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電池
種類
鉛蓄電池
電解液為稀硫酸。兩極板均覆蓋有硫酸鉛。但充電後,正極處極板上硫酸鉛轉變成二氧化鉛,負極處硫酸鉛轉變成金屬鉛。放電時,則發生反方向的化學反應。
鉛蓄電池的電動勢約為2伏,常用串聯方式組成6伏或12伏的蓄電池組。電池放電時硫酸濃度減小。
鉛蓄電池的優點是放電時電動勢較穩定,缺點是比能量小。
鉛蓄電池的工作電壓平穩、造價較低,因而應用廣泛。。如用鉛鈣合金作板柵,能保證鉛蓄電池最小的浮充電流、減少添水量和延長其使用壽命。此外,開口式鉛蓄電池要逐步改為密封式,並發展防酸、防爆式和消氫式鉛蓄電池。
鐵鎳蓄電池
鉛蓄電池是一種酸性蓄電池,與之不同,鐵鎳蓄電池的電解液是鹼性的氫氧化鉀溶液,是一種鹼性蓄電池。其正極為氧化鎳,負極為鐵。
電壓約為1.3~1.4伏。其優點是輕便、壽命長、易保養,缺點是效率不高。
鎳鎘蓄電池
正極為氫氧化鎳,負極為鎘,電解液是氫氧化鉀溶液。
其優點是輕便、抗震、壽命長,常用於小型電子設備。
銀鋅蓄電池
正極為氧化銀,負極為鋅,電解液為氫氧化鉀溶液。
銀鋅蓄電池的容量大,能大電流放電,耐震,用作宇宙航行、人造衛星、火箭等的電源。充、放電次數可達約100~150次迴圈。其缺點是價格昂貴,使用壽命較短。
鋅汞電池
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),並且汞有毒。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,因此容量大。有鹼性和中性兩種系列,結構上又有濕式和幹式兩種。濕式電池只有鹼性一種,用NaOH為電解液,價格低廉,多製成大容量固定型電池供鐵路信號用。幹式電池則有鹼性和中性兩種。中性空氣乾電池原料豐富、價格低廉,但只能在小電流下工作。鹼性空氣乾電池可大電流放電,比能量大,連續放電比間歇放電性能好。所有的空氣乾電池都受環境濕度影響,可靠性差。
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。鋰碘電池,電壓2.7伏。這種電池可靠性很高,可用於心臟起搏器。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。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,另外電壓滯後和安全問題尚待改善。
糊式鋅-錳乾電池
由鋅筒、電糊層、二氧化錳正極、炭棒、銅帽等組成。最外面的一層是鋅筒,它既是電池的負極又兼作容器,在放電過程中它要被逐漸溶解;中央是一根起集流作用的碳棒;緊緊環繞著這根碳棒的是一種由深褐色的或黑色的二氧化錳粉與一種導電材料(石墨或乙炔黑)所構成的混合物,它與碳棒一起構成了電池的正極體,為避免水分蒸發,上部用石蠟或瀝青密封。
鹼性鋅-錳乾電池
其電解質由汞齊化的鋅粉、35%的氫氧化鉀溶液再加上一些鈉羧甲基纖維素經糊化而成。由於氫氧化鉀溶液的凝固點較低、內阻小,因此鹼性鋅-錳乾電池能在-20℃溫度下工作,並能大電流放電。鹼性鋅-錳乾電池可充放電迴圈40多次,但充電前不能進行深度放電(保留60%~70%的容量),並需嚴格控制充電電流和充電期終的電壓。
鹼性蓄電池
與同容量的鉛蓄電池相比,其體積小,壽命長,能大電流放電,但成本較高。鹼性蓄電池按極板活性材料分為鐵鎳、鎘鎳、鋅銀蓄電池等系列。以鎘鎳蓄電池為例,鹼性蓄電池的工作原理是:蓄電池極板的活性物質在充電後,正極板為氫氧化鎳〔Ni(OH)3〕,負極板為金屬鎘(Cd);而放電終止時,正極板轉變為氫氧化亞鎳〔Ni(OH2)〕,負極板轉變為氫氧化鎘〔Cd(OH)2〕,電解液多選用氫氧化鉀(KOH)溶液。
金屬-空氣電池
以空氣中的氧氣作為正極活性物質,金屬作為負極活性物質的一種高能電池。使用的金屬一般是鎂、鋁、鋅、鎘、鐵等;電解質為水溶液。
金屬-空氣電池具有較高的比能量,這是因為空氣不計算在電池的重量之內。鋅空氣電池是一種高性能中功率電池,並正向高功率電池的方向發展。由於金屬-空氣電池工作時要不斷地供應空氣,因此它不能在密封狀態或缺少空氣的環境中工作。此外,電池中的電解質溶液易受空氣濕度的影響而使電池性能下降;空氣中的氧會透過空氣電極並擴散到金屬電極上,形成腐蝕電池引起自放電。
封裝形式
一般 1.2 / 1.5 v 的電池有以下四種封裝形式﹕
AAA 是直徑 10mm ,高 45mm 的封裝形式;AA 是直徑 15mm ,高 50mm 的封裝形式;C 是直徑 25mm ,高 50mm 的封裝形式;D 是直徑 33mm ,高 60mm 的封裝形式。
四種封裝形式的電容量有分別,電壓沒有分別。