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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：电池内发生氧化应的电极
2、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，其他的
3、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 leclanche干电池，负极Z
4、n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,图 18密封矩形Ni/MH电池,（
5、）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/NFE0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 circuit voltage）：放电时，在指定负 荷下电池的
6、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 ZnOMn2O3g/Ah 1.22 3.24 4.46g/Ah（0.224Ah/g 224Ah/kg）LiC6+LiCOO2 LiCOO2+C6g/Ah 2.68 7.29 9.97g/Ah（0.1
7、Ah/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（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
8、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,
