常见电池材料介绍
本帖最后由 刘沐 于 2015-3-9 20:27 编辑一、 一次性电池
1、普通锌锰电池
这是最传统的干电池，正极为石墨棒，负极为金属锌圆筒，电解质为糊状氯化铵之类物质，石墨周围有二氧化锰去极化剂。锌锰电池标称电压1.5伏，规格型号有R20（1号），R14（2号），R6（5号），R03（7号）几种。外包装多采用红色。现在除手电筒、老式手提录音机和早期电子钟还在用1号和2号电池外，其它用干电池的场合大多为5号（AA）、7号（AAA）电池。这种电池价格最低，但电容量也低（5号电池容量约500mAH）,不适合大电流放电，还容易漏液。只能用于小电流和间歇放电设备，一般可用于手电筒，收音机，门铃，遥控器，不带电机的电子玩具等。为了防止漏液，这类电池中的精品往往用铝壳或铁壳封装，廉价的只用塑料薄膜紧裹。由于漏出的液体腐蚀性很强，所以，对于那些用电量极低，但比较贵重的设备也最好不要用，或定时检查电池有无异常。注意这种电池如发现鼓胀就不宜再用。
2、高功率电池
也称高容量电池和锌锰纸版电池，正极负极的基本结构与锌锰电池相同，但电解质被吸入纸版中。标称电压1.5伏，规格型号为在锌锰电池的型号上加上后缀“P”，如5号电池R6P，7号电池R03P。高功率电池价格约是锌锰电池的2、3倍，容量在小电流放电时比糊式锌锰电池略大些，但大电流放电时就明显较长，号称有2、3倍的容量。但从消费者协会公布的实测数据看，其容量大得有限，有些品牌甚至不及优质糊式锌锰电池。但该电池有一优点就是不易漏液。由于其输出功率较高，故适用于大电流和连续工作场合。可用于随身听，电动玩具、胶片自动相机等。为了防止漏液损坏设备，在遥控器、电子门铃、石英电子钟等电池使用时间特长的设备中，用这种电池也很适宜。不过这种电池的单位时间电费费用，在小电流应用时，高于普通锌锰电池，而大电流应用时，又高于碱性锌锰电池，不太经济。
3、碱性锌锰电池
碱性电池的规格型号标识是在普通锌锰电池型号上加上前缀“L”，成为LR6、LR03。也有直接印有英文碱性“ALKALINE”的标识。碱性锌锰电池结构较为特别，中心用一根锌棒作为负极，外壳锌材是正极（和普通锌锰电池电极相反）。为了与一般电池一样使用，它把中心的负极引出线做得与普通锌锰电池一样的平坦。而外壳正极上，冲出一个类似石墨棒的铜帽，包装时再反过来即可。仔细观察可以发现负极与周围外壳之间有一条绝缘密封沟（类似南孚所谓的聚能环），而糊式锌锰电池和高功率电池的负极和侧边外壳是连体的。这可作为高功率电池假冒碱性电池的识别特征之一。第二个特征是碱性电池比较重。碱性电池标称电压也是1.5伏，容量约是普通电池的5～10倍，用于照相机闪光灯充电的瞬时特大电流工作状态，这可超过普通电池10倍。但价格只有高功率电池的2倍左右。由于碱性电池的大电流、大容量特性，使其为目前通用型一次性电池中最好的品种，可用于全自动相机，用5号电池的数码相机，随身听、随身看，电动玩具，剃须刀等场合。其外观与锌锰电池相同。
碱性电池一般认为是一次性电池，早期有过一种叫碱性充电电池，型号为R-LR6，大约可循环使用100次。现在的碱性电池也有称其为半充电池可能，但必须用低恒涓流充电，最大充电电流在160mA以下。过充电后易漏液，且漏出的液体腐蚀性很强，会损坏充电器。对于一般用户来说，认为碱性电池是一次性电池较正确，当然这并不妨碍谨慎的爱好者对其充电后再使用。碱性电池也有制成小扣式电池的，价格很低。但电压比氧化银类扣式电池略低，同体积电容量也只有其60%～70%，供出电流较大。这种扣式电池不能应用于指针式石英表。
4、积层电池
