1、电池基本知识培训第一讲主讲人：夏熙 老师,1 电池（Cell）与电池组（Battery） 电池是一种基本的电化学装置，能使化学能直接转化变为电能 电池组是由一个或多个电化学电池所构成，通过串并联排列，以提供所需的工作电压和电流。有的出版物将电池组认为是两个或多个电池组成。 2 电池的属性 电池是一种既古老又不断创新发展的产品。 电池是一种附属性产品 电池是一种常青藤式的产品 电池是一种既简单又复杂的专业，理论既明了，技术又复杂的多学科的交叉,电池概观,图1 可提携应用的电池性能的进展。,3 电池的要素和组成 电极阳极：电池内发生还原反应的电极称为阳极，即还原电极，向外路释出电子阴极：电池内发生
2、氧化反应的电极称为阴极，即氧化电极，自外电路接受电子负极：放电时电池负极是阳极；充电时负极是阴极正极：放电时电池正极是阴极；充电时正极是阳极隔膜：在同一电池中，防止不同极性的两个电极间电子接触而又能让离子渗透（离子传导）的隔离层或材料。,电解质溶液（电液）：在电池内正负极间提供离子传输作用的介质。,其他构件：,图2电池的组分,4 电池的分类： 成流机理 化学能 电能 原电池：当电池或电池组放出它全部电能后不得再充电并且 废弃的电池。 二次电池（蓄电池）：电池或电池组在放电后，与放电相反的方向通过电流能使之恢复其荷电态的电池。 储备电池：电池或电池组贮存时处于非活性态，使用时加入预先准备好的电液
3、，其他的电池组分，或者在热电池中加热使凝固态电解质熔融的电池。,燃料电池：活性物质不断自外部供给，而反应产物不断地自电池内移除的使化学能转变为电能的装置。 5 电池的设计与构造 (1)据的电极的构型图3 电池设计的典型构型 (2)根据电池和电池组的形状 （）扣式电池（Button Cell） 微型：公称容量1Ah(a) 直径（d）大，高度（h）小 dh(b) 币式电池（coin cell） dh,图3 电池设计的典型构型,图4 微型碱锰平板扣式电池,图5 卷绕阳极式Zn/HgO电池,图6 Zn/空 扣式电池,(a),(b),（）圆柱型电池(a) 芯型（bobbin）,(a),图7 leclan
4、che干电池，负极Zn筒在外，正极芯在内,图7 （b）,图8 碱锰电池，正极环在外，负极锌膏在内,图9 (a) leclanche反极式（inside out）电池,图9 （b） 反极式镁电池,图10 钟型铅酸电池剖视与部件分解图,(b)卷绕式 图11 密封 Ni/MH 电池,图12 Li/MoS2 电池,（）方型电池（a） 薄片式（Slim）,图13 薄平板密封铅酸电池部件分解图,图14 密封薄片式Ni/Cd 电池,(b)卷绕式矩形,(a),图15 卷绕式矩形锂离子电池示意图,(b),(C),图16 典型矩形铅酸电池和单元电池组（a）剖示图,（b）分解图,图 17开孔式烧结板Ni/Cd电池,
5、图 18密封矩形Ni/MH电池,（）双极式结构（bipolaz-plate ） 6 电池的基本参数 （1） 电压是电池体系的一种表征重要的参数 理论电压：是指定电池的标准电位，即电动势。是由组成电池活性物质类型决定的。 当电池发生反应时，自由能减小（-G0）做了电功，即在标准态时-G0=NFE0 E0=-G0/NF E0即标准电位（V），F为法拉第常数（96485C，或26.8AH） n为电池反应涉及的电子转移数。,实际电压：通常与理论电压十分接近 开路电压：（OCV Open circuit voltage）：开路时（无负载时）电池两极柱间的电压差。 闭路电压：（CCVClosed circ
6、uit voltage ）：放电时，在指定负荷下电池的电位或电压。（与I，SOC，放电历程有关） 工作电压：放电是电池的实际（典型）电压或电压范围。 公称电压：电池的特征工作电压或额定（Rated）电压，与平衡电位接近。 平均电压：放电时电压的平均值。,中点电压：放电时电池的满充态与截止电压间的中间电压。 截止电压：指定电池放电终止时的电压 (2) 容量 理论容量：由电池中的活性物质量决定的，用化学反应涉及的总电量来表示（库仑 C，或Ah）如：Zn +2MnO2 ZnOMn2O3 g/Ah 1.22 3.24 4.46g/Ah（0.224Ah/g 224Ah/kg）LiC6 + LiCOO2
7、LiCOO2 + C6 g/Ah 2.68 7.29 9.97g/Ah （0.1Ah/g 100Ah/kg）,实际容量：电池在指定放电条件下自满充电态下能放出的安时总量（AH） 有效容量：（avaiable capacity）或可利用容量：电池在规定放电率和其他指定放电或工作条件下能得到的总容量（Ah） 额定容量：（Rated Capacity）：在指定条件下（放电倍率、 截止电压、温度）电池能放出的总安时数，通常由厂家额定。 CAh= 0 t I (t)dt /Ah恒流 CAh=It/Ah (3)能量：电压与电量的乘积=VAh=Wh 理论能量：某电池体系可释放出的最大能量（Wh） 锂离子电池
8、（C/LiCoO2）：理论能量=4.1100=410Wh/kg,实际能量：在指定条件下，一个电池能放出的测得的电能量。CWh=0t E（t）I（t）dt 比能量：单位质量的能量（Wh/kg），一个电池输出能量与其质量之比。 能量密度：单位体积的能量（Wh/L） 图19 各种电池体系贮能能力的比较 表1 主体化学电源体系及其特性为什么实际能量、实际比能量比理论量少得多？,图19,图20 理论与实际比能量的比较,比能量的上限 (4)比功率：电池释放的功率与其质量之比（W/kg）图21 原电池（a）与二次电池的功率曲线功率密度：电池释放的功率与其体积之比（W/L） 比能量与比功率的关系：图22在不同连续放电负荷下，不同电池的性能比较图23 主要二次电池的比能量与比功率关系比较,图21(a)原电池（a）与二次电池的功率曲线,(b),图22在不同连续放电负荷下，不同电池的性能比较,图23主要二次电池的比能量与比功率关系比较,
