电池的种类
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电池知识大全电池是一种能够将化学能转化为电能的装置,被广泛应用于各种电子设备、交通工具和能源储备系统中。
下面是关于电池的综合知识大全,涵盖了电池的种类、工作原理、应用领域以及相关的环保和安全问题。
一、电池的种类1. 干电池:干电池是一种不可充电的电池,内部使用干态电解质。
最常见的干电池包括碱性电池(如碱性锰电池)、锌碳电池和银氧化锌电池。
2. 镍镉电池(Ni-Cd电池):镍镉电池是一种可充电电池,由金属镍、金属镉和碱性电解液构成。
它具有较高的能量密度和较长的寿命,但含有有毒的重金属镉,对环境造成污染。
3. 镍氢电池(Ni-MH电池):镍氢电池是一种可充电电池,使用金属氢化物作为负极材料,金属镍作为正极材料,碱性电解液导电。
相较于镍镉电池,镍氢电池具有更高的能量密度和较少的环境污染。
4. 锂离子电池(Li-ion电池):锂离子电池是一种常见的可充电电池,使用锂离子在正负极之间的迁移实现电荷和放电。
它具有高能量密度、轻量化和无记忆效应等优点,在移动设备、电动汽车等领域得到广泛应用。
5. 钠离子电池(Na-ion电池):钠离子电池类似于锂离子电池,但使用钠离子作为电荷的传输媒介。
相较于锂离子电池,钠离子电池有较低的成本和更广泛的资源供应,但能量密度稍低。
6. 燃料电池:燃料电池将化学能直接转化为电能,通常使用氢气作为燃料和氧气作为氧化剂。
燃料电池具有高效率、无污染排放和可持续性等优点,适用于电动汽车和能源储备系统。
二、电池的工作原理电池的工作原理基于电化学反应。
它由两个电极(正极和负极)以及介于两者之间的电解质组成。
当电池连接外部电路时,化学反应发生,产生电流。
1. 非可充电电池工作原理:- 正极反应:正极材料中的化学物质氧化,释放出电子和金属离子。
例如,在碱性锰电池中,正极材料为二氧化锰(MnO2),反应为:MnO2 + H2O + e- → MnO(OH) + OH-- 负极反应:负极材料中的化学物质还原,吸收电子。
1.锌锰电池锌二氧化锰电池(简称锌锰电池)又称(勒兰社)电池,是法国科学家勒兰社于1868年发明的由锌(Zn)作负极,炭棒为正极,电解质溶液采用二氧化锰(MnO2),中性氯化铵(NH4Cl)、氯化锌(ZnCl2)的水溶液,面淀粉或浆层纸作隔离层制成的电池称锌锰电池,由于其电解质溶液通常制成凝胶状或被吸附在其它载体上而呈现不流动状态,故又称锌锰干电池。
按使用隔离层区分为糊式和板式电池两种,板式又按电解质液不同分铵型和锌型电池纸板电池两种。
干电池用锌制筒形外壳作负极,位于中央的顶盖上有铜帽的石墨棒作正极,在石墨棒的周围由内向外依次是A:二氧化锰粉末(黑色)------用于吸收在正极上生成的氢气(以防止产生极化现象);B:用饱和了氯化铵和氯化锌的淀粉糊作为电解质溶液。
电极反应式为:负极(锌筒):Zn +– 2e- === Zn2+正极(石墨):2NH4+ +2e- === 2NH3 ↑+ H2↑H2O + 2MnO2+ 2e- === 2MnOOH+ 2OH-总反应:Zn + 2NH4Cl + 2MnO2 === Zn(NH3)2Cl2↙+2MnOOH电压:大约为1.5V,不能充电再生。
2.碱性锌锰电池20世纪中期在锌锰电池基础上发展起来的,是锌锰电池的改进型。
电池使用氢氧化钾(KOH)或氢氧化钠(NaOH)的水溶液做电解质液,采用了与锌锰电池相反的负极结构,负极在内为膏状胶体,用铜钉做集流体,正极在外,活性物质和导电材料压成环状与电池外壳连接,正、负极用专用隔膜隔开制成的电池。
3.铅酸蓄电池1859年法国普兰特发现,由正极板、负极板、电解液、隔板、容器(电池槽)等5个基本部分组成。
用二氧化铅作正极活性物质,铅作负极活性物质,硫酸作电解液,微孔橡胶、烧结式聚氯乙烯、玻璃纤维、聚丙烯等作隔板制成的电池。
