本帖最后由sjl2001于2017-1-2010:24編輯這一期，準(zhǔn)備和大家聊聊電池相關(guān)的內(nèi)容，電池大家應(yīng)該是再熟悉不過的了，從電動玩具、遙控器用的干電池、電動玩具用的鎳氫充電電池，到汽車電瓶12v，24v鉛酸電池，再到筆記本電腦、電動汽車普遍采用的鋰離子電池，電池已經(jīng)應(yīng)用到了電動工具、電動汽車和自行車、航天航空、太陽能和風(fēng)力發(fā)電及儲能等多個領(lǐng)域。

為了更好的應(yīng)用電池，開此專題和大家討論，首先介紹一下電池的分類和工作原理。

電池的分類方法有很多，按照電池能量進(jìn)行劃分可以分為化學(xué)電池、物理電池、生物電池。

在化學(xué)電池中又可以進(jìn)行如下細(xì)分

根據(jù)電池是否可以重復(fù)使用，可以分為一次電池和二次電池一次電池與二次電池的有哪些異同點(diǎn)?一次電池只能放電一次，二次電池可反復(fù)充放電循環(huán)使用?二次電池在放電時電極體積和結(jié)構(gòu)之間發(fā)生可逆變化，因此設(shè)計時必須調(diào)節(jié)這些變化，而一次電池內(nèi)部則簡單得多，因?yàn)樗恍枰{(diào)節(jié)這些可逆性變化?一次電池的質(zhì)量比容量和體積比容量均大于一般充電電池，但內(nèi)阻（0.2-0.5Ω）遠(yuǎn)比二次電池大，因此負(fù)載能力較低?另外，一次電池的自放電遠(yuǎn)小于二次電池。

常見的一次電池是鋅錳干電池，外觀和工作原理如圖

這種電池成本較低，不可重復(fù)使用。

常見的二次電池包括電子手表中常用的鎳氫電池和車用電瓶常用的鉛酸電池以及目前在電動工具和電動飛行器以及電動汽車和自行車采用的鋰離子電池。

鉛酸電池工作原理

鎳氫電池工作原理鎳氫電池單體電池的標(biāo)稱電壓為1.2V；

能量密度為55Wh/kg~70Wh/kg;

功率密度為160W/kg~500W/kg;

工作溫度為-28°C~+50°C;

循環(huán)使用壽命超過1000次（DOD=100%）。

DODdepthofdischarge.

鋰離子電池工作原理對現(xiàn)有的二次電池進(jìn)行比較如下

從圖中可以看出，鋰離子電池具有較高的能量密度和功率密度，已經(jīng)逐漸成為主流選擇，鉛酸電池雖然成本低，但是體積大，能量密度低。

鎳氫電池則電壓等級低，一般單體只有1.2V.因此，鋰離子電池逐漸受到市場青睞。

在了解電池特性之前，需要對電池行業(yè)的一些術(shù)語進(jìn)行一下普及。

1、標(biāo)稱容量?又稱額定容量，指在一定放電條件下，規(guī)定電池應(yīng)該給出的最低限度的電量。

?IEC標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定：鎳氫電池在20±5℃環(huán)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；?電池容量C=It，單位有Ah，mAh(1Ah=1000mAh)。

?C不加角標(biāo)默認(rèn)為1C。

2、放電和放電率?放電指電池向外電路輸送電流的過程?放電率指放電時的速率。

最常用倍率（若干C）表示，其數(shù)值上等于額定容量的倍數(shù)。

如：容量C=600mAh電池，用0.2C放電，則放電電流為I=0.2*600=120mA。

我們通常所說的0.2C、1C容量，就是在放電率為0.2C5、1C條件下，放出的容量。

3、開路電壓、端電壓、標(biāo)稱電壓?開路電壓:外電路斷開時，電池兩個極端間的電位差。

?端電壓:電池輸入電流時，電池兩個極端間的電位差。

?標(biāo)稱電壓:電池的標(biāo)稱電壓指的是在正常工作過程中表現(xiàn)出來的電壓（小電流，輕負(fù)載），二次鎳氫、鎳鎘電池標(biāo)稱電壓為1.2V，二次鋰離子電池的標(biāo)稱電壓為3.6V或3.7V，鉛酸蓄電池的標(biāo)稱電壓為2.0V，鋅錳干電池標(biāo)稱電壓為1.5V。

