电池的首要功能参数有哪些?
电池的首要功能包含额外容量、额外电压、充放电速率、阻抗、寿数和自放电率。
额外容量 在规划规则的条件(如温度、放电率、停止电压等)下,电池应能放出的最低容量,单位为安培小时,以符号C 标明。容量受放电率的影响较大,所以常在字母C的右下角以阿拉伯数字标明放电率,如C20=50,标明在 20时率下的容量为50安·小时。电池的理论容量可根据电池反响式中电极活性物质的用量和按法拉第规律核算的活性物质的电化学当量准确求出。因为电池中可能发生的副反响以及规划时的特别需求,电池的实践容量往往低于理论容量。
额外电压 电池在常温下的典型作业电压,又称标称电压。它是选用不同品种电池时的参阅。电池的实践作业电压随不同运用条件而异。电池的开路电压等于正、负电极的平衡电极电势之差。它只与电极活性物质的品种有关,而与活性物质的数量无关。电池电压本质上是直流电压,但在某些特别条件下,电极反响所引起的金属晶体或某些成相膜的相变会形成电压的细小动摇,这种现象称为噪声。动摇的起伏很小但频率规模很宽,故可与电路中自激噪声相差异。
充放电速率 有时率和倍率两种标明法。时率是以充放电时刻标明的充放电速率,数值上等于电池的额外容量 (安·小时)除以规则的充放电电流(安)所得的小时数。倍率是充放电速率的另一种标明法,其数值为时率的倒数。原电池的放电速率是以经某一固定电阻放电到停止电压的时刻来标明。放电速率对电池功能的影响较大。
阻抗 电池内具有很大的电极-电解质界面面积,故可将电池等效为一大电容与小电阻、电感的串联回路。但实践情况复杂得多,尤其是电池的阻抗随时刻和直流电平而改变,所测得的阻抗只对详细的丈量状况有用。
寿数 贮存寿数指从电池制成到开始运用之间答应寄存的最长时刻,以年为单位。包含贮存期和运用期在内的总期限称电池的有用期。贮存电池的寿数有干贮存寿数和湿贮存寿数之分。循环寿数是蓄电池在满意规则条件下所能到达的最大充放电循环次数。在规则循环寿数时有必要一起规则充放电循环实验的准则,包含充放电速率、放电深度和环境温度规模等。
自放电率 电池在寄存过程中电容量自行丢失的速率。用单位贮存时刻内自放电丢失的容量占贮存前容量的百分数标明。
原电池 经一次放电(接连或间歇)到电池容量耗尽后,不能再有用地用充电办法使其康复到放电前状况的电池。特点是携带方便、不需保护、可长时间(几个月乃至几年)贮存或运用。原电池首要有锌锰电池、锌汞电池、锌空气电池、固体电解质电池和锂电池等。锌锰电池又分为干电池和碱性电池两种。
锌锰干电池 制作最早而至今仍很多出产的原电池。有圆柱型和叠层型两种结构。其特点是运用方便、价格低廉、原材料来历丰厚、合适很多自动化出产。但放电电压不行平稳,容量受放电率影响较大。适于中小放电率和间歇放电运用。新式锌锰干电池选用高浓度氯化锌电解液、优秀的二氧化锰粉和纸板浆层结构,使容量和寿数均进步一倍,并改善了密封功能。
碱性锌锰电池 以碱性电解质替代中性电解质的锌锰电池。有圆柱型和钮扣型两种。这种电池的长处是容量大,电压平稳,能大电流接连放电,可在低温(-40℃)下作业。这种电池可在规则条件下充放电数十次。
锌汞电池 由美国S.罗宾创造,故又名罗宾电池。是最早创造的小型电池。有钮扣型和圆柱型两种。放电电压平稳,可用作要求不太严厉的电压规范。缺陷是低温功能差(只能在0℃以上运用),并且汞有毒。锌汞电池已逐步被其他系列的电池替代。
