电池类型和电池容量
By hoppt
介绍
电池是在杯子、罐子或其他包含电解质溶液和金属电极的容器或复合容器中产生电流的空间。 简而言之，它是一种可以将化学能转化为电能的装置。 它有一个正极和一个负极。 随着科学技术的发展，电池被广泛称为产生电能的小型装置，如太阳能电池。 电池的技术参数主要包括电动势、容量、比点、电阻。 以电池为能源，可获得电压稳定、电流稳定、供电长期稳定、外来影响低的电流。 该电池结构简单，携带方便，充放电操作方便，不受气候和温度的影响。 它性能稳定可靠，在现代社会生活的方方面面发挥着巨大的作用。
不同类型的电池
内容
介绍
- 电池历史
- 工作原理
三、工艺参数
3.1 电动势
3.2 额定容量
3.3 额定电压
3.4 开路电压
3.5 内阻
3.6 阻抗
3.7 充放电率
3.8 使用寿命
3.9 自放电率
四、电池类型
4.1 电池尺寸表
4.2 电池标准
4.3 普通电池
五、术语
5.1 国家标准
5.2 电池常识
5.3 电池选择
5.4 电池回收
- 电池历史
1746年，荷兰莱顿大学的梅森·布洛克发明了“莱顿罐”来收集电荷。 他看到电力难以控制，但很快就消失在空中。 他想找到一种节省电力的方法。 一天，他拿着一个悬浮在空中的水桶，连接着电机和水桶，从水桶中取出一根铜线，浸入装满水的玻璃瓶中。 他的助手手里拿着一个玻璃瓶，梅森布洛克从一旁摇晃着马达。 就在这个时候，他的助手不小心碰到了枪管，顿时感觉到一股强烈的电击感，叫道。 梅森布洛克随后与助理沟通，让助理摇动马达。 与此同时，他一只手拿着水瓶，另一只手摸了摸枪。 Leiden Jarre 的电池仍处于萌芽阶段。
1780年，意大利解剖学家路易吉·加里尼（Luigi Gallini）在进行青蛙解剖时，双手拿着不同的金属仪器，不小心碰到了青蛙的大腿。 青蛙腿上的肌肉顿时像触电一样抽搐起来。 如果只用金属仪器触摸青蛙，不会有这样的反应。 格林认为，之所以会出现这种现象，是因为动物体内产生了电，称为“生物电”。
电偶的发现引起了物理学家的极大兴趣，他们争先恐后地重复青蛙实验以寻找发电的方法。 意大利物理学家沃尔特在多次实验后表示：“生物电”的概念是不正确的。 青蛙可以发电的肌肉可能是由于流体。 Volt 将两种不同的金属片浸入其他溶液中以证明他的观点。
1799 年，伏特将一块锌板和一块锡板浸入盐水中，发现电流流过连接这两种金属的导线。 因此，他在锌片和银片之间放了很多浸泡在盐水中的软布或纸。 当他用手触摸两端时，他感到强烈的电刺激。 事实证明，只要两块金属板中的一个与溶液发生化学反应，就会在金属板之间产生电流。
就这样，Volt 成功制造出了世界上第一块电池“Volt Stack”，它是一个串联电池组。 它成为早期电气实验和电报的电源。
1836 年，英国的丹尼尔改进了“伏特电抗器”。 他用稀硫酸作为电解液，解决了电池的极化问题，制造出第一块能保持电流平衡的非极化锌铜电池。 但是这些电池有问题； 电压会随着时间的推移而下降。
当电池使用一段时间后电压下降时，可以给一个反向电流来提高电池电压。 因为它可以为这块电池充电，它可以重复使用它。
1860年，法国人乔治·勒克朗什还发明了电池的前身（碳锌电池），在世界范围内广泛使用。 电极为负极的伏特和锌的混合电极。 将负极与锌电极混合，并将碳棒插入混合物中作为集电体。 两个电极都浸入氯化铵（作为电解液）中。 这就是所谓的“湿电池”。 这种电池便宜又简单，所以直到1880年才被“干电池”取代。负极改成锌罐（电池外壳），电解液变成糊状而不是液体。 这就是我们今天使用的碳锌电池。
1887年，英国人赫尔森发明了最早的干电池。 干电池电解液呈膏状，不漏液，携带方便，因此得到了广泛的应用。
1890年，托马斯·爱迪生发明了一种可充电的铁镍电池。
- 工作原理
