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离子电池：炭材料锂电池
后来，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。 我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。在Liion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。
锰酸锂具有尖晶石结构。其理论容量为148
mAh/g，实际容量为90～120 mAh/g。工作电压范 围为3～4V。该正极材料的主要优点为：锰资源丰 富、价格便宜，安全性高，比较容易制备。缺点 是理论容量不高；材料在电解质中会缓慢溶解， 即与电解质的相容性不太好；在深度充放电的过 程中，材料容易发生晶格畸变，造成电池容量迅 速衰减，特别是在高温下使用时更是如此；主要 应用：电动工具、小家电、电动玩具、矿灯、电 动自行车、小型的UPS。
Li-ion Batteries：摇椅式电池
正电极
Positive Electrode LiCoO 2
负电极
充电
Li Li +
+
Negative Electrode C
氧
O(Oxygen)
Li +
钴
Co(Metal atom)
Li Li +
+
锂离子
Li(Li-ion)
Li +
放电
C(Carbon)

钢壳/铝壳/圆柱/软包装系列： （1）正极——活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂， 现在又出现了镍钴锰酸锂材料，电动自行车则用 磷酸铁锂，导电集流体使用厚度10--20微米的电 解铝箔 （2）隔膜——一种特殊的复合膜，可以让离子通 过，但却是电子的绝缘体 （3）负极——活性物质为石墨，或近似石墨结构 的碳，导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔 （4）有机电解液——溶解有六氟磷酸锂的碳酸酯 类溶剂，聚合物的则使用凝胶状电解液 （5）电池外壳——分为钢壳（现在方型很少使 用）、铝壳、镀镍铁壳（圆柱电池使用）、铝塑 膜（软包装）等，还有电池的盖帽，也是电池的 正负极引出端
差 记忆效应
30% பைடு நூலகம்h
一般 记忆效应
5% 3h
良好
3% 0.5h
优秀 安全性佳
充电时间
环境友好度 其它
汞的毒性
汞即我们俗称的“水银”，是一种常温下为液体的物 质，可以阻止电池中阴极金属锌的氧化，这一作法提高了电 池的贮存寿命。因此，早在以前采用的锌做阴极度的电池几 乎都有一定量的汞做防腐剂。但是汞和汞的化合都具有神经 毒性，对内分泌系统，免疫系统等也有不良影响，它会引发 人的口齿不清、步态不稳、四肢麻痹，最后导致全身痉挛， 精神失常而死。 长期以来，我国在生产干电池时，要加入一种有毒物质 ——汞或汞的化合物。我国的碱性干电池的汞含量达1%~5%， 中性干电池为0.025%，全国每年用于生产干电池的汞就达 几十吨之多。随着科技的进步，电池开始逐渐实行低汞化和 无汞化，汞的代替品表面活性剂Forafac氟化聚合物，在防 止锌的腐蚀上取得了良好的效果。 废弃在自然界电池中的汞会慢慢从电池中溢出来，进 入土壤或水源，再在微生物的作用下，无机汞可以转化成甲 基汞，聚集在鱼类的身体里，人食用了这种鱼后，甲基汞会 进入人的大脑细胞，使人的神经系统受到严重破坏，重者会 发疯致死。著名的日本水俣病就是甲基汞所致
锌锰电池：
由锌筒、电糊层、二氧化锰正极、炭棒、铜帽 等组成，最外面的一层是锌筒，它既是电池的 负极又兼作容器，在放电过程中它要被逐渐溶 解；中央是一根起集流作用的碳棒；紧紧环绕 着这根碳棒的是一种由深褐色的或黑色的二氧 化锰粉与一种导电材料（石墨或乙炔黑）所构 成的混合物，它与碳棒一起构成了电池的正极 体，也叫炭包。为避免水分的蒸发，干电池的 上部用石蜡或沥青密封

碱锰电池
以碱性电解质代替中性电解质的锌锰电池。有圆 柱型和钮扣型两种。这种电池的优点是容量大， 电压平稳，能大电流连续放电，可在低温(40℃)下工作。这种电池可在规定条件下充放电 数十次。