锌空气电池 以空气中的氧为正极活性物质,因而比容量大。有碱性和中性两种系列,结构上又有湿式和干式两种。湿式电池只要碱性一种,用NaOH为电解液,价格低廉,多制成大容量(100安·小时以上)固定型电池供铁路信号用。干式电池则有碱性和中性两种。中性空气干电池质料丰厚、价格低廉,但只能在小电流下作业。碱性空气干电池可大电流放电,比能量大,接连放电比间歇放电功能好。一切的空气干电池都受环境湿度影响,运用期短,可靠性差,不能在密封状况下运用。
固体电解质电池 以固体离子导体为电解质,分高温、常温两类。高温的有钠硫电池,可大电流作业。常温的有银碘电池,电压0.6伏,价格昂贵,没有取得运用。已运用的是锂碘电池,电压2.7伏。这种电池可靠性很高,可用于心脏起搏器。但这种电池放电电流只能到达微安级。
锂电池 以锂为负极的电池。它是60年代今后发展起来的新式高能量电池。按所用电解质不同分为:①高温熔融盐锂电池;②有机电解质锂电池;③无机非水电解质锂电池;④固体电解质锂电池;⑤锂水电池。锂电池的长处是单体电池电压高,比能量大,贮存寿数长(可达10年),高低温功能好,可在-40~150℃运用。缺陷是价格昂贵,别的电压滞后和安全问题尚待改善。
蓄电池 在部分或悉数放电后能有用地用充电办法使其康复到放电前状况的电池。蓄电池的特点是能够重复运用,并能输出较大电能。首要用处为轿车或飞机的起动电源,潜艇、煤矿车、工业叉车等的动力电源,电话交换机、照明、电力体系的应急电源,以及运用期较长的动力体系(如人造卫星、太阳能、风能等)的储能电源。
铅蓄电池 最早创造而至今仍很多出产和运用的蓄电池。选用酸性电解质,原材料丰厚,价格低,适用性好,但比能量低。选用低锑合金或铅钙合金板栅和优秀的添加剂,并改善电池规划,已制成免保护铅蓄电池和密封型铅蓄电池。
镉镍蓄电池 选用碱性电解质,有开口式、密封式和全密封式三种结构。按电极工艺分类,在压成式、极板盒式、烧结式等。以烧结式功能最好,能高倍率放电且循环寿数最长。全密封电池可供卫星运用。若以活性铁电极替代海绵镉电极即构成铁镍蓄电池。铁镍蓄电池价格较低,但充电功率低并且自放电率大,选用新式烧结式铁电极,功能已有所进步。
锌银蓄电池 是蓄电池中比能量最高的一种,也可做成原电池和储藏电池。这种蓄电池分为高倍率(7倍率以上)、中倍率(3.5~7倍率)、低倍率(3.5倍率以下)三种。功能杰出但寿数较短,并且价格昂贵,只能用于特别场合。为满意微电子器材的需求,已研制出一种钮扣式结构电池,可供电子手表、袖珍核算器和其他微电子器材运用。
储藏电池 有两种激活方法,一种是将电解液和电极分隔寄存,运用前将电解液注入电池组而激活,如镁海水电池、储藏式铬酸电池和锌银电池等。另一种是用熔融盐电解质,常温时电解质不导电,运用前点着加热剂将电解质敏捷熔化而激活,称为热电池。这种电池可用钙、镁或锂合金为负极,KCl和LiCl的低共熔体为电解质,CaCrO4、PbSO4或V2O5等为正极,以锆粉或铁粉为加热剂。选用全密封结构可长时间贮存(10年以上)。储藏电池适于特别用处。
规范电池 最著名的是惠斯顿规范电池,分饱满型和非饱满型两种。其规范电动势为 1.01864伏(20℃)。非饱满型的电压温度系数约为饱满型的1/4。
燃料电池 研讨燃料电池的开始意图是使天然燃料经电化学氧化而发电,以进步能量转化功率,这个意图虽至今未获成功,却研制出可直接从特定燃料得到直流电流的燃料电池,如氢氧燃料电池,已用在航天器上。燃料电池按电解质不同分为:①离子交换膜电池;②石棉膜电池;③培根型电池(以浓 KOH为电解质)。人们正在研讨地上运用的燃料电池,以磷酸为电解质,空气为氧化剂,燃料是天然碳氢化合物经重整和裂解后运用。此外还有肼燃料电池、甲醇燃料电池和高温燃料电池,均处于实验室研讨阶段。