-氧化汞电池也在这一时期被使用,但由于汞的使用对环境的影响,这些类型的电池逐渐被淘汰。

正是在这一时期,以锂作为活性负极材料的电池的开发开始,由于锂电池比能量高,保质期比传统锌电池更长,被认为是一个重大的成就。

锂电池作为按钮和硬币电池,用于特定的应用范围(如手表,记忆备份等),而还有较大的圆柱形电池。

下表展示了不同类型的原电池及其特性和应用。

电池类型

特征

应用程序

锌-碳

普通,成本低,尺寸多样

收音机、玩具、乐器

镁(毫克/ MnO2)

容量大,保质期长

军用和飞机无线电

水星(Zn / hgo)

容量很高,保质期长

医疗(助听器,起搏器),摄影

碱性(Zn /碱/ mnO2)

非常流行,价格适中,性能优良

最常用的原电池

银/锌(锌/ Ag)2o)

最高容量,昂贵,平坦放电

助听器,摄影,寻呼机

锂/可溶性阴极

能量密度高,性能好,温度范围宽

宽范围的应用能力在1 - 10,000°之间

锂/固体阴极

高能量密度,低温性能,寿命长

更换钮扣和圆柱形电池

锂/固体电解质

低功耗,非常长的保质期

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二次电池

二次电池也称为可再充电电池,因为它们可以在放电后可以电压。通过通过在其放电的相反方向上通过电池,电化学电池的化学状态可以通过电池通过电池“再充电”。

基本上,二次电池有两种使用方式:

在第一类应用中,二次电池基本上用作能量存储装置,在那里它们电连接到主能源并且也通过它充电并在需要时提供能量。这种应用的示例是混合动力电动车辆(HEV),不间断电源(UPS)等。

二次电池的第二类应用是那些使用和放电作为一次电池的应用。一旦电池完全放电(或几乎完全放电),用适当的充电机制重新充电,而不是丢弃它。这些应用的例子是所有的现代便携式电子产品,如手机、笔记本电脑、电动汽车等。欧宝娱乐可靠吗

二次电池的能量密度相对较低,但具有功率密度高、放电曲线平坦、放电率高、低温性能好等特点。

常用二次电池类型

两种最古老的电池实际上是二次电池,被称为铅酸电池,是在19世纪50年代晚期开发的,而镍镉电池,是在20世纪早期开发的。直到最近,只有两种类型的二次电池。

第一种也是最常用的充电电池被称为铅酸电池。它们是基于铅-二氧化铅(Pb - PbO)2)电化学夫妇。这些类型的电池中使用的电解质是非常普遍的硫酸。

第二种类型的可充电电池被称为镍镉电池。它们基于镍羟基氧化镍(氧化镍)作为正极和镉基金的负极。通过电解质,使用氢氧化钾的碱性溶液。

近几十年来,出现了两种新型可充电电池。它们是镍金属氢化物电池和锂离子电池。在这两者中,锂离子电池出现在游戏更换器中,并且具有其高特定能量和能量密度图(150WH / kg和400WH / L)的商业上优越。

还有一些其他类型的二次电池,但四个主要类型是:

  • 铅酸蓄电池
  • 镍镉电池
  • 镍氢电池
  • 锂离子电池

现在让我们单独简要介绍这些电池类型。欧宝官网app苹果下载

铅酸蓄电池

铅酸电池是目前最流行和使用最多的充电电池。一个多世纪以来,它们一直是一种成功的产品。铅酸电池有几种不同的配置,比如容量为1ah的小型密封电池和容量为12,000 Ah的大型电池。

铅酸电池的主要应用之一是在汽车工业,因为他们主要用于SLI电池(启动,照明和点火)。

铅酸电池的其他应用包括储能、应急电源、电动汽车(甚至混合动力汽车)、通信系统、应急照明系统等。

铅酸电池的广泛应用是其宽电压范围,不同的形状和尺寸,成本低,维护相对容易。与其他二次电池技术相比,铅酸电池是任何应用的最便宜的选择,并提供非常好的性能。

铅酸电池的电效率在75 - 80%之间。这种效率使它们适合于能源存储(不间断电源- UPS)和电动汽车。

镍镉电池

镍镉电池或简单的Ni-CD电池是今天可用的最旧的电池类型之一,以及铅酸电池。他们的寿命很长,非常可靠和坚固。

镍镉电池的主要优点之一是可以承受高放电率,并且可以在很宽的温度范围内工作。此外,镍镉电池的保质期很长。这些电池的成本比基本的铅酸电池高,但比其他类型的碱性电池低。

如前所述,Ni-CD电池用镍羟基氧化镍(NiOOH)作为阴极和镉金属(CD)作为阳极。典型的消费级电池具有1.2V的线电压。在工业应用中,由于其低温性能,扁平放电电压,长寿命,低维护和优异的可靠性,Ni-CD仅为铅酸电池仅为铅酸电池。

不幸的是,镍镉电池有一个主要的特点,叫做“记忆效应”,这是它们唯一的缺点。当镍镉电池部分放电,然后再充电时,它们的容量逐渐减少,即一个循环一个循环。“调节”是指电池失去的容量可以恢复的过程。

在这个过程中,电池完全放电至零伏,然后完全充电。

镍氢电池

这些是相对较新的类型的电池是镍-氢电极电池的一个扩展版本,专门用于航空航天应用(卫星)。电池的正极是氢氧化镍(NiOOH),负极是金属合金,氢气可以可逆地储存。

镍镉电池的类型

在充电过程中,金属合金吸收氢形成金属氢化物,放电时金属氢化物失去氢。

镍 - 金属氢化物电池对Ni-CD电池的一个主要优势其较高的特定能量和能量密度。密封的镍 - 金属氢化物电池可商购为小圆柱形电池,用于便携式电子设备。欧宝娱乐可靠吗

锂离子电池

在过去的几十年里,锂离子电池的出现是相当惊人的。超过50%的消费者市场已经采用了锂离子电池的使用。特别是笔记本电脑、手机、相机等是锂离子电池最大的应用领域。

电池类型特色图像

锂离子电池具有明显的高能量密度、高比能量和更长的循环寿命。锂离子电池的其他主要优点是自放电速度慢,工作温度范围宽。

电池的应用

在过去的几十年中,消费者应用中的小密封电池的使用是指数级的。小型或可充电电池的小型或可充电电池用于大量的电器。其中一些如下所述。

  • 便携式电子设备:采购产品手表,照相机,手机,笔记本电脑,摄像机,计算器,测试设备(万用表)。
  • 娱乐:收音机,MP3播放器,CD播放器,所有红外遥控器,玩具,游戏,键盘。
  • 家庭:钟表,警报器,烟雾探测器,闪光灯,UPS,应急灯,牙刷,理发器和剃须刀,血压监测仪,助听器,起搏器,便携式电动工具(钻,螺丝刀)。

如何选择电池?

为您的应用程序选择一个电池可以降低到只有两个特点:性能和成本。但如果我们再深入一点,那么以下是为您的应用程序选择正确的电池的决定因素。

  • 主要的,次要的
  • 能源和电力
  • 保质期
  • 能源效率和充电率
  • 电池寿命
  • 电池温度

4的反应

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