【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 1A rd()t/hI ( )C A hA??放 電 時(shí) 率 （ ）52 2022/5/31 四 .電池的容量和比容量 4 ? 放電倍率 (x):放電電流 (A)為電池額定容量 (A h)的倍數(shù) ? Id=x Cr ? 小時(shí)率和放電倍率互為倒數(shù) ? 例：額定容量 10 A h 1小時(shí)率放電 t， Id 10A，放電倍率 x為 1， 1倍率放電， 1C放電 5小時(shí)率放電 t， Id 2A， 放電倍率 x為 ， ， 10小時(shí)率放電 t， Id 1A， 放電倍率 x為 ， ， 低倍率放電 Id 1Cr 中倍率放電 Id =(1~3)Cr 高倍率放電 Id =(3~7)Cr 超高倍率放電 Id 7Cr 放電時(shí)率 放電倍率都是實(shí)際工作中常用的概念 放電容量和放電倍率有關(guān)，放電倍率越大，放電容量越小 rCt?dI1xt?53 2022/5/31 四 .電池的容量和比容量 5 ? 比容量 (specific capacity) ? 質(zhì)量比容量 (C’m mass specific capacity) ? 體積比容量 (C’v volumn specific capacity) 可以比較不同類(lèi)型 不同大小電池的容量 Cm?39。mCCV?39。vC54 2022/5/31 五 .電池的能量和比能量 1 ? 電池的能量 ? 一定條件下，對(duì)外作功所輸出的電能。 W h～ J ? 理論能量（ Wth）：假定放電時(shí)，維持電動(dòng)勢(shì) E，物質(zhì)全部參加反應(yīng)時(shí)給出的能量。 ? Wth＝ I t E ? = Cth E ? Wth＝－△ G＝ nFE ? 實(shí)際能量（ W） ? 電池在一定條件下放出的能量。 ? Wth＝ C Ea 55 2022/5/31 五 .電池的能量和比能量 2 ? 電池的比能量 ? 單位體積或單位質(zhì)量電池所給出的能量，能量密度， W h/m3 W h/kg ? W’v=W/V=C Ea/V 體積比能量 ? W’m=W/m=C Ea/m 質(zhì)量比能量 56 2022/5/31 六 .電池的功率和比功率 1 ? 電池的功率 ? 一定條件下，單位時(shí)間內(nèi)電池輸出的能量，單位 W或 kW。 ? 電池的比功率，單位體積或單位體積電池輸出的功率對(duì)外作功所輸出的電能，單位W/m3或 W /kg, kW/m3或 kW /kg 。 57 2022/5/31 六 .電池的功率和比功率 2 ? 理論功率 ? W=IEt ? P=W/t ? =IE ? 實(shí)際功率 ? P＝ IU對(duì)外功 ? ＝ I(EIRi) ? =IEI2Ri ? dP/dI=E2IRi ? 令 dP/dI=0 可求電池輸出最大功的條件 ? E2IRi=0 ? E＝ I(Ri+Re) Re外電阻 ? 2IRi ＝ I(Ri+Re) ? Ri ＝ Re 這時(shí) P有極值 ? d2P/dI2＝ 2Ri0 ? 說(shuō)明這是 P有極大值 P37 58 2022/5/31 六 .電池的功率和比功率 3 ? 電池的容量、能量、功率之間的關(guān)系 ? 比喻 水池 水池高度 放水管徑 ? 容量 A h SI C ? 能量 W h SI J ? 功率 W SI W ? 體積比容量 A h/m3 質(zhì)量比容量 A h/kg ? 體積比能量 W h/m3 質(zhì)量比能量 W h/kg ? 體積比功率 W/m3 質(zhì)量比功率 W/kg 59 2022/5/31 七 .庫(kù)侖效率和能量效率 ? 能量轉(zhuǎn)化效率為轉(zhuǎn)化的能量和消耗的能量的比值，為二次電池的參數(shù) ? 庫(kù)侖效率 ? 能量效率 ? UchargeUdischarge ? 能量效率 (qwh)庫(kù)侖效率 (qAh) ? 鎘鎳電池 qAh qWh ? 鋰離子電池 qAh ～ 1 qWh ～ 1 argch arg ed isch e?Ahqarg argargch arg e ch arg ech arg e Ahd is ch e d is ch ed is ch eQ UU qQ UU? ? ?Whq60 2022/5/31 八 .自放電和儲(chǔ)存性能 ? 自放電：在開(kāi)路時(shí)自動(dòng)放電的現(xiàn)象 ? 原因： ? Zn－ 2e →Zn 2+ ? 2H＋ ＋ 2e →H 2 腐蝕反應(yīng) ? 解決方案： 加入緩蝕劑 ? ? 自放電越小，儲(chǔ)存性能越好 ? 高功率功率電池自放電較大， 鎳氫電池自放電較大，鋰離子電池自放電較小 ? 防止辦法： 低溫 低濕 防止外短路 不加電解液 61 2022/5/31 九 .