一次性锂锰
金属锂或含锂物质作为负极材料，以二氧化锰为 正极，并采用有机电解液的一次性电池的化学电 源的一种锂电池。 该电池的主要特点是电池电压高，额定电压3V(是 一般碱性电池的2倍)；终止放电电压为2V；比能 量大(金属锂的理论克容量为3074mAh)；放电电 压稳定可靠；工作温度范围－20℃～＋60℃。因 此许多高科技产品如主机板都使用它来当记忆体 的备用电池 。此外，被设计成圆柱型的锂电池则 具有高容量，低内阻，可以瞬间放出大电流， 是 照相机电池市场的极佳选择。
铅酸电池 使用电压(V) 质量比能量 (Wh/Kg) 循环寿命 (100%DOD) 自放电率 （每月） 2.0 30 200次
镍镉电池 1.2 45 400次
镍氢电池 1.2 65 400次
钴酸锂电 池 3.7 140 500次
磷酸铁锂电 池 3.2 105 2000次
5% 12h
差
25% 8h
磷酸铁锂材料具有橄榄石晶体结构，是近年来研
究的热门锂离子电池正极材料之一。其理论容量为 170 mAh/g，在没有掺杂改性时其实际容量已高达 110 mAh/g，LiFePO4具有高稳定性、更安全可靠、 更环保并且价格低廉，理论循环寿命长 单体2000 次。LiFePO4在大型锂离子电池方面有非常好的应用 前景； LiFePO4的主要缺点是理论容量不高，导率低、 低温性能差 、组合一致性差、 电压低 3.2V单体。

镍氢电池
镍氢电池采用与镍镉电池相同的Ni的氢氧化物作 为正极，储氢合金粉作为负极，碱液（主要为 KOH）作为电解液， 镍氢电池充电时，正极发生反应如下： Ni(OH)2 –e + OH- → NiOOH + H2O 负极反应：M + 2H2O → MH + 2OH 总反应为：Ni(OH)2 +M→ NiOOH+ MH 放电时，正极：NiOOH + H2O + e → Ni(OH)2 + OH负极：MH + 2OH- → M + 2H2O +2e

铅酸电池
最为常用，其极板是用铅合金制成的格栅，电解 液为稀硫酸。两极板均覆盖有硫酸铅。但充电后， 正极处极板上硫酸铅转变成二氧化铅，负极处硫 酸铅转变成金属铅。放电时，则发生反方向的化 学反应。 铅蓄电池的电动势约为2伏，常用串联方式组成6 伏或12伏的蓄电池组。电池放电时硫酸浓度减小， 可用测电解液比重的方法来判断蓄。

锂离子电池
锂离子电池正极主要成分为LiCoO2，，负极主要 为C。充电时 正极反应：LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe负极反应：C + xLi+ + xe- → CLix 电池总反应：LiCoO2 + C→ Li1-xCoO2 + CLix 放电时发生上述反应的逆反应。

外包装方式
钢壳 铝壳 软包
电解液 外形 电池特性/使用领域
液态-常规 固态-聚合物 方形 圆柱
常规型：最大可持续2C以内放电 倍率型：分为电流倍率型和容量倍率型
钴酸锂体系作为锂离子电池正极材料取得了很大发 展，但由于全球钴储量有限，价格昂贵，毒性大， 作为正极材料电池成本较高；另外，过充时LiCoO2 所产生的CoO2对电解质氧化的催化活性很强，且放 出大量热量而导致严重的安全隐患，因此该类材料 主要应用在小容量、低倍率充放电电池，如:手机、 笔记本、MP3、摄像机、单反相相机、学习机、便 携式DV、移动电源、游戏机、电子字典、等产品都 用锂离子电池；
镍钴锰三元材料是一种高容量的正极材料，比容量可以达
到180mAh/g以上，是非常有前途的正极材料。此材料不仅有 比容量高的优势，而且安全性也相对较好，价格相对较低， 与电解液的相容性好，循环性能优异，是最有可能在小型通 讯和小型动力领域同时应用的电池正极材料，甚至有在大型 动力领域应用的可能。但是材料也有自身的缺点，第一就是 合成困难、合成条件苛刻、合成材料的稳定性差，第二是材 料的电压平台相对较低，只有3.55v左右，第三是材料的密 度和钴酸锂相比，相对较低，第四是材料的充电电压较高， 达到了4.5v左右，与钴酸锂有较大的差别。但是此材料的高 容量和高安全性是其他材料无法比拟的，必将最近的几年内 推向市场。应用于便携电子设备上，如手机、笔记本电脑、 数码相机、摄像机、电动工具等移动电源。

