各种类型电池

各种类型电池1. 镍氢电池组成：镍氢电池中的“金属”部分实际上是金属氢化物。用在镍氢电池的制造上，它们主要分为两大类。最常见的是AB5一类，A是稀土元素的混合物（或者）再加上钛（Ti）；B则是镍（Ni）、钴（Co）、锰（Mn），（或者）还有铝（Al）。而一些高容量电池的“含多种成分”的电极则主要由AB2构成，这里的A则是钛（Ti）或者钒（V），B则是锆（Zr）或镍（Ni），再加上一些铬（Cr）、钴（Co）、铁（Fe）和（或）锰（Mn）。所有这些化合物扮演的都是相同的角色：可逆地形成金属氢化物。电池充电时，氢氧化钾（KOH）电解液中的氢离子（H+）会被释放出来，由这些化合物将它吸收，避免形成氢气（H2），以保持电池内部的压力和体积。当电池放电时，这些氢离子便会经由相反的过程而回到原来的地方。特性：镍氢电池是由氢离子和金属镍合成，电量储备比镍镉电池多30%，比镍镉电池更轻，使用寿命也更长，并且对环境无污染。镍氢电池的缺点是价格比镍镉电池要贵好多，性能比锂电池要差。工作原理：电解质主要为KOH作电解液（电解质7moL/LKOH+15g/LLiOH）充电时正极反应：Ni（OH）2 + OH- NiOOH + H2O + e-负极反应：M + H2O + e- MH + OH-总反应：M + Ni（OH）2 MH + NiOOH放电时正极：NiOOH + H2O + e- Ni（OH）2 + OH-负极：MH + OH- M + H2O + e-总反应：MH + NiOOH M + Ni（OH）2以上式中M为储氢合金，MH为吸附了氢原子的储氢合金。最常用储氢合金为LaNi5。应用前景：镍氢电池被普及地应用在消费性电子产品中。一些功率特别大的镍氢电池，其容量、输出电池及功率比镍镉电池大，所以在电动遥控玩具（例如遥控车）上取代了镍镉电池。大功率的镍氢电池也使用在油电混合动力车辆中，最佳的例子就是丰田的prius，该车使用了特别的充放电程序，使电池充放电寿命可足够车辆使用十年。松下介绍了采用镍氢充电电池的怠速停止车用能量再生系统，该系统是在通常配备的铅蓄电池的基础上组合使用镍氢充电电池，将减速时产生的能量存储在镍氢充电电池中再利用，这样不但能提高燃效，还能减轻铅蓄电池的负担，延长铅蓄电池的寿命。将来，还将实现不仅对车载电装品供电，还将实现为辅助驱动的起动马达供电，由此有望进一步提高燃效。 5松下能源的系统是在通常配备的铅蓄电池的基础上组合使用镍氢充电电池，将减速时产生的能量存储在镍氢充电电池中再利用，这样不但能提高燃效，还能减轻铅蓄电池的负担，延长铅蓄电池的寿命。将来，还会实现不仅对车载电装品供电，还会实现为辅助驱动的起动马达供电，由此有望进一步提高燃效。2. 锂离子电池锂离子电池（Li-ion Batteries）是锂电池发展而来。所以在介绍Li-ion之前，先介绍锂电池。举例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。锂电池的正极材料是二氧化锰或亚硫酰氯，负极是锂。电池组装完成后电池即有电压，不需充电.这种电池也可以充电，但循环性能不好，在充放电循环过程中，容易形成锂枝晶，造成电池内部短路，所以一般情况下这种电池是禁止充电的。组成：可充电锂离子电池是目前手机、笔记本电脑等现代数码产品中应用最广泛的电池，但它较为“娇气”，在使用中不可过充、过放（会损坏电池或使之报废）。因此，在电池上有保护元器件或保护电路以防止昂贵的电池损坏。锂离子电池充电要求很高，要保证终止电压精度在1%之内，目前各大半导体器件厂已开发出多种锂离子电池充电的IC，以保证安全、可靠、快速地充电。特性：是一种二次电池（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。工作原理：在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。