4、終止電壓、中點(diǎn)電壓?終止電壓電池在放電時，電壓下降到不宜再繼續(xù)放電的最低工作電壓(其數(shù)值與放電電流有關(guān))。

如：鎳氫電池0.2C、1C放電通常設(shè)定為1.0V；

?中點(diǎn)電壓(中值電壓)指放到50%容量時，電池的電壓。

主要用來衡量大電流放電系列電池的高倍率放電能力，是電池的一個重要指標(biāo)。

5、比容量、比能量

?比容量是指單位體積或重量的電池所給出的容量，稱之為重量比容量或者體積比容量。

計算公式：C”=C/G(Ah/kg)，C”=C/V(Ah/L)。

?比能量是指單位體積或重量的電池所給出的能量，稱之為重量比能量或體積比能量。

計算公式：E”=E/G(Wh/kg)，E”=E/V(Wh/L)。

?比容量比能量區(qū)別在于比能量引進(jìn)了電池的電壓的參考。

鎳氫電池的比容量高于鋰離子電池，比能量低于鋰離子電池，是因?yàn)殒嚉潆姵氐碾妷簽?.2V而鋰離子電池的電壓為3.6V的緣故。

6、SOC電池的荷電狀態(tài)(StateofCharge，即SOC)，即電池剩余電量，保證SOC維持在合理的范圍內(nèi)，防止由于過充電或過放電對電池的損傷，從而隨時預(yù)報電動汽車或混合動力汽車儲能電池還剩余多少能量或者儲能電池的荷電狀態(tài)。

?常用SOC估算算法1)安時法/庫倫累計法（Coulomb-Counting）

2)開路電壓法（open-circuitvoltage,OCV）

3)卡爾曼濾波法（Kalmanfiltering）

4)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型法（neuralnetworkmodel）

7、貯存壽命、循環(huán)壽命、健康狀態(tài)

?貯存壽命電池在規(guī)定條件下的貯存期限，貯存結(jié)束時，電池仍能保持規(guī)定的性能。

?循環(huán)壽命電池在失效前所能達(dá)到的充放電循環(huán)次數(shù)。

?健康狀態(tài)電池的SOH（StateofHealth）即電池的健康狀態(tài)，是反映電池的整體性能以及在一定條件下釋放電能能力的參數(shù)，定義為SOH=Qnow/Qnew，即某一條件下電池可放電總電量占新電池電量的比值。

8、內(nèi)組

?電池的內(nèi)阻是指電池在工作時，電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力，一般分為交流內(nèi)阻和直流內(nèi)阻，由于充電電池內(nèi)阻很小，測直流內(nèi)阻時由于電極容量極化，產(chǎn)生極化內(nèi)阻，故無法測出其真實(shí)值，而測其交流內(nèi)阻可免除極化內(nèi)阻的影響，得出真實(shí)的內(nèi)值。

?歐姆內(nèi)阻主要是指電極材料、電解液、隔膜電阻及各部分零件的接觸電阻組成，與電池的尺寸、結(jié)構(gòu)、裝配等有關(guān)。

9、自放電?電池在荷電或貯存狀態(tài)下，由于各種原因而引起的容量損失的現(xiàn)象。

（主要受溫度影響）如果你來設(shè)計電池供電部分，你傾向于選擇哪種電池用于哪方面應(yīng)用，為什么？結(jié)合上面的基本概念，你感覺電動汽車充電時間長受那幾個因素的制約？免責(zé)聲明：以上概念和配圖均來自網(wǎng)絡(luò)和文獻(xiàn)，參考文獻(xiàn)如下?《電池混合電動車輛基礎(chǔ)》陳清泉孫逢春編譯北京理工大學(xué)出版社