铅蓄电池可放电也可以充电,一般用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳(防止酸液的泄漏);设有多层电极板,其中正极板上有一层棕褐色的二氧化铅,负极是海绵状的金属铅,正负电极之间用微孔橡胶或微孔塑料板隔开(以防止电极之间发生短路);两极均浸入到硫酸溶液中。
电化学储能电池的分类电化学储能电池通常是指可充电的电池,是一种能储存电能并随时释放的装置。
按照不同的化学反应原理和材料组成,可以将电化学储能电池分为以下几类。
1. 铅酸电池铅酸电池是最早被广泛应用的电化学储能电池,其正极为PbO2,负极为Pb,电解液为硫酸。
这种电池体积大,重量重,但能够提供较高的电流和电压。
铅酸电池广泛应用于汽车、UPS等领域。
2. 锂离子电池锂离子电池是目前最为常见的电化学储能电池,其正极材料通常为LiCoO2、LiMn2O4、LiFePO4等,负极为石墨或Li4Ti5O12。
锂离子电池具有高能量密度、长寿命、环保等特点,广泛应用于移动电源、电动汽车、智能手表等领域。
3. 镍氢电池镍氢电池是一种较为成熟的储能电池,其正极为Ni(OH)2,负极为MH(通常是LaNi5),电解液为氢氧化钾。
镍氢电池具有高能量密度、长寿命、环保等特点,广泛应用于储能、电动汽车、移动通信等领域。
4. 钠离子电池钠离子电池是近年来发展较快的一种电化学储能电池,其正极为NaFePO4、Na3V2(PO4)3等,负极为石墨或硅基复合负极。
钠离子电池具有低成本、可再生等特点,适用于储能、户外照明等领域。
5. 纳米二次电池纳米二次电池是近年来发展的一种新型电池,其正负极材料均为纳米材料,电解液为有机电解液。
纳米二次电池具有高能量密度、高循环寿命等特点,适用于微型电子产品、智能穿戴等领域。
总的来说,电化学储能电池在现代生活中应用十分广泛,不同种类的电池在不同的领域都有着独特的应用价值。
随着技术的不断发展,电化学储能电池也将不断得到改进和完善,为我们的生活带来更多便利。
电池的成分和种类电池是一种能够将化学能转化为电能的装置,广泛应用于各种便携式电子设备、汽车、航空航天等领域。
电池的成分和种类多种多样,下面将从成分和种类两个方面进行介绍。
一、电池的成分电池的成分主要包括正极材料、负极材料、电解液和隔膜。
1. 正极材料正极材料是电池中的一个重要组成部分,它能够接受电子并与负极材料之间的离子发生反应。
常见的正极材料有氧化物、金属氧化物和硫化物等。
其中,锂离子电池的正极材料主要是锂钴酸锂、锂铁磷酸锂和锂镍酸锂等。
2. 负极材料负极材料是电池中另一个重要的组成部分,它能够释放电子并与正极材料之间的离子发生反应。
常见的负极材料有金属、碳材料和锂合金等。
例如,锂离子电池的负极材料主要是石墨。
3. 电解液电解液是电池中的导电介质,能够将正负极之间的离子进行传递。
常见的电解液有有机溶剂、无机盐溶液和聚合物凝胶等。
锂离子电池的电解液主要是含有锂盐的有机溶剂,如碳酸锂、丙二醇醚等。
4. 隔膜隔膜是电池中的一种隔离层,可以阻止正负极之间的直接接触,同时又能够使离子通过。
常见的隔膜材料有聚合物薄膜、纸质隔膜和陶瓷隔膜等。
它们具有良好的电导性和隔离性能,能够有效地防止电池的短路和过热。
二、电池的种类根据不同的工作原理和应用领域,电池可以分为干电池和蓄电池两大类。
1. 干电池干电池是一种一次性电池,内部含有干燥的电解质,不需要维护和充电。
常见的干电池有碱性电池、锌碳电池和锂电池等。
碱性电池具有较高的能量密度和使用寿命,适用于低功率设备,如遥控器、手电筒等。
锌碳电池则适用于一些低功率电子设备,如闹钟、玩具等。
锂电池具有较高的能量密度和较长的寿命,广泛应用于移动设备、电动车等领域。
2. 蓄电池蓄电池是一种可充电电池,能够将电能转化为化学能并储存起来,供后续使用。
常见的蓄电池有铅酸蓄电池、镍镉蓄电池和锂离子蓄电池等。
铅酸蓄电池广泛应用于汽车、UPS电源等领域,具有较低的成本和较高的可靠性。
镍镉蓄电池具有较高的循环寿命和较好的高温性能,适用于一些特殊领域,如航空航天、医疗设备等。
