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電池100問(一)
——電池基本原理及基本術語
1.什么叫電池？
電池(Batteries)是一種能量轉化與儲存的裝置，它通過反應，將化學能或物理能轉化為電能。根據電池轉化能量的不同，可以將電池分為化學電池和物理電池。
化學電池或化學電源就是將化學能轉化為電能的裝置。它由兩種不同成分的電化學活性電極分別組成正負極，由一種能提供媒體傳導作用的化學物質作為電解質，當連接在某一外部載體上時，通過轉換其內部的化學能提供電能。
物理電池就是將物理能轉化為電能的裝置。
2.一次電池與二次電池的有哪些區別？
主要的區別是活性物質的不同，二次電池的活性物質可逆，而一次電池的活性物質并不可逆。一次電池的自放電遠小于二次電池，但內阻遠比二次電池大，因此負載能力較低，此外，一次電池的質量比容量和體積比容量均大于一般充電電池。
3.鎳氫電池的電化學原理是什么？
鎳氫電池采用Ni氧化物作為正極，儲氫金屬作為負極，堿液(主要為KOH)作為電解液，鎳氫電池充電時：
正極反應：Ni(OH)2 + OH- → NiOOH + H2O–e-
負極反應：M+H2O +e-→ MH+ OH-
鎳氫電池放電時：
正極反應：NiOOH + H2O + e- → Ni(OH)2 + OH-
負極反應：MH+ OH- →M+H2O +e-
4.鋰離子電池的電化學原理是什么？
鋰離子電池正極主要成分為LiCoO2，負極主要為C，充電時，
正極反應： LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-
負極反應： C + xLi+ + xe- → CLix
電池總反應： LiCoO2 + C → Li1-xCoO2 + CLix
放電時發生上述反應的逆反應。
5.電池常用的標準有哪些？
電池常用IEC標準：鎳氫電池的標準為IEC61951-2：2003；鋰離子電池行業一般依據UL或者國家標準。
電池常用國家標準：鎳氫電池的標準為GB/T15100_1994，GB/T18288_2000; 鋰電池的標準為GB/T10077_1998，YD/T998_1999,GB/T18287_2000。
另外，電池常用標準也有日本工業標準JIS C 關于電池的標準。
IEC即電工委員會(International Electrical Commission)，是由各國電工委員會組成的世界性標準化組織，其目的是為了促進世界電工電子領域的標準化。IEC標準是由電工委員會制定的標準。
6.鎳氫電池的主要結構組成是什么？
鎳氫電池的主要組成為：正極片(鎳氧化物)、負極片(儲氫合金)、電解液(主要為KOH)、隔膜紙、密封圈、正極帽、電池殼等。
7.鋰離子電池的主要結構組成是什么？
鋰離子電池的主要組成為：電池上下蓋、正極片(活性物質為氧化鋰鈷)、隔膜(一種特殊的復合膜)、負極(活性物質為碳)、有機電解液、電池殼(分為鋼殼和鋁殼兩種)等。
8.什么是電池內阻？
是指電池在工作時，電流流過電池內部所受到的阻力。由歐姆內阻與極化內阻兩部分組成。電池內阻大，會導致電池放電工作電壓降低，放電時間縮短。內阻大小主要受電池的材料、制造工藝、電池結構等因素的影響。是衡量電池性能的一個重要參數。注：一般以充電態內阻為標準。測量電池的內阻需用內阻儀測量，而不能用萬用表歐姆檔測量。
9.什么是標稱電壓？
電池的標稱電壓指的是在正常工作過程中表現出來的電壓， 二次鎳鎘鎳氫電池標稱電壓為1.2V；二次鋰電池標稱電壓為3.6V。
10.什么是開路電壓？
開路電壓是指電池在非工作狀態下即電路無電流流過時，電池正負極之間的電勢差。 工作電壓又稱端電壓，是指電池在工作狀態下即電路中有電流過時電池正負極之間電勢差。
11.什么是電池的容量？
電池的容量有額定容量和實際容量之分。電池的額定容量是指設計與制造電池時規定或保證電池在一定的放電條件下，應該放出低限度的電量。IEC標準規定鎳鎘和鎳氫電池在20℃±5℃環境下，以0.1C充電16小時后以0.2C放電至1.0V時所放出的電量為電池的額定容量，以C5表示。而對于鋰離子電池，則規定在常溫、恒流(1C)—恒壓(4.2V)控制的充電條件下充電3 h，再以0.2C放電至2.75V時所放出的電量為其額定容量，而電池的實際容量是指電池在一定的放電條件下所放出的實際電量，主要受放電倍率和溫度的影響(故嚴格來講，電池容量應指明充放電條件)。電池容量的單位有Ah,mAh(1Ah=1000mAh).
12.什么是電池的放電殘余容量？
當對可充電電池用大電流(如1C或以上)放電時，由于電流過大使內部擴散速率存在的“瓶頸效應”，致使電池在容量未能*放出時已到達終點電壓，再用小電流如0.2C還能繼續放電，直至1.0V/支(鎳鎘和鎳氫電池)和3.0V/支(鋰電池)時所放出的容量稱為殘余容量。
13.什么是放電平臺？
鎳氫充電電池的放電平臺通常是指電池在一定的放電制度下放電時，電池的工作電壓比較平穩的電壓范圍，其數值與放電電流有關，電流越大，其數值就越低。鋰離子電池的放電平臺一般是恒壓充到電壓為4.2V且電流小于0.01C時停充電，然后擱置10分鐘，在任何們率的放電電流下下放電至3.6V時的放電時間。是衡量電池好壞的重要標準。