?《現(xiàn)代電動車、電機(jī)驅(qū)動及電力電子技術(shù)》陳清泉院士論文選集機(jī)械工業(yè)出版社

?《電動汽車概論》李興虎編著北京理工大學(xué)出版社

?《燃料電池電動汽車》陳全世仇斌謝起成等編著清華大學(xué)出版社

?《奧運(yùn)純電動大客車技術(shù)與應(yīng)用》林程王硯生孟祥峰編著北京理工大學(xué)出版社

?《鋰離子電池原理與關(guān)鍵技術(shù)》黃可龍王兆翔劉素琴編著化工工業(yè)出版社

此帖出自電源技術(shù)論壇

電池

不錯的講座，等看下一集

繼續(xù)開講。

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不錯電池回收點(diǎn)找不到無線鼠標(biāo)用的電池太多了不敢亂扔

常見澤1發(fā)表于2017-1-2012:37不錯電池回收點(diǎn)找不到無線鼠標(biāo)用的電池太多了不敢亂扔

可以試試用充電電池

常見澤1發(fā)表于2017-1-2012:37不錯電池回收點(diǎn)找不到無線鼠標(biāo)用的電池太多了不敢亂扔

我也開始用充電的了但是要買4個兩個兩個換著來

gmchen發(fā)表于2017-1-2011:14不錯的講座，等看下一集

下一集正在籌劃中。

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電池技術(shù)估計是未來移動產(chǎn)品的短板，在安全的前提下，十分傾向核能電池，特別是汽車應(yīng)用。

呵呵對于手機(jī)這種東西，以目前的發(fā)展速度，電池能保持用個三五年就行，因?yàn)橛貌粔囊矔惶蕴?/p>

鋰電實(shí)在有些浪費(fèi)。

真不錯！收藏了仔細(xì)研讀。

gaon發(fā)表于2017-1-2016:48電池技術(shù)估計是未來移動產(chǎn)品的短板，在安全的前提下，十分傾向核能電池，特別是汽車應(yīng)用。

呵呵對于手機(jī)這...

都說技術(shù)制約了電動汽車的發(fā)展，無論是續(xù)航里程還是功率/能量密度都不及燃油車，但畢竟是可再生的能源，發(fā)展這個無可厚非。

至于核能電池，我只是保持觀望態(tài)度。

希望有突破吧。

現(xiàn)在鋰電池技術(shù)從手機(jī)的發(fā)展就能看出，一代一代的ipad，iphone，小米，手機(jī)體積都差不多，但電池容量越來越大。

希望發(fā)展到你說的那樣，能用3-5年，溫度特性足夠好，不用每天充電，3年不壞，那時候就是我們想要的電池了。

lising發(fā)表于2017-1-2017:02真不錯！收藏了仔細(xì)研讀。

我只是拋磚引玉，希望有所啟發(fā)。

常見澤1發(fā)表于2017-1-2012:37不錯電池回收點(diǎn)找不到無線鼠標(biāo)用的電池太多了不敢亂扔

可以用帶充電功能的無線鼠標(biāo)，價格和不帶充電的差不多少，現(xiàn)在流行這個。

感覺電池的淘汰率是一種浪費(fèi)

這么高大上的東西，讀完再收藏。

日常生活，廢舊電池處理有點(diǎn)頭疼，找不到回收的地方。

led2015發(fā)表于2017-1-2023:15感覺電池的淘汰率是一種浪費(fèi)

確實(shí)，電動汽車上的電池理論上容量衰減了20%就應(yīng)該淘汰了，已經(jīng)不能滿足電動汽車要求了。

淘汰下來的電池電動汽車不能用，還可以用在其他領(lǐng)域。

這個也就是梯次利用，現(xiàn)在國家政策里面也有體現(xiàn)。

gs001588發(fā)表于2017-1-2100:08這么高大上的東西，讀完再收藏。

日常生活，廢舊電池處理有點(diǎn)頭疼，找不到回收的地方。

小批量的這種淘汰電池處理確實(shí)是個問題。

目前能看到的就是垃圾分類，盡自己所能保護(hù)環(huán)境吧。

電池污染水太嚴(yán)重了。

繼續(xù)開講。

好.....要學(xué)習(xí)!!!做個記號

sjl2001發(fā)表于2017-1-2109:45小批量的這種淘汰電池處理確實(shí)是個問題。

目前能看到的就是垃圾分類，盡自己所能保護(hù)環(huán)境吧。

電池污染水太...