应用前景：锂离子电池日本索尼公司发明了以炭材料为负极，以含锂的化合物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出， 又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。摇椅式电池我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极负极正极的运动状态。Li-ion Batteries就像一把摇椅，摇椅的两端为电池的两极，而锂离子就象运动员一样在摇椅来回奔跑。所以Li-ion Batteries又叫摇椅式电池。3. 海洋电池组成：海洋电池是我国首创的。特性：海洋电池大规模用于灯塔等海边或岛屿上的小规模用电，因为电线难以跨过海为灯塔供电，所以海洋电池的发明解决了这一难题。海洋电池还用于生产救生衣灯。工作原理：该电池是以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。电池总反应为：4A1+3O2+6H2O=4A1(OH)3。应用前景：海洋电池没有怕压部件,在海洋下任何深 度都可以正常工作. 海洋电池,以海水为电解质溶液,不存在污 染,是海洋用电设施的能源新秀。4. 铁电池组成：高铁酸盐（K2FeO4、BaFeO4等）特性：高能高容量、原料丰富。密度大、体积小、重量轻、寿命长、无污染。工作原理：进一步降低汽车尾气对环境带来的污染，采取着不同措施，一些新能源不断被利用到现代的汽车中，比如天然气，氢能源，电动能源，燃料电池等，而燃料电池就是各个汽车厂家和科研机构着力研究的一个方向。应用前景：随着技术的成熟，锂铁电池将会有更好的发展。在国外，有很多生产厂家都在研究动力电池，而在国内，但这毕竟是大胆地尝试了将技术转化为产品，这种商业化运作模式为其他致力于生产电动汽车及混合动力汽车的企业带来了很大的启示，也为电池制造企业指了条明路。相信，随着燃料电池技术在汽车上的应用的不断成熟，“铁电池”技术将会拥有更大的用武之地。5. 纳米电池组成：纳米电池由正负电极、电解质、聚合物隔离膜组成，纳米电池的负极材料是纳米化的天然石墨，纳米电池的正极是纳米化材料，采用由PP和PE复合的多层微孔膜作为隔离膜，并在电解质中加入导电的纳米碳纤维。电池的正极，由铝箔与电池正极连接，中间是聚合物的隔膜，它把正极与负极隔开，由纳米石墨组成的电池负极，由铜箔与电池的负极连接。电池的上下端之间是电池的电解质，电池由金属外壳密闭封装。特性：纳米即10-9米，纳米电池即用纳米材料（如纳米MnO2,LiMn2O4,Ni(OH)2等）制作的电池，纳米材料具有特殊的微观结构和物理化学性能(如量子尺寸效应，表面效应和隧道量子效应等。目前国内技术成熟的纳米电池是纳米活性碳纤维电池。纳米电池由正负电极、电解质、聚合物隔离膜组成，纳米电池的负极材料是纳米化的天然石墨，纳米电池的正极是纳米化材料，采用由PP和PE复合的多层微孔膜作为隔离膜，并在电解质中加入导电的纳米碳纤维。工作原理：纳米电池在充电时，正极中的Li+通过聚合物隔膜向负极迁移；在放电过程中，负极中的锂离子Li+通过隔膜向正极迁移。利用嵌入/脱嵌过程，实现电池的反复充放电。采用的是卷绕式，制成14500、18650、26650等型电池。用铝箔收集正极电流并引出，用铜箔收集负极电流并引出。LINGTH凌世集团公司研发的纳米电池通过特制的大球磨机及特殊工艺，将电池正极材料、负极材料纳米化，使电极材料的粉末粒度从5微米降至150纳米左右，降低了电池材料的体积，提高电池密度，电池的振实密度由1.2g/cm提高到2.4g/cm，从而提高电池的容量，并加入导电性良好的纳米碳纤维，提高电池的充放电性能,使电池容量提高20%左右，充放电性能提高30%.应用前景：美国科学家研制出了拥有三维纳米结构电极的电池，充放电可在几秒内完成，而且快速充放电不会影响电池的能量密度。最新成果有望彻底改变电池的设计方法。伊利诺伊大学厄巴纳香槟分校材料科学和工程教授保尔-保恩同硕士生于新迪（音译）、博士后研究员张惠刚（音译）一起，