鉅大LARGE | 點擊量：12070次 | 2019年08月08日
電池的主要性能參數有哪些？
電池的主要性能參數有哪些？
額定容量在設計規定的條件（如溫度、放電率、終止電壓等）下，電池應能放出的最低容量，單位為安培小時,以符號C表示。容量受放電率的影響較大,所以常在字母C的右下角以阿拉伯數字標明放電率,如C20=50，表明在20時率下的容量為50安·小時。電池的理論容量可根據電池反應式中電極活性物質的用量和按法拉第定律計算的活性物質的電化學當量精確求出。由于電池中可能發生的副反應以及設計時的特殊需要，電池的實際容量往往低于理論容量。
額定電壓電池在常溫下的典型工作電壓，又稱標稱電壓。它是選用不同種類電池時的參考。電池的實際工作電壓隨不同使用條件而異。電池的開路電壓等于正、負電極的平衡電極電勢之差。它只與電極活性物質的種類有關，而與活性物質的數量無關。電池電壓本質上是直流電壓，但在某些特殊條件下，電極反應所引起的金屬晶體或某些成相膜的相變會造成電壓的微小波動，這種現象稱為噪聲。波動的幅度很小但頻率范圍很寬，故可與電路中自激噪聲相區別。
充放電速率有時率和倍率兩種表示法。時率是以充放電時間表示的充放電速率，數值上等于電池的額定容量(安·小時)除以規定的充放電電流（安）所得的小時數。倍率是充放電速率的另一種表示法，其數值為時率的倒數。原電池的放電速率是以經某一固定電阻放電到終止電壓的時間來表示。放電速率對電池性能的影響較大。
阻抗電池內具有很大的電極-電解質界面面積,故可將電池等效為一大電容與小電阻、電感的串聯回路。但實際情況復雜得多，尤其是電池的阻抗隨時間和直流電平而變化，所測得的阻抗只對具體的測量狀態有效。
壽命儲存壽命指從電池制成到開始使用之間允許存放的最長時間，以年為單位。包括儲存期和使用期在內的總期限稱電池的有效期。儲存電池的壽命有干儲存壽命和濕儲存壽命之分。循環壽命是蓄電池在滿足規定條件下所能達到的最大充放電循環次數。在規定循環壽命時必須同時規定充放電循環試驗的制度，包括充放電速率、放電深度和環境溫度范圍等。
自放電率電池在存放過程中電容量自行損失的速率。用單位儲存時間內自放電損失的容量占儲存前容量的百分數表示。
原電池經一次放電（連續或間歇）到電池容量耗盡后，不能再有效地用充電方法使其恢復到放電前狀態的電池。特點是攜帶方便、不需維護、可長期（幾個月甚至幾年）儲存或使用。原電池主要有鋅錳電池、鋅汞電池、鋅空氣電池、固體電解質電池和鋰電池等。鋅錳電池又分為干電池和堿性電池兩種。
鋅錳干電池制造最早而至今仍大量生產的原電池。有圓柱型和疊層型兩種結構。其特點是使用方便、價格低廉、原材料來源豐富、適合大量自動化生產。但放電電壓不夠平穩，容量受放電率影響較大。適于中小放電率和間歇放電使用。新型鋅錳干電池采用高濃度氯化鋅電解液、優良的二氧化錳粉和紙板漿層結構，使容量和壽命均提高一倍，并改善了密封性能。
堿性鋅錳電池以堿性電解質代替中性電解質的鋅錳電池。有圓柱型和鈕扣型兩種。這種電池的優點是容量大，電壓平穩，能大電流連續放電,可在低溫(-40℃)下工作。這種電池可在規定條件下充放電數十次。
鋅汞電池由美國S.羅賓發明，故又名羅賓電池。是最早發明的小型電池。有鈕扣型和圓柱型兩種。放電電壓平穩，可用作要求不太嚴格的電壓標準。缺點是低溫性能差（只能在0℃以上使用）,并且汞有毒。鋅汞電池已逐漸被其他系列的電池代替。