积层电池是锌锰电池的变形，每节电池象电蚊片那么一片。正极也是石墨和二氧化锰，负极为锌片，中间一层半糊状电解质，每片1.5伏。型号6F××，即有6片积层，总电压9伏，外加铁壳包装。早先有过不同尺寸，4片、6片、15片等等多种，但现在见得到的只有用于无线话筒，电子血压计或数字液晶万用表中。积层电池电压高，电流小，容量小，早期用于必须有较高电压才能工作的弱电流设备中。现在由于DC-DC芯片的普及，较高级些的这类设备也都改用1节5号电池供电，积层电池适用面日益萎缩。这种电池的最大放大电流只用几十毫安，平时只工作在毫安级。积层电池的正负极在一边，存放时要特别留意不可与金属物体，如硬币、金属钢笔等入置一起，以防短路。
5、锂金属电池（Lithium）
新型的锂电池有二大类，一类是一次性锂金属电池，另一类为锂离子电池。锂金属电池的负极为锂金属，正极有二氧化锰、二硫化铁等。标称电压因正极材料不同而有１.5V、2.8V和3V多种，国内常见的是用于高档全自动相机的3V型锂电池CR123A和CR2，以及直径为20mm的大扣式电池CR2016/ CR2025/ CR2032几种。锂金属电池的能量重量比特别大，高达900Wh/kg。故单位体积的电池容量特别大，一节用于全自动电子照相机的CR123A，以50%用闪光灯拍摄，可拍24卷胶卷。锂金属电池还可连续大电流、长时间供电，最大电流在2A以上。而自放电率仅1%～1.5%/月，保存性极好。虽然锂的活动性很强，但由于锂金属电池采用了自猝火电化学系统，正常使用时非常安全，不慎出现内外部短路、过度放电、过热或外力冲击时，都有一定的自身保护功能。但也请切记锂金属电池不是可充电电池，若强行充电，容易引起爆炸或起火。由于锂金属电池的大容量、大电流特点，现已被越来越多的便携式设备采用。如高档全自动照相机和采用通用电池的普及型数码相机，锂金属扣式被广泛用于高档计算器、电子辞典、电子特记本、语音报时钟表和照相机的第二电源中。
6、氧化银电池（银锌电池）
氧化银电池也称银锌电池，其正极为氧化银，阴极为锌材，电解质有氢氧化钠和氢氧化钾两种。标称电压都是1.55伏，电流微弱。氧化银电池都为小扣电池，常见的有6.8×2.1，7.9×3.6和11.6×3.0/4.2/5.4几种，容量分别为15，40,80/120/170mAH。扣式电池密封可靠，不漏液。但材质的密封处也会生锈，使用时要注意由于其体积小，供出电流小，这类扣式电池都是用于电子表，计算器，照相机，微型遥控器和声响玩具中。其中用氢氧化钠作电解质的电池内阻较大，输出电流较小，适用于小电流设备，如指针式石英表。用氢氧化钾作电解质的电池内阻小，输出电流略大些，可用于数字式电子表。扣式电池替换时，镊子只能夹持圆周边，若夹持上下面即造成电池短路。
7、过氧化银电池
将氧化银电池的正极改为过氧化银材料就为过氧化银电池，品质更好。标称电压也是1.55伏，容量比同体积氧化银电池高出30%～40%，除氧化银电池的适用范围外，还可用于有亮光和声响功能的电子表。
二、 充电电池
上述七种都是一次性电池，随着便携式电子设备的大量和长时间使用，一次性电池就是显得费用太高。故充电电池越来越受到产品开发厂商和用户的关注。充电电池除制造成通用型电池形式外，还被大量制成专用型充电电池。充电电池的特性比一次性电池更繁杂，除与一次性电池一样有正常常使用时的注意点外，还有充电特性要注意。不同种类的充电电池放电和充电特性多有不同，使用不当会大大缩短电池寿命。
充电电池的一些特殊指标如下：1、最终放电电压，也称放电终止电压，此电压以下就不能再放电，强行放电会加速损坏电池。这电压也是测定电池容量的结束点。2、额定容量，以5小时充满电的电池，放电至最终放电电压的电流和时间乘积。额定容量是“C”来表示，单位：mAh。3、充放电率，以C的比例来表示。若以容量数值电流放电，即称C率放电，即充放电率为0.1C率的电池,就可工作10小时。充电时：若效率100%，以1C率充电，只需用1小时；以0.5C率充电，需要2小时。4、涓流，0.1C率称为涓流，涓流充电时间较长，但对各种充电电池都比较安全。例如，某充电电池容量为1600mAh，充电效率为2/3，以0.5C率，即800mA恒流充电，需要3小时，以0.1C率（160mA）涓流充电，约15小时。5、最大充电电压，不会破坏电池内部保护机制的最大允许充电电压。6、最大充放电电流，具有过流保护机制的电池组，允许的最大充放电电流。下面介绍目前使用最广泛的三种充电干电池。