电池分类
一、按电解液种类划分
1、碱性电池(以氢氧化钾水溶液为主的电池)
例如:锌锰电池、镍氢电池、镉镍电池等
2、酸性电池(以硫酸水溶液为介质)
例如:锌锰干电池、海水电池、
3、有机电解液电池(以有机溶液为介质)
例如:锂电池、锂离子电池
4、中性电池
5、有机电解质电池
6、非水无机电解质电池
7、固体电解质电池
二、按工作性质及储存方式划分
1、一次电池(又称原电池或干电池,指放电后不能在充电)
例如:锌锰干电池、锂原电池、锌汞电池、锌空气电池、固体电解质电池
2、二次电池(又称可充电电池或蓄电池,指冲放电能够反复多次循环使用)
例如:镍氢电池、锂电池、镉镍电池、铅酸蓄电池、铅晶蓄电池、铁镍蓄电池、备注:车用的为蓄电池(二次电池),一般常用的五大类别:铅酸电池、镍镉电池和镍氢电池、锂电池、磷酸铁锂电池、燃料电池
3、燃料电池(又称连续电池,指活性材料连续注入电池,使其连续放电)
例如:氢氧燃料电池
4、贮备电池(又称激活电池,指电池贮存时不直接接触电解液,电池使用时才加入电解液)
例如:镁银电池、锌银电池
5、太阳能电池
6、温差电池
7、核电池
8、纳米电池
三、按电池所用的正负极材料划分
1、锌系列电池
2、镍系列电池
3、铅系列电池
4、锂离子电池
5、锂锰电池
6、空气系列电池
四、按科研类划分
1、生物电池
2、化学电池
3、生物电池
五、按电池特性划分
1、高容量电池
2、密封电池
3、高功率电池
4、免维护电池
5、防爆电池。
电化学电池的种类
电化学电池是一种将化学能转化为电能的装置,由一个或多个半电池组成。
根据其化学反应和构造方式的不同,电化学电池可以分为以下几类:
1. 干电池:干电池是一种常见的非可充电电池,内部通常由锌、二氧化锰、铜和碳等材料组成。
其优点是价格便宜、使用方便,适用于一次性使用。
2. 碱性电池:碱性电池也是一种非可充电电池,内部由锌、锰氧化物和碱性电解液组成。
相对于干电池,碱性电池具有更高的能量密度和更长的使用寿命。
3. 镍镉电池:镍镉电池是一种可充电电池,内部由镉、镍和碱性电解液组成。
具有较高的能量密度和长寿命,但存在较严重的环保问题。
4. 镍氢电池:镍氢电池也是一种可充电电池,内部由氢气、氢氧化镍和钴等元素组成。
相对于镍镉电池,镍氢电池环保性更好,但成本较高。
5. 锂离子电池:锂离子电池是一种可充电电池,内部由锂离子和电解质组成。
具有高能量密度、长寿命和较低的自放电率,已成为大部分电子设备和电动工具的主要动力来源。
6. 铅酸电池:铅酸电池是一种常见的蓄电池,内部由铅和铅氧化物、硫酸电解质组成。
具有价格便宜、使用寿命长等优点,常用于汽车、UPS等领域。
以上是电化学电池的几种常见类型,不同类型的电池适用于不同的场合,需要根据实际需求选择合适的电池。
电池的种类、型号、用途1. 化学电池2.3. 化学电池,是指通过电化学反应,把正极、负极活性物质的化学能,转化为电能的一类装置。
经过长期的研究、发展,化学电池迎来了品种繁多,应用广泛的局面。
大到一座建筑方能容纳得下的巨大装置,小到以毫米计的品种。
无时无刻不在为我们的美好生活服务。
现代电子技术的发展,对化学电池提出了很高的要求。
每一次化学电池技术的突破,都带来了电子设备革命性的发展。
现代社会的人们,每天的日常生活中,越来越离不开化学电池了。
现在世界上很多电化学科学家,把兴趣集中在做为电动汽车动力的化学电池领域。
4.5. 2.干电池和液体电池6.7. 干电池和液体电池的区分仅限于早期电池发展的那段时期。
最早的电池由装满电解液的玻璃容器和两个电极组成。
后来推出了以糊状电解液为基础的电池,也称做干电池。
8.9. 现在仍然有“液体”电池。
一般是体积非常庞大的品种。
如那些做为不间断电源的大型固定型铅酸蓄电池或与太阳能电池配套使用的铅酸蓄电池。
对于移动设备,有些使用的是全密封,免维护的铅酸蓄电池,这类电池已经成功使用了许多年,其中的电解液硫酸是由硅凝胶固定或被玻璃纤维隔板吸付的。