電池壽命 ? 電池壽命： ? 一次電池（原電池）：用來(lái)衡量電池給出額定容量的工作時(shí)間 ? 影響因素：放電倍率 自放電 ? 二次電池（蓄電池）：一次充放電，一個(gè)周期。在一定條件下，電池容量降低至某一較低水平（一般為理論容量的 80％），電池所經(jīng)歷的充放電循環(huán)次數(shù) ? 影響因素： ? ? 自放電 ? 62 2022/5/31 九 .各種電池比較 蓄電池性能比較 比能量 比功率 深循環(huán) 快速 電池 壽命 充電 價(jià)格 Wh/kg） （ W/kg) （次） （ h） （元 /Wh) 傳統(tǒng)免維護(hù)鉛酸蓄電池VRLA 33 150 150300 4 Cd/Ni鎘鎳電池 50 160 200400 6 MH/Ni鎳氫電池 75 180 200700 8 Liion鋰離子電池 100 100 500 15 Zn/Ni鋅空氣電池 200 100 200 4 2 超級(jí)電容器 5 700 100000 *備注頁(yè) 63 2022/5/31 九 .各種電池比較 見(jiàn) P37頁(yè)圖 25 64 2022/5/31 九 .各種電池比較 65 2022/5/31 Break END 202238 3nd Begin 2022315 4rd 下節(jié)課內(nèi)容偏少，需加幾個(gè)片子 66 2022/5/31 Review2 ? 電池容量 =負(fù)極容量 =正極容量 電池容量 = 負(fù)極容量 +正極容量 67 2022/5/31 Review3 ? 放電倍率（ x):放電電流 (A)為電池額定容量 (A h)的倍數(shù) ? Id=x Cr ? 例：額定容量 15 A h 放電時(shí)率 2 ， Id ? A，放電倍率 x為 ? Id 5A，放電時(shí)率 ? 放電倍率 x為 ? 放電倍率 x為 ,放電時(shí)率 ? Id ？ rCt?dI 1x t?68 2022/5/31 第二章 鋅錳電池－分類(lèi) 鋅錳電池 中性電解液（微酸性） 糊式干電池（普通型） 堿性電解液 銨型紙板干電池 一次堿性鋅錳電池 二次堿性鋅錳電池 薄膜電池（高容量） 鋅型紙板干電池（高功率） 69 2022/5/31 第二章 鋅錳電池－命名與型號(hào) R 圓柱形 Round F扁形 flat S 方形 square數(shù)字大小 R20 大號(hào)電池 R14 二號(hào)電池 R06 AA 5號(hào)電池 R03 AAA 7號(hào)電池 LR 堿性電池 C capacity高容量 P power 高功率 例如： R06P 70 2022/5/31 4 2 2) , (Zn NH Cl ZnCl M nO C? ? ?負(fù)極：鋅筒 正極：天然 MnO2 或電解 MnO2 隔膜：淀粉漿糊隔離層 +電解質(zhì) 開(kāi)路電壓： 通常 NH4Cl 導(dǎo)電能力強(qiáng)，缺點(diǎn)：冰點(diǎn)高，影響低溫性能，酸性強(qiáng)，電解液沿鋅筒上爬，容易造成鋅皮腐蝕 ZnCl2 間接參加電池反應(yīng)，可降低冰點(diǎn)，良好的吸濕性，可以保持電解液的水分，防止電液上爬 糊式鋅錳電池 71 2022/5/31 4 2 2) , (Zn NH Cl ZnCl M nO C? ? ?負(fù)極： 22Z n e Z n ???正極： 222 2 2 2 2M nO H O e M nO O H O H ?? ? ? ?電池反應(yīng)： 2 4 3 2 22 2 2 ( )Z n M nO NH Cl M nO O H Z n NH Cl? ? ? ?糊式鋅錳電池反應(yīng) 制備工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，隔離層太厚，比容量降低 72 2022/5/31 負(fù)極：鋅筒 正極：天然 MnO2 或電解 MnO2 隔膜：紙板漿層隔膜 電解質(zhì)：氯化銨 氯化鋅 紙板鋅錳電池 73 2022/5/31 22) , (Z n Z nC l Mn O C??負(fù)極： 22Z n e Z n ???正極： 228 8 8 8 8M nO H O e M nOOH OH ?? ? ? ?電池反應(yīng)： 2 2 2 2 24 8 9 8 4 5Z n MnO Z nC l H O MnOOH Z nC l Z nO H O? ? ? ? ? ? ?紙板鋅錳電池電池反應(yīng) 2 2 2 2 24 8 4 5Z n H O OH Z nC l Z nC l Z nO H O??? ? ? ? ? ?電解液參與反應(yīng)： 74 2022/5/31 ?兩種類(lèi)型電池的比較 銨型電池 Zn＋ 2NH4Cl＋ 2MnO2→Zn（ NH3） 2Cl2↓＋ 2 MnOOH 鋅型電池 4Zn＋ 9H2