1、 镍镉电池（Ni—Cd）
镍镉电池是最早出现的干式充电电池，现技术成熟、价格低廉，售价仅碱性电池的三、四倍，实际使用相当于500节糊式锌锰电池，故使用费非常低。它的正极采用氢氧化镍，负极为氧化镉，电解质为氢氧化钾。额定电压1.2伏，出厂时为放电状态，初始电压不高于1.0伏。这是假冒充电电池或旧充电电池与新品的明显区别。满充电时的最大电压可达1.6V～1.8V，开始工作后，很快就回落在额定电压上。此后能保持很长时间的稳定电压值，到电量用完时，才迅速下跌。镍镉电池的最终放电电压为1.0 V。自放电率大，达25%～28%/月，不宜充满电保存。镍镉电池内阻极小，能提供特别大的放电电流，短路电流可达6A，并且放电电压稳定。反复充电次数大于500次。镍镉电池的能量重量比50Wh/Kg，能量体积比150Wh/L，是几种充电电池中最差的。由能量体积比不高，5号镍镉电池的容量只与糊式锌锰电池持平，约500mAh。镍镉电池应采用恒流充电，可大电流充电。由于电量充足后，若继续充电，电压反而会下降，故可用负电压增量（－△V）自动控制，结束充电.若充足后继续充电，电能将全部转化成热能，电池发热剧烈，温升可达（△T/△t）来自动结束充电。镍镉电池的一大优点为过充电的危险性不大，涓流充电的话，过充电对电池几乎没有影响。故可以用廉价的半波整流串电阻限流的定电压充电器充电，开始电流较大，此后逐步减小，不需具备定时或充足自动结束功能。稍好的可用大电充恒流快速充电方式，定时自动切断电源。由于具体电池电量不一定会全用光，新旧不同，充电效率也可能不同，定时结束充电不一定正确，但即使略有过充电也关系不大。镍镉电池的一大缺点是具有记忆效应，如果没有用完电就充电，或没有充足电就放电，电池就会记忆住这个电压，以后充放电就会停止在这里，使可用容量大大减小。所以，平常使用应以用光充足为原则，不随意充电。这就对旅游和野外使用会有所影响，可能突然出现电量用尽的情况。如已经出现记忆效应，如发现充电后使用时间很短，可用以下方法恢复：以涓流充足电量（宁过勿缺），然后以5小时率（5号电池约100 mA）放电，直至放到1.0V，如此反复3、5次，一般就能恢复正常。镍镉电池虽然额定电压只有1.2V，但由于其内阻小，路端电压与锌锰类一次性电池基本本相同，特别在大电流工作时，作用于负载上的电压更在其上。所以，凡是用1.5伏一次性性干电池的场合，都可以用1.2伏的镍镉电池，其中以大电流设备更为合适用。例如，全自动相机、随身听、录音机、电机玩具、遥控舰模、电动剃须刀具等场合，如电子钟、遥控器中，就不合适或不经济。一些早期的电子闪光灯或自动相机，注明禁使用镍镉电池，是因为担心镍镉电池提供的特大电流损坏闪光灯充电电路，后来的闪光灯一般不存在此问题。另外，由于镍镉电池的容量不大，故不宜用于长时间大电流设备，如液晶显示器、随身看、数码相机等。
2、镍氢电池（Ni—MH）
镍氢电池采用与镍镉电池相同的镍氧化物作为正极，储氢金属作为负极，碱液（主要为氢氧化钾作为电解液。镍氢电池额定电压也是1.2V，满充电时的最大电压可达1.6～1.8V，最终放电电压为1.0V。重复充电次数大于500次，自放电率20%。