原电池和蓄电池有哪些？
按电池分类，可分两大类，原电池即一次性 电池和蓄电池可充电式锂电池 一次性的电池有碱锰电池、锌锰电池、锂电 池、锌电池、锌空电池、锌汞电池、水银电池、 氢氧电池和镁锰电池。 我们常用的是碱锰电池、锌锰电池、锂电池 可充电的电池有铅酸电池、镍镉电池、镍氢 电池、锂离子电池


镍镉电池
镍镉电池采用Ni(OH)2作为正极，CdO作为负极，碱液 （主要为KOH）作为电解液，镍镉电池充电时， 正极发生如下反应 Ni(OH)2 + OH- → NiOOH + H2O+ e 负极发生的反应： Cd(OH)2 + 2e → Cd + 2OH总反应为：2Ni(OH)2 + Cd(OH)2→ 2NiOOH+ Cd+ 2H2O 放电时，反应逆向进行 NiOOH + H2O +Cd→ Ni(OH)2 + Cd(OH)2 Cd + 2OH- + 2e→ Cd(OH)2 充电时，随着NiOOH的增大，Ni(OH)2的减小，正极的电 势逐渐上升，而随着Cd的增多，Cd(OH)2的减小，负极的 电势逐渐降低，当电池充满电时，正极、负极电位均达到 一个平衡值，二者电势之差即为电池之充电电压。
锂电池种类和组成部分

锂电池的正负极材料
正极材料：如上文所述，可选的正极材料很多，目 前主流产品多采用钴酸锂、锰酸锂、三元材料（镍、 钴锰酸锂）、磷酸铁锂。不同的正极材料对照： 正极材料平均输出电压能量密度 LiCoO₂3.7 V140 mAh/g LiMn₂O₄3.7 V100 mAh/g LiFePO₄3.2 V115 mAh/g 负极材料：多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可是 更好的材料。 负极反应：放电时锂离子脱插，充电时锂离子插入。 充电时：xLi + xe + 6C → LixC6 放电时：LixC6 → xLi + xe + 6C 电解质溶液

早期的锂电池
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。
锂电池主要优点：
1.能量比比较高。具有高储存能量密度， 目前 已达到460-600Wh/kg，是铅酸电池的约6-7倍； 2.使用寿命长，使用寿命可达到6年以上， 磷酸亚铁 锂为正极的电池1C（100%DOD）充放电，有可以使 用10,000次的记录 3.额定电压高（单体工作电压为3.7V3.2V），约等于 3只镍镉或镍氢充电电池的串联电压，便于组成电池 电源组； 4.具备高功率承受力，其中电动汽车用的磷 酸亚铁锂 锂离子电池可以达到15-30C充放电的能力，便于高 强度的启动加速；
电池知识的培训资料
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什么叫电池
电池是一种能量转化与储存的装置。 它通过反应将化学能或物理能转化为电能

电池的组成部分
电池即一种化学电源，它由两种不同成分 的电化学活性电极分别组成正负极

电池的分类
实用的化学电池可以分成两个基本类型：原电池 与蓄电池。原电池制成后即可以产生电流，但在 放电完毕即被废弃。蓄电池又称为二次电池，使 用前须先进行充电，充电后可放电使用，放电完 毕后还可以充电再用。蓄电池充电时，电能转换 成化学能；放电时，化学能转换成电能。