在化学电池中，化学能转化为电能是由电池内部的氧化还原等自发化学反应引起的。 该反应在两个电极上进行。 有害电极活性材料包括活性金属如锌、镉、铅和氢或碳氢化合物。 正极活性物质包括二氧化锰、二氧化铅、氧化镍、其他金属氧化物、氧气或空气、卤素、盐、含氧酸、盐等。 电解质是具有良好离子传导性的材料，如酸、碱、盐的水溶液、有机或无机非水溶液、熔盐或固体电解质。
当外部电路断开时，会产生电位差（开路电压）。 仍然没有电流，它无法将电池中储存的化学能转化为电能。 当外电路闭合时，由于电解液中没有自由电子，在两个电极之间的电位差的作用下，电流流过外电路。 它同时在电池内部流动。 电荷转移伴随着双极性活性材料和电解质——界面处的氧化或还原反应以及反应物和反应产物的迁移。 离子的迁移完成了电解质中电荷的转移。
电池内部通常的电荷转移和质量转移过程对于确保电能的标准输出至关重要。 在充电过程中，内部能量传递和传质过程的方向与放电相反。 电极反应必须是可逆的，以确保标准和传质过程是相反的。 因此，形成电池需要可逆的电极反应。 当电极超过平衡电位时，电极会动态偏离。 这种现象称为极化。 电流密度（通过单位电极面积的电流）越大，极化越多，这是造成电池能量损失的重要原因之一。
两极分化的原因：注
①由电池各部分电阻引起的极化称为欧姆极化。
②由于电极-电解质界面层的电荷转移过程受阻而引起的极化称为活化极化。
③在电极-电解质界面层中由缓慢的传质过程引起的极化称为浓差极化。 减少这种极化的方法是增加电极反应面积，降低电流密度，提高反应温度，提高电极表面的催化活性。
三、工艺参数
3.1 电动势
电动势是两个电极的平衡电极电位之差。 以铅酸电池为例， E=Ф+0-Ф-0+RT/F*In (αH2SO4/αH2O).
E：电动势
Ф+0：正标准电极电位，1.690 V。
Ф-0：标准负极电位，1.690 V。
R：一般气体常数，8.314。
T：环境温度。
F：法拉第常数，取值为 96485。
αH2SO4：硫酸活性与硫酸浓度有关。
αH2O：与硫酸浓度有关的水分活度。
从上式可以看出，铅酸电池的标准电动势为1.690-(-0.356)=2.046V，所以电池的标称电压为2V。 铅酸蓄电池的电动力与温度和硫酸浓度有关。
3.2 额定容量
在设计规定的条件下（如温度、放电倍率、端电压等），电池应放电的最小容量（单位：安培/小时）用符号C表示。容量受以下因素影响较大放电率。 因此，放电倍率通常用字母C右下角的阿拉伯数字来表示。例如C20=50，表示以50倍的倍率放电20安培/小时的容量。 它可以根据电池反应式中电极活性物质的用量和根据法拉第定律计算出的活性物质的电化学当量，准确确定电池的理论容量。 由于电池可能发生的副反应以及设计的独特需求，电池的实际容量通常低于理论容量。
3.3 额定电压
电池在室温下的典型工作电压，也称为标称电压。 供选择不同类型的电池时参考。 电池的实际工作电压等于其他使用条件下正负极平衡电极电位之差。 它只与活性电极材料的种类有关，与活性材料的含量无关。 电池电压本质上是直流电压。 尽管如此，在某些特殊条件下，由于电极反应引起的金属晶体或某些相形成的薄膜的相变会引起电压的轻微波动。 这种现象称为噪声。 这种波动幅度很小，但频率范围很广，可以与电路中的自激噪声区分开来。
3.4 开路电压
电池在开路状态下的端电压称为开路电压。 电池的开路电压等于电池开路（两极没有电流流过）时电池正负电位之差。 电池的开路电压用V表示，即V on=Ф+-Ф-，其中Ф+和Ф-分别为风暴的正负电位。 电池的开路电压通常小于其电动势。 这是因为在电池的两个电极处的电解液中形成的电极电位通常不是平衡的电极电位，而是稳定的电极电位。 一般来说，电池的开路电压大约等于暴风的电动势。
3.5 内阻
电池的内阻是指电流通过风暴时所经历的电阻。 它包括欧姆内阻和极化内阻，极化内阻有电化学极化内阻和浓差极化内阻。 由于内阻的存在，电池的工作电压总是小于暴电动势或开路电压。
由于活性物质的成分、电解液的浓度和温度都在不断变化，因此电池的内阻不是恒定的。 它会在充电和放电过程中随时间变化。 内阻遵循欧姆定律，极化内阻随电流密度的增加而增加，但不是线性的。