10.11. 3.一次性电池和可充电电池12.13. 一次性电池俗称“用完即弃”电池,因为它们的电量耗尽后,无法再充电使用,只能丢弃。
常见的一次性电池包括碱锰电池、锌锰电池、锂电池、银锌电池、锌空电池、锌汞电池和镁锰电池。
14.15. 可充电电池按制作材料和工艺上的不同,常见的有铅酸电池、镍镉电池、镍铁电池、镍氢电池、锂离子电池。
其优点是循环寿命长,它们可全充放电200 多次,有些可充电电池的负荷力要比大部分一次性电池高。
普通镍镉、镍氢电池使用中,特有的记忆效应,造成使用上的不便,常常引起提前失效。
16.17. 4.燃料电池18.19. 燃料电池是一种将燃料的化学能透过电化学反应直接转化成电能的装置20.21. 5.染料敏化太阳能电池电池22.电池的安全性测试项目有哪些?部短路测试持续充电测试过充电大电流充电强迫放电坠落测试从高处坠落测试穿透实验平面压碎实验切割实验低气压内搁置测试热虐实验浸水实验灼烧实验压实验烘烤实验电子炉实型号分为般分为:1、2、3、5 、7 号,其中5 号和7 号尤为常用,所谓的AA 电池就是5 号电池,而AAA 电池就是7 号电池!AA 、AAA 都是说明电池型号的。
电动自行动车常用的电池种类——石墨烯电池,黑金电池,铅酸电池和锂离子电池的对比及选购1.石墨烯电池石墨烯电池其实就是加入石墨烯元素的铅酸电池,换言之,石墨烯电池就是普通铅酸电池的升级版,与普通铅酸电池相比,石墨烯电池在重量和容量上都占有一定优势,另外,铅酸电池的升级版除了有石墨烯电池之外,还有黑金电池。
2.黑金电池黑金电池其实就是升级版本的石墨烯电池,它是石墨烯复合改性的三元球形负极材料,进行提升单体电池的能量密度,增强导电性和耐腐蚀性,增强活性物质的导电体的结合能力,达到延长电池寿命的目的,而黑金电池的内核也是铅酸电池的一种,它的循环充放电次数在420次以上,按规定维护使用,循环次数可达700次以上。
3.铅酸电池就是普通的铅酸电池,在目前电动车上还是用的比较普遍,因为它的优势就是价格便宜,还可以进行修复处理,但是很不耐用,普通的铅酸电池,充放电的极限基础为500左右,一般都在300次左右。
4.锂电池4.1磷酸铁锂电池磷酸铁锂锂电池也在电动车上用的比较普遍,因为它具有较长的循环寿命,且安全性较高,耐高温,目前应用在电动车上,寿命可长达3000次左右。
4.2 三元锂电池三元锂电池是在电动车上应用比较多的一种,归功于它的体积小,重量轻,能量密度高,是高端电动车的理想选择,但是它价格比较贵,耐低温比磷酸铁锂好,但是充放电次数约在1000次左右,寿命没有磷酸铁锂高。
4.3 钛酸锂电池钛酸锂的耐用度绝对是目前电池中的表现能力最好的电池,它的寿命可以长达2-3万次,也是不错的选择,但是它的能量密度,体积密度均较低,并且价格并不便宜,这也限制它应用在电动车上。
4.4 石墨烯锂电池这实际上就是在锂电池上加入一定量的石墨烯,并不是真正意义上的石墨烯电池。
锂电池加入石墨烯后确实在一定程度上可以提高其能量密度和体积密度,但是价格确非常昂贵,基本上不会用在电动车上。
4.5 锰酸锂电池锰酸锂电池是锂电池中,成本最低的一种,虽然高温性能比较差,但是在耐低温,安全性上确比较,一般它的循环寿命为500-800次左右。
1.普通锌锰电池(干电池)
干电池是用锌制成圆筒形外壳作负极,位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正
极,在石墨周围填充ZnCl
2、NH
4
C1和淀粉糊作电解质,还填有MnO
2
作去极化剂(吸
收正极放出的H
2
,防止产生极化现象).电极反应为:
负极:Zn-2e-=Zn2+
正极: 2NH
4+ + 2e-=2NH
3
↑ + H
2
↑
H 2 + 2MnO
2
=Mn
2
O
3
+ H
2
O
正极产生的NH
3又和ZnCl
2
作用:
Zn2+ + 4NH
3=[Zn(NH
3
)
4
]2+
淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速度.