镍氢电池是镍镉电池的后代产品，各方面性能都优于镍镉电池，放电最大电流可为3A。能量重量比60～80Wh/kg, 同样体积或同样重量可供出比镍镉电池大得多的能量，适合有重量体积要求的设备，例如，舰模和车模等。其单节5号电池的最大容量可达1700mAh。镍氢电池成本低，具有良好的快充性能，无记忆效应，无镉污染，温度使用范围广，安全性能好。温升迅速自动结束充电，故以温升加剧结束充电更为正确。其过充电后，能量也会变成热量散发掉，不过大电流过充电也会影响电池寿命。镍氢电池充电方式与镍镉电池基本相同，也为恒流充电，电压增量负斜率或由于负斜率特征没有镍镉电池明显。虽然镍氢电池被认为没有记忆效应，可以随时充电。但充电器若没有充满自动停止功能的话，也只能以涓流充电。因为大电流恒流充电无法正确估计时间，极易造成过充电。镍氢电池长期不用会出现休眠现象，容量大大降低，这时可按镍镉电池消除记忆效应同样的过程激活。鉴于镍氢电池的特点，它可用于各种普通电池使用的场合，其中包括长时间大电流和瞬态超大电流工作状态，如随身看、航模舰模、玩具赛车、电动工具和采用5号电池的数码相机。也可用于长期放电，但电流不大的场合，如无绳电话。其瞬态超大电流工作能力是更新型的锂离子充电电池都力不能及的。
3、锂离子电池（Li-ion）
锂离子电池是新型的充电电池，正极材料为含锂的金属氧化物（LiCoO2、LiNiO2、LiMn202等），负极材料为焦炭或石墨，电解质为有机液，新电池需充电化成。锂离子电池的额定电压为3.6V，满充电时的最大电压为4.1V～4.2V，最终放电电压硬碳型2.5～2.8V，石墨型3.0V。其能量重量比高达170Wh/Kg，是镍镉电池的三倍多，能量体积比300Wh/L，循环充电次数大于1000次，无记忆效应。内部还具有多种安全设置，能保护电池在不当使用时不至损坏。从上述指标就可以看出，锂离子电池的能量密度更大，同样体积可以供出更多的能量，使用寿命长，单节电池的工作电压高。另外，锂离子电池放电适用环境温度范围大，从-10℃～+60℃都能100%放完电，仅低温时略差些。而镍镉、镍氢电池恰好相反，只有15℃前后能完全放完电量，温度上升放电容量会下降，60℃时能放出50%的电量。另外，锂离子电池也能用于浅放电状态，浅放电时容量也不下降。自放电率较低，约10%/月。充电时几乎不发热，充电效率高。尽管锂离子电池在电池的指标特性上，几乎全部优于镍镉/镍氢电池，因而，很多介绍把其描述得似得似无缺点，实际上，它除价格昂贵外，仍有一些不足之处。第一、电池过充电或过放电容易使电池品质下降，甚至会发热发展到起火。第二、充电要求高。锂离子电池充电时要求先恒流后恒压，最后以最小充电电流结束充电。由于过充电有危险性，实验证明电池会被烧得变形，故锂离子电池必须用专门的带自动控制的充电器。第三、充满电的电池不宜放置在高温环境下，这会使电池品质下降。第四、由于电池有自动保护机制故不能进行超大电流放电，不能用于有重负载起动电机的设备中。当短路或出现超大电流时，电压立刻跌到1.0伏，自动保护。撤去负载后，不会自动恢复，需充电几秒钟才能正常。由于这些优点，锂离子充电电池都用于高档电子设备中，如手机、摄录放一体机、笔记本电脑、数码相机、PDA等。这些设备的锂离子电池都是量体裁衣的专用型，自身充放电电路有较好的自动控制能力，并另带特殊的充电器，以保证电池和设备安全工作。由于锂离子电池可以随充随用，除非用设备时间特长，一般不必再用脱机充电器充电，质量不高的脱机充电器会对电池产生不利影响。锂离子电池不能用于有短时特大电流的舰模、舰模和电动工具上，尽管航模、赛车动具有高能量重量比的要求。锂离子电池没有通用型电池，一般不会用错。但也有用镍氢、镍镉电池制成专用型电池形状冒充锂离子电池的，这时可用短路有无自动保护功能来识别。
【友情提示】：不管何种电池，即使是有绿色环保标志的，也都有污染。用完或损坏后都不应乱丢，请放入专门的回收箱中，让有关部门统一处理。
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