内阻是决定电池性能的重要指标。 它直接影响电池的工作电压、电流、输出能量和电池的功率，内阻越小越好。
3.6 阻抗
该电池具有相当大的电极-电解质界面面积，可以等效为一个电容大、电阻小、电感小的简单串联电路。 然而，实际情况要复杂得多，尤其是由于电池的阻抗随时间和直流电平而变化，而测得的阻抗仅对特定的测量状态有效。
3.7 充放电率
它有两个表达式：时间速率和放大倍率。 时间率是以充放电时间表示的充放电速度。 该值等于电池的额定容量（A·h）除以预定的充电和放电电流（A）所获得的小时数。 放大倍数是时间比的倒数。 原电池的放电率是指特定的固定电阻放电到端电压所需的时间。 放电倍率对电池性能有显着影响。
3.8 使用寿命
储存寿命是指电池制造和使用之间允许储存的最长时间。 包括储存期和使用期在内的总期限称为电池的有效期。 电池寿命分为干储存寿命和湿储存寿命。 循环寿命是指电池在规定条件下所能达到的最大充放电循环次数。 充放电循环测试系统必须在规定的循环寿命内进行规定，包括充放电率、放电深度和环境温度范围。
3.9 自放电率
电池在存储过程中失去容量的速率。 单位储存时间因自放电而损失的电量以储存前电池容量的百分比表示。
四、电池类型
4.1 电池尺寸表
电池分为一次性电池和充电电池。 一次性电池在其他国家和地区有不同的技术资源和标准。 因此，在国际组织制定标准模型之前，已经产生了很多模型。 这些电池型号大多由厂家或国家有关部门命名，形成不同的命名体系。 我国碱性电池型号按电池大小可分为1号、2号、5号、7号、8号、9号、NV； 对应的美国碱性型号有D、C、AA、AAA、N、AAAA、PP3等。在中国，有些电池会使用美国的命名方式。 根据IEC标准，完整的电池型号描述应该是化学成分、形状、尺寸、排列有序。
1) AAAA 模型比较少见。 标准AAAA（平头）电池高度为41.5±0.5 mm，直径为8.1±0.2 mm。
2) AAA 电池更常见。 标准AAA（平头）电池高度为43.6±0.5mm，直径为10.1±0.2mm。
3) AA型电池是众所周知的。 数码相机和电动玩具都使用 AA 电池。 标准AA（平头）电池高度为48.0±0.5mm，直径为14.1±0.2mm。
4) 模型很少见。 该系列通常用作电池组中的电池芯。 在旧相机中，几乎所有的镍镉和镍氢电池都是 4/5A 或 4/5SC 电池。 标准A（平头）电池高度为49.0±0.5 mm，直径为16.8±0.2 mm。
5) SC模型也不是标准的。 它通常是电池组中的电池芯。 在电动工具和照相机，以及进口设备上都可以看到。 传统的SC（平头）电池高度为42.0±0.5mm，直径为22.1±0.2mm。
6) C型相当于中国的2号电池。 标准C（平头）电池高度为49.5±0.5 mm，直径为25.3±0.2 mm。
7) D型相当于中国的1号电池。 广泛用于民用、军用和独特的直流电源。 标准D（平头）电池高度为59.0±0.5mm，直径为32.3±0.2mm。
8) N 模型不共享。 标准N（平头）电池高度为28.5±0.5 mm，直径为11.7±0.2 mm。
9) 电动助力车使用的F电池和新一代动力电池有替代免维护铅酸电池的趋势，通常采用铅酸电池作为电芯。 标准F（平头）电池高度为89.0±0.5 mm，直径为32.3±0.2 mm。
4.2 电池标准
A.国标电池
以电池 6-QAW-54a 为例。
六是指由6个单体电池组成，每节电池的电压为2V； 即额定电压为12V。
Q表示电池用途，Q为汽车启动用电池，M为摩托车用电池，JC为船用电池，HK为航空电池，D为电动车用电池，F为阀控电池。
A和W表示电池类型：A表示干电池，W表示免维护电池。 如果标记不清晰，则为标准类型的电池。
54表示电池的额定容量为54Ah（充满电的电池在室温下以20小时放电电流的速率放电，电池输出20小时）。