電池對水的污染給說說，有意識不能隨意丟棄電池，但是沒有意識到嚴(yán)重性。

soso發(fā)表于2017-1-2209:07電池對水的污染給說說，有意識不能隨意丟棄電池，但是沒有意識到嚴(yán)重性。

來自百度的解釋科學(xué)調(diào)查表明，一顆鈕扣電池棄入大自然后，可以污染60萬升水，相當(dāng)于一個人一生的用水量。

而中國每年要消耗這樣的電池70億只……我國生產(chǎn)的電池有96％為鋅錳電池和堿錳電池，其主要成分為錳、汞、鋅、鉻等重金屬。

廢電池?zé)o論埋在大氣中還是深埋在地下，其重金屬成分都會隨滲液溢出，造成地下水和土壤的污染，日積月累，會嚴(yán)重危害人類健康。

　　1998年《國家危險廢物名錄》上定出汞、鎘、鋅、鉛、鉻為危險廢棄物汞：汞即水銀，是一種液體金屬。

比重13.6，熔點(diǎn)-39.3℃、沸點(diǎn)357℃。

汞在常溫下即可蒸發(fā)，其蒸氣無色無味，比空氣重七倍。

汞及其化合物毒性都很大，特別是汞的有機(jī)化合物毒性更大。

魚在含汞量0.01－0.02毫克/升的水中生活就會中毒；人若食用0.1克汞就會中毒致死。

汞及其化合物可通過呼吸道、皮膚或消化道等不同途徑侵入人體。

當(dāng)汞進(jìn)入人體后，即集聚于肝、腎、大腦、心臟和骨髓等部位，造成神經(jīng)性中毒和深部組織病變，引起疲倦，頭暈、顫抖、牙齦出血、禿發(fā)、手腳麻痹、神經(jīng)衰弱等癥狀，甚至?xí)霈F(xiàn)精神混亂，進(jìn)而瘋狂痙攣致死。

有機(jī)汞還能進(jìn)入胎盤，使胎兒先天性汞中毒，或畸形，或癡呆。

汞的毒性是積累性的，往往要幾年或十幾年才能反應(yīng)出來。

食物鏈對汞有相當(dāng)大的富集能力。

如淡水魚和浮游植物對汞的富集倍數(shù)為一千，淡水無脊椎動物為十萬，海洋植物為一百，海洋動物為二十萬。

食用被汞污染的水產(chǎn)品，產(chǎn)生甲基汞中毒，關(guān)．頭暈，四肢末梢麻木，記憶力減退，神經(jīng)錯亂，甚至死亡，還影響孕婦胎兒畸形。

　　鉛：鉛的分子量是278，是一個重金屬元素，重金屬元素進(jìn)入人體內(nèi)會使體內(nèi)的蛋白質(zhì)發(fā)生變性，也就是使蛋白質(zhì)正常功能受到損壞，從而使人體不能發(fā)揮正常的功能。

食用含鉛食物，會影響酶及正常血紅素合成，影響神系統(tǒng)，鉛在骨骼及腎臟中積累，有潛在的長期影響。

　　鎘：鎘是一種毒性很大的重金屬，其化合物也大都屬毒性物質(zhì)。

震驚世界的日本“痛痛痛”就是因鎘污染而致。

含鎘的礦山廢水污染了河水及河兩岸的土壤、糧食、牧草、通過食物鏈進(jìn)入人體而慢慢積累，在腎臟和骨骼中。

會取代骨中鈣，使骨骼嚴(yán)重軟化，骨頭寸斷；鎘會引起胃臟功能失調(diào)，干擾人體和生物體內(nèi)鋅的酶系統(tǒng)，使鋅鎘比　　降低，而導(dǎo)致高血壓癥上升。