电池总反应式: 2Zn + 4NH
4C1 + 4MnO
2
=[Zn(NH
3
)
4
]C1
2
+ ZnC1
2
+ 2Mn
2
O
3
+ 2H
2
O
干电池的电压通常约为1.5 V,不能充电再生.
2.铅蓄电池
铅蓄电池可放电和充电,具有双重功能.它是用硬橡胶或透明塑料制成长方形外壳,在正极板上有一层棕褐色PbO
2
,负极板是海绵状金属铅,两极均浸在一
定浓度的H
2SO
4
溶液中,且两极间用微孔橡胶或微孔塑料隔开.
蓄电池放电时,电极反应为:
负极:Pb + SO
42- - 2e-=PbSO
4
正极:PbO
2 + 4H+ + SO
4
2- + 2e-=PbSO
4
+ 2H
2
O
当放电进行到硫酸浓度降低,溶液密度达1.18时即停止放电,而需将蓄电池进行充电:
阳极:PbSO
4 + 2H
2
O-2e-=PbO
2
+ 4H+ + SO
4
2-
阴极:PbSO
4 + 2e-=Pb + SO
4
2-
当溶液密度增加至1.28时,应停止充电.蓄电池充电和放电的总反应式为:
目前有一种形似干电池的充电电池,它实际上是一种银锌蓄电池(电解液为KOH),电池反应为:
3.纽扣式电池
常见的钮扣式电池为银锌电池,它用不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒,盒内靠正极壳一端填充由Ag
2
O和少量石墨组成的正极活性材料,负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料,电解质溶液为浓KOH,溶液两边用羧甲基纤维素作隔膜,将电极与电解质溶液隔开.
电极反应为:
负极: Zn + 2OH- -2e-=ZnO + H
2
O
正极; Ag
2O + H
2
O + 2e-=2Ag + 2OH-
电池总反应式为:Ag
2
O + Zn=2Ag + ZnO
一粒纽扣式电池的电压达1.59 V,安装在电子表里可使用2年之久.
4.氢氧燃烧电池
氢氧燃烧电池是一种高效低污染的新型电池,主要用于航天领域.它的电极材料一般为活化电极,具有很强的催化活性,如铂电极、活性炭电极等.电解质溶液一般为40%的KOH溶液.
电极反应为:
负极:
2H + 2OH--2e-=2H
2
O
正极: O
2 + 2H
2
O + 4e-=4OH-
电池总反应为:2H
2 + O
2
=2H
2
O
5.微型电池
常用于心脏起搏器和火箭的一种微型电池叫锂电池,它是用金属锂作负极,
石墨作正极,电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl
4)溶解在亚硫酰氯(SOCl
2
)中组成.
电池总反应式为:10Li十4SOCl
2=8LiCl 十Li
2
SO
4
十3S
6.海水电池
1991年,我国首创以铝-空气-海水为能源的新型电池,用作水标志灯已研制成功.该电池以海水为电解液,靠空气中的氧使铝不断氧化而产生电流.电极反应为:
负极:A1-3e-=A13+
正极:O
2 + 2H
2
O + 4e-=4OH-
电池总反应式为:4A1 + 3O
2 + 6H
2
O=4A1(OH)
3
这种海水电池的能量比干电池高20~50倍
7.特种电池
在电池家族中,不经化学反应却能产生电流的电池也异军突起.如太阳能电池就是利用晶体硅和非晶体硅为材料制成的一种将太阳能转化为电能的装置.这种电池前景广阔,据预测,到21世纪中期,全世界电力总耗量的20%~30%将由太阳能电池提供.。