电池的分类及发展

1780年，当加尔瓦尼解剖一只青蛙时，他的手拿着不同的金属器具，同时不小心碰到了青蛙的大腿，青蛙腿的肌肉立刻抽动起来，好像受到了电流的刺激。然而，如果只用一种金属工具来触摸青蛙，就不会有这样的反应。加尔瓦尼认为这种现象是由动物体内产生的一种电流引起的，他称之为“生物电”。伏特受到加尔瓦尼的启发，发明了伏特反应堆。1799年，伏特发现，只要两块金属片中的一块与溶液发生化学反应，金属片之间就会产生电流。就这样，伏特成功地制造了世界上第一个电池伏特反应堆。1860年，法国普朗特发明了以铅为电极的电池。这种电池的独特之处在于，当电池使用一段时间以降低电压时，它可以被提供反向电流以使电池电压上升。这种电池被称为“蓄电池”，因为它可以反复充电和使用。1887年，英国海勒森发明了最早的干电池。干电池的电解液呈糊状，不泄漏，便于携带，因此得到了广泛的应用。1890年，托马斯迪森于1896年发明了可充电铁镍电池和D型电池。1899年，瓦尔德迈尔荣格纳发明了镍镉电池。1914年，托马斯戴森发明了碱性电池。1954年，杰拉德皮尔森。1970年，锂电池首次投入实际使用。1976年，菲利普研究院的科学家们在1991年发明了镍氢电池，1999年索尼可充电锂离子电池商业化生产，2000年后可充电锂聚合物电池商业化生产，燃料电池、太阳能电池成为新能源开发的焦点问题，引起了全世界的关注。燃料电池是直接将燃料和氧化剂中的化学能转化为电能的发电设备。燃料和空气分别被送入燃料电池，产生奇妙的电能。其中，最实用的是使用氢的燃料电池或富含氢的气体燃料。太阳能电池是一种利用“光伏效应”原理，通过半导体物质将太阳辐射光转化为电能的装置。多晶硅是太阳能电池的主要材料。当硅原子受到外部能量的影响时，一些电子脱离它们原来的轨道，变成自由电子，在原来的位置留下一个“洞”。当磷、砷和其他元素混合到硅中时，形成了N型硅(电子可以被释放并成为电子半导体，其暂时带正电)，而当硼、镓和其他元素混合时，形成了P型半导体(电子可以被俘获并成为空穴型半导体，其暂时带负电)。当太阳能电池被照射时，被P型硅捕获的电子接收光能移动到N型区域，使得N型区域带负电；同时，空穴向P型区域移动，使P型区域带正电，从而在P-N两端产生电动势。锂电池组装后，电池将有电压而不充电。这种电池也可以充电，但循环性能不好。充放电循环中容易形成锂枝晶，导致电池内部短路。因此，这种电池一般禁止充电。后来，碳材料被发明作为负极，含锂化合物被发明作为正极。在充放电过程中，没有金属锂，只有锂离子，这就是锂离子电池。锂离子电池、燃料电池、太阳能电池等。电池的分类方法可以大致分为三类。第一类包括：碱性电池，电解液主要是氢氧化钾水溶液的电池，如碱性锌锰电池(俗称碱锰电池或碱性电池)、镉镍电池、镍氢电池等。酸性电池，主要以硫酸水溶液为介质，如锌锰干电池(有些消费者也称之为酸性电池)、海水电池等。有机电解质电池主要以有机溶液为介质，如锂电池、锂离子电池等。第二类包括：原电池，也称为原电池或干电池，即放电后不能再充电的电池，如锌锰干电池、锂原电池等。二次电池，即可充电电池，也称为蓄电池。可反复充电和放电的电池，如镍氢电池、锂离子电池、镉镍电池和铅酸电池；燃料电池，也称为连续电池，是一种将活性物质连续注入电池中进行连续放电的电池，如氢氧燃料电池。备用电池，也称为活性电池，在储存过程中不直接接触电解液，并且在使用电池之前不添加电解液，如镁银电池、锌银电池等。第三类包括：锌系电池，如锌锰电池和锌银电池，根据电池中使用的正极和负极材料。镍系列电池，如镉镍电池、氢镍电池等。铅系列电池，如铅酸电池等。锂离子电池、锂锰电池；二氧化锰系列电池，如锌锰电池、碱锰电池等。空气(氧)系列电池，如锌空气电池等。介绍普通电池、干电池的规格和参数、直接甲醇燃料电池、小型便携式微生物燃料电池(MFC)，比较干电池的特点，碳干电池的优点：价格低，缺点：电容低，不适合需要大电流和长时间连续运行的场合。此外，低等级的普通锌锰电池会泄漏液体并损坏电器。碱性电池(碱性电池)的优点：持久耐用，一般是普通电池的七倍，输出稳定，不漏液。它具有一定的电化学可逆性，可在小电流条件下充电一定次数，如电量未耗尽时充电器充电缓慢。缺点：价格相对较高。说明：在国际电工委员会标准中，r代表圆柱形，l代表碱性，数字代表电池的大小，数字后的p代表高功率。这里有一个特殊的规定，当指示5号普通锌锰电池时，它应该被识别为R6P而不是R06或R6。CR系列也是典型的干电池型号，常见的有CR2025和CR2032。其中，C是以锂金属为负电极、二氧化锰为正电极的化学电池系统，R表示电池的形状为圆柱形，如果电池为正方形，则F被取代；20表示电池直径为20毫米，32表示电池高度为3.2毫米。