鎘毒性是潛在性的。

即使飲用水中鎘濃度低至0.1毫克/升，也能在人體(特別是婦女)組織中積聚，潛伏期可長達(dá)十至三十年，且早期不易覺察。

資料表明，人體內(nèi)鎘的生物學(xué)半衰期為20～40年。

鎘對人體組織和器官的毒害是多方面的，且治療極為困難。

因此，各國對工業(yè)排放“三廢”中的鎘都作了極嚴(yán)格的規(guī)定。

日本還規(guī)定，大米含鎘超過1毫克/公斤即為“鎘米”，禁止食用。

日本環(huán)境廳規(guī)定0.3ppm為大米中鎘濃度的最高正常含量。

由于鎘化合物具有程度不同的毒性，用任何方法從廢水中除鎘，只能改變其存在任何方法從廢水中除隔，只能改變其存在方式和轉(zhuǎn)移其存在的位置，并不能消除其毒性。

因此，鎘廢水的處理應(yīng)盡量與回收利用結(jié)合。

　　鉻：鉻是一種具有銀白色光澤的金屬，無毒，化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定，不銹鋼中便含有12%以上的鉻。

常見的鉻化合物有六價的鉻酐、重鉻酸鉀、重鉻酸鈉、鉻酸鉀、鉻酸鈉等；三價的三氧化二鉻(鉻綠、Cr2O3)；二價的氧化亞鉻。

鉻的化合物中以六價鉻毒性最強(qiáng)，三價鉻次之。

據(jù)研究表明，鉻是哺乳動物生命與健康所需的微量元素。

缺乏鉻可引起動脈粥樣硬化。

成人每天需500－700微克鉻，而在一般伙食中每天僅能提供50－100微克。

紅糖全谷類糙米、未精制的油、　　小米、胡蘿卜、豌豆含鉻較高。

鉻對植物生長有刺激作用，微量鉻可提高植物收獲量；但濃度稍高，又可抑制土壤內(nèi)有機(jī)物質(zhì)的硝化作用。

鉻酸、重鉻酸及其鹽類對人的粘模及皮膚有刺激和灼燒作用、并導(dǎo)致傷、接觸性皮炎。

這些化合物以蒸氣或粉塵方式進(jìn)入人體，均會引中鼻中隔穿孔、腸胃疾患、白血球下降、類似哮喘的肺部病變。

皮膚接觸鉻化物，可引起愈合極慢的“鉻瘡”，當(dāng)空氣中鉻酸酐的濃度達(dá)0.15～0.31毫克/立方米時就可使鼻中隔穿孔。

三價鉻還是一種蛋白凝聚劑。

有人認(rèn)為，六價鉻可誘發(fā)肺癌。

此外，六價鉻，特別是鉻酸對下水系統(tǒng)金屬管道有強(qiáng)文化館作用，濃度2為0.31mg/l的重鉻酸鈉即可腐蝕管道。

含3.4-17.3mg/l的三價鉻廢水灌田，就能使所有植物中毒。

鉻的污染主要由工業(yè)引起。

鉻的開采、冶煉、鉻鹽的制造、電鍍、金屬加工、制革、油　　漆、顏料、印染工業(yè)，都會有鉻化合物排出。

如制革工業(yè)通常處理一噸原皮，要排郵含鉻410mg/l的廢水50－60噸；若每天處理原皮十噸，則年排鉻72－86噸。

鉻進(jìn)入人體內(nèi)，分布于肝、腎中，出現(xiàn)肝炎和腎炎病理。

　　這些電池的組成物質(zhì)在電池使用過程中，被封存在電池殼內(nèi)部，并不會對環(huán)境造成影響。

但經(jīng)過長期機(jī)械磨損和腐蝕，使得內(nèi)部的重金屬和酸堿等泄露出來，進(jìn)入土壤或水源，就會通過各種途徑進(jìn)入人的食物鏈.生物從環(huán)境中攝取的重金屬可以經(jīng)過食物鏈的生物放大作用，逐級在較高級的生物中成千上萬地富積，然后經(jīng)過食物進(jìn)入人的身體，在某些器官中積蓄造成慢性中毒。

日本的水俁病就是汞中毒的典型案例