角标 a 代表对原始产品的第一次改进，角标 b 代表第二次改进，以此类推。
请注意：
1) 型号后加D表示低温启动性能好，如6-QA-110D
2) 模型后加HD表示抗振性高。
3) 模型后加DF表示低温反向加载，如6-QA-165DF
B.日本JIS标准电池
1979年，日本标准电池型号由日本公司N代表。最后一个数字是电池仓的大小，用电池的近似额定容量表示，如NS40ZL：
N代表日本JIS标准。
S表示小型化； 即实际容量小于40Ah、36Ah。
Z 表示在相同尺寸下具有更好的启动放电性能。
L表示正极在左端，R表示正极在右端，如NS70R（注：从远离电池极堆的方向）
S表示极柱端子比同容量电池（NS60SL）厚。 （注：一般情况下，电池正负极直径不同，以免混淆电池极性。）
到1982年，通过新标准实施日本标准电池型号，如38B20L（相当于NS40ZL）：
38代表电池的性能参数。 数字越高，电池可以存储的能量越多。
B代表电池的宽高代号。 电池的宽度和高度的组合由八个字母之一（A 到 H）表示。 字符越接近H，电池的宽度和高度就越大。
二十表示电池的长度约为20厘米。
L代表正极端子的位置。 从电池的角度来看，正极在右端标有R，正极在左端标有L。
C.德国DIN标准电池
以电池544 34为例：
第一个数字，5表示电池的额定容量小于100Ah； 前六位表示电池容量在100Ah到200Ah之间； 前七位表示电池的额定容量在200Ah以上。 据其介绍，54434电池的额定容量为44Ah； 610 17MF电池的额定容量为110 Ah； 700 27电池的额定容量为200 Ah。
容量后面的两个数字表示电池大小组号。
MF 代表免维护型。
D.美国BCI标准电池
以电池58430（12V 430A 80min）为例：
58代表电池大小组号。
430表示冷启动电流为430A。
80min 表示电池的备用容量为 80min。
美标电池也可以表示为78-600，78表示电池尺寸组号，600表示冷启动电流为600A。
① 在这种情况下，发动机最重要的技术参数是发动机启动时的电流和温度。 例如，机器的最低启动温度与发动机的启动温度以及启动和点火的最低工作电压有关。 7.2V电池充满电后30秒内端电压降至12V时电池所能提供的最小电流。 冷启动额定值给出总电流值。
② 储备容量（RC）：充电系统不工作时，通过在夜间点燃电池并提供最小电路负载，汽车可以运行的大致时间，具体为：25±2°C，充满电为12V电池，当恒流25a放电时，电池端电压放电时间降至10.5±0.05V。
4.3 普通电池
1）干电池
干电池也称为锰锌电池。 所谓干电池是相对于伏打电池而言的。 同时，锰锌是指与其他材料相比，如氧化银电池和镍镉电池的原材料。 锰锌电池的电压为1.5V。 干电池消耗化学原料来发电。 电压不高，产生的持续电流不能超过1A。
2) 铅酸电池
蓄电池是应用最广泛的电池之一。 用硫酸填充玻璃罐或塑料罐，然后插入两块铅板，一个连接充电器的正极，另一个连接充电器的负极。 经过十多个小时的充电，就形成了电池。 它的正负极之间有2伏的电压。 它的优点是可以重复使用。 此外，由于其低内阻，它可以提供大电流。 当用于为汽车发动机提供动力时，瞬时电流可达 20 安培。 电池充电时会储存电能，放电时会将化学能转化为电能。
3) 锂电池
以锂为负极的电池。 它是1960年代以后发展起来的一种新型高能电池。
锂电池的优点是单体电池电压高、比能量可观、储存寿命长（可达10年）、温度性能好（可在-40至150°C使用）。 缺点是价格昂贵，安全性差。 此外，它的电压滞后和安全问题有待改进。 动力电池和新型正极材料，特别是磷酸铁锂材料的发展，为锂电池的发展做出了重大贡献。
五、术语
5.1 国家标准
IEC（国际电工委员会）标准是由国家电工委员会组成的世界性标准化组织，旨在促进电气和电子领域的标准化。
镍镉电池国家标准GB/T11013 U 1996 GB/T18289 U 2000。