除了单个干电池型号的命名，还有一些组合干电池型号标记如下：1。9V电池：6F22是由6节扁平电池层叠而成的碳电池；6LR61是一种碱性电池，由六块扁平电池层叠而成。2.银系列：极小直径的铬电池从AG1到AG13分为13种，属于碱性电池。3、23A和27A:它们由八个相同规格的银电池层叠而成，也称为12V纽扣电池，27A比23A大。这些组合干电池模型通常基于特殊电压或容量考虑，仅适用于某些特定领域。由于这些干电池型号具有一定的市场容量，了解它们属于干电池系列便于掌握它们的价格和特性。此外，还有非锌锰干电池和锂锰干电池，如镁锰电池，这是相对罕见的，所以很少介绍这些干电池和干电池的类型。直接甲醇燃料电池、微生物燃料电池(MFC)为小型便携式产品，采用可充电电池，镍镉电池的特点：内阻非常小，可负载大电流，适合快速充电。超过500次循环，耐过充电和过放电，适用温度范围宽，无液体泄漏，耐储存。缺点：电池容易产生记忆效应。容量：500毫安时1300毫安时，镍氢电池的特点：内阻稍大，价格较高，容量较高(900毫安时1800毫安时镍镉电池的1.5-2倍)，循环次数超过500次，缺点：耐高温性能差，过充电对寿命有很大影响。具有30-35%大自放电的镍氢电池不含金属，例如缺点：体积和重量大，过深放电对电池有害，一般不应超过容量的一半，即浅放电和频繁充电。锂电池是常用的锂电池，钴酸锂电池具有克容量大、3v以上放电性能好、使用寿命长、高温性能好等优点。缺点是安全性差和成本很高。它主要用于中小型电池，标称电压为3.7V，价格是锰酸锂的五倍。锰酸锂电池具有倍率性能好、制备容易、成本低的优点。缺点是锰的溶解导致较差的高温性能和循环性能。主要用于大中型电池和动力电池，额定电压为3.7V.三元锂电池：三元锂聚合物是一种以镍钴锰酸锂或镍钴铝酸锂为正极材料的容量和安全性相对平衡的锂电池材料。其循环性能优于普通钴酸锂，容量已达到或超过钴酸锂。广泛应用于笔记本电池领域。磷酸铁锂电池的优点：循环寿命可达2000次以上，同等质量的铅酸电池最多可使用1-1.5年，而磷酸铁锂电池在同等条件下可使用7-8年。大电流放电可快速充放电大电流2C-5C，启动电流可达2C，而铅酸蓄电池则没有这种性能。高温性能好：外部温度65，内部温度高达95，电池放电结束时温度可达160，电池结构安全完好。即使电池的内部和外部损坏，电池也不会燃烧、爆炸，具有最佳的安全性。过放电至零伏无损伤，成本低；无记忆效应体积小、重量轻，同等容量的磷酸铁锂电池体积是铅酸电池的1/3，重量是铅酸电池的1/3。该电池不含任何重金属或稀有金属，绝对绿色环保。缺点：低温特性差。-20放电容量为常温容量的45%，-10为常温容量的65%，-5为常温容量的80%，0为常温容量的90%。用途：大型电动汽车：公交车、电动汽车等。电动自行车、电瓶车、电动轮椅等。电动工具：电钻、电锯、割草机等。汽车、船只和飞机等玩具的遥控；太阳能和风力发电的储能设备；应急灯、警示灯和矿灯(最安全)；小型医疗设备和便携式仪器等。几种二次电池的综合性能比较作为临近空间飞艇和空间站的主要电源，重油催化裂化再生燃料电池(重油催化裂化再生燃料电池)已引起国际关注，目前正处于大力研发阶段。再生燃料电池由电解池和燃料电池组成。太阳能用来发电，电解水产生氢气和氧气储存。在白天，燃料电池发电并产生水，这些水可以循环利用并保持能量储存基本不变。重油催化裂化具有高的比能量和比功率。它没有自放电，对放电深度和电池容量没有限制。产生的高压H2和O2不仅可用于空间站和卫星的姿态控制，还可用于宇航员的生命支持。此外，储能材料是极其安全和廉价的纯水。因此，美国等发达国家高度重视射频技术的研发，将射频技术应用于航空航天领域，并将射频技术作为未来“空间可再生能源技术”的重要发展方向之一。微生物燃料电池是一种利用微生物作为阳极催化剂，直接将化学能转化为电能的生物装置。这种利用不仅可以直接降解水或污泥中的有机物，还可以将微生物代谢过程中有机物产生的电子转化为电流获得电能。许多研究表明，MFC技术具有处理工业污水、生活污水、动物养殖场污水和合成污水的潜力。石墨烯是目前发现的最薄、最硬、导电性和导热性最强的新型纳米材料石墨烯超级电容器。去年，韩国科学家宣布，他们开发的多孔石墨烯超级电容器在相同存储容量的前提下，将充电时间大幅缩短至16秒。目前石墨烯在电池中的应用已经实现。石墨烯可能在锂离子电池中发挥作用的领域只有两个：直接使用负极材料代替原来的石墨和使用导电添加剂，可以提高电池的整体容量和充电速度，但性能改善效果有限。产能提升30%-50% 17春季全球源电子产品展，徐东光电和北电联合开发了一款容量为5000毫安、灌装时间为15分钟的充电宝。这款移动电源的尺寸为158 x 6524.5毫米。一些业