鋅空氣電池以空氣中的氧為正極活性物質，因此比容量大。有堿性和中性兩種系列，結構上又有濕式和干式兩種。濕式電池只有堿性一種,用NaOH為電解液,價格低廉，多制成大容量（100安·小時以上）固定型電池供鐵路信號用。干式電池則有堿性和中性兩種。中性空氣干電池原料豐富、價格低廉，但只能在小電流下工作。堿性空氣干電池可大電流放電，比能量大，連續放電比間歇放電性能好。所有的空氣干電池都受環境濕度影響，使用期短，可靠性差，不能在密封狀態下使用。
固體電解質電池以固體離子導體為電解質，分高溫、常溫兩類。高溫的有鈉硫電池，可大電流工作。常溫的有銀碘電池,電壓0.6伏，價格昂貴，尚未獲得應用。已使用的是鋰碘電池,電壓2.7伏。這種電池可靠性很高，可用于心臟起搏器。但這種電池放電電流只能達到微安級。
鋰電池以鋰為負極的電池。它是60年代以后發展起來的新型高能量電池。按所用電解質不同分為：①高溫熔融鹽鋰電池；②有機電解質鋰電池；③無機非水電解質鋰電池；④固體電解質鋰電池；⑤鋰水電池。鋰電池的優點是單體電池電壓高,比能量大,儲存壽命長（可達10年），高低溫性能好，可在-40～150℃使用。缺點是價格昂貴，另外電壓滯后和安全問題尚待改善。
蓄電池在部分或全部放電后能有效地用充電方法使其恢復到放電前狀態的電池。蓄電池的特點是可以重復利用，并能輸出較大電能。主要用途為汽車或飛機的起動電源，特種、煤礦車、工業叉車等的動力電源，電話交換機、照明、電力系統的應急電源，以及使用期較長的能源系統（如人造衛星、太陽能、風能等）的儲能電源。
鉛蓄電池最早發明而至今仍大量生產和應用的蓄電池。采用酸性電解質，原材料豐富，價格低，適用性好，但比能量低。采用低銻合金或鉛鈣合金板柵和優良的添加劑，并改進電池設計，已制成免維護鉛蓄電池和密封型鉛蓄電池。
鎘鎳蓄電池采用堿性電解質，有開口式、密封式和全密封式三種結構。按電極工藝分類，在壓成式、極板盒式、燒結式等。以燒結式性能最好，能高倍率放電且循環壽命最長。全密封電池可供衛星使用。若以活性鐵電極代替海綿鎘電極即構成鐵鎳蓄電池。鐵鎳蓄電池價格較低，但充電效率低而且自放電率大，采用新型燒結式鐵電極，性能已有所提高。
鋅銀蓄電池是蓄電池中比能量最高的一種，也可做成原電池和儲備電池。這種蓄電池分為高倍率(7倍率以上)、中倍率（3.5～7倍率）、低倍率(3.5倍率以下)三種。性能良好但壽命較短，而且價格昂貴，只能用于特殊場合。為滿足微電子器件的需要，已研制出一種鈕扣式結構電池，可供電子手表、袖珍計算器和其他微電子器件使用。
儲備電池有兩種激活方式，一種是將電解液和電極分開存放，使用前將電解液注入電池組而激活，如鎂海水電池、儲備式鉻酸電池和鋅銀電池等。另一種是用熔融鹽電解質，常溫時電解質不導電，使用前點燃加熱劑將電解質迅速熔化而激活，稱為熱電池。這種電池可用鈣、鎂或鋰合金為負極,KCl和LiCl的低共熔體為電解質,CaCrO4、pbSO4或V2O5等為正極,以鋯粉或鐵粉為加熱劑。采用全密封結構可長期儲存（10年以上）。儲備電池適于特殊用途。
標準電池最著名的是惠斯頓標準電池，分飽和型和非飽和型兩種。其標準電動勢為1.01864伏(20℃)。非飽和型的電壓溫度系數約為飽和型的1/4。
燃料電池研究燃料電池的最初目的是使天然燃料經電化學氧化而發電，以提高能量轉換效率，這個目的雖至今未獲成功，卻研制出可直接從特定燃料得到直流電流的燃料電池,如氫氧燃料電池,已用在航天器上。燃料電池按電解質不同分為：①離子交換膜電池；②石棉膜電池；③培根型電池（以濃KOH為電解質）。人們正在研究地面應用的燃料電池,以磷酸為電解質,空氣為氧化劑，燃料是天然碳氫化合物經重整和裂解后使用。此外還有肼燃料電池、甲醇燃料電池和高溫燃料電池，均處于實驗室研究階段。
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