镍氢电池国家标准为GB/T15100 GB/T18288 U 2000。
锂电池国家标准为GB/T10077 1998YD/T998； 1999，GB/T18287 U 2000。
此外，通用电池标准包括JIS C标准和三洋松下制定的电池标准。
一般电池行业以三洋或松下的标准为基准。
5.2 电池常识
1) 正常充电
不同的电池有其特点。 用户必须按照制造商的说明为电池充电，因为正确合理的充电有助于延长电池寿命。
2) 快速充电
一些自动智能快速充电器在指示灯信号变化时只有 90% 的指示灯亮。 充电器将自动切换到慢速充电，为电池充满电。 用户在使用前应给电池充电； 否则，会缩短使用时间。
3) 影响
如果电池是镍镉电池，如果长时间不完全充电或放电，会在电池上留下痕迹，降低电池容量。 这种现象称为电池记忆效应。
4) 擦除记忆
放电后对电池充满电，消除电池记忆效应。 另外，按说明书的说明控制好时间，重复充放两次或三次。
5) 电池存储
可将锂电池存放在清洁、干燥、通风的室内，环境温度为-5°C至35°C，相对湿度不超过75%。 避免接触腐蚀性物质，远离火源和热源。 电池电量保持在额定容量的30%～50%，电池最好每六个月充电一次。
注：充电时间计算
1）当充电电流小于等于电池容量的5%时：
充电时间（小时）=电池容量（毫安小时）×1.6÷充电电流（毫安）
2）当充电电流大于电池容量的5%且小于等于10%时：
充电时间（小时）=电池容量（毫安小时）×1.5%÷充电电流（毫安）
3）当充电电流大于电池容量的10%且小于等于15%时：
充电时间（小时）=电池容量（毫安小时）×1.3÷充电电流（毫安）
4）当充电电流大于电池容量的15%且小于等于20%时：
充电时间（小时）=电池容量（毫安小时）×1.2÷充电电流（毫安）
5）当充电电流超过电池容量的20%时：
充电时间（小时）=电池容量（毫安小时）×1.1÷充电电流（毫安）
5.3 电池选择
购买品牌电池产品，因为这些产品的质量是有保证的。
根据电器的要求，选择合适的电池类型和尺寸。
注意查看电池的生产日期和有效期。
注意检查电池的外观，选择包装好的电池，整齐、干净、无泄漏的电池。
购买碱性锌锰电池时请注意碱性或LR标志。
因为电池中的汞对环境有害，所以要注意电池上写的“No Mercury”和“0% Mercury”字样，保护环境。
5.4 电池回收
世界范围内废旧电池的常用处理方法有三种：固化掩埋、废弃矿井储存和回收利用。
固化后埋入废矿
例如，法国的一家工厂提炼出镍和镉，然后将镍用于炼钢，镉再用于电池生产。 废旧电池一般会被运到专门的有毒有害垃圾填埋场，但这种方法成本高，造成土地浪费。 此外，许多有价值的材料都可以用作原料。
- 重用
（1）热处理
(2) 湿法处理
(3) 真空热处理
有关电池类型的常见问题。
- 世界上有多少种电池？
电池分为不可充电电池（一次电池）和充电电池（二次电池）。
- 什么类型的电池不能充电？
干电池是不能充电的电池，也称为主电池。 可充电电池也称为二次电池，可充电次数有限。 一次电池或干电池设计为使用一次然后丢弃。
- 为什么电池叫AA和AAA？
但最显着的区别是尺寸，因为电池因其尺寸和尺寸而被称为 AA 和 AAA。 . . 它只是给定尺寸和额定电压的一系列标识符。 AAA 电池比 AA 电池更小。
- 哪种电池最适合手机？
锂聚合物电池
锂聚合物电池具有良好的放电特性。 它们具有高效率、强大的功能和低自放电水平。 这意味着电池在不使用时不会过度放电。 另外，请阅读 8 年扎根 Android 智能手机的 2020 大好处！
- 最受欢迎的电池尺寸是多少？
常用电池尺寸
AA 电池。 AA 电池也称为“双 A”，是目前最流行的电池尺寸。 . .
AAA 电池。 AAA 电池也称为“AAA”，是第二受欢迎的电池。 . .
AAAA电池
C电池
D电池
9V电池
CR123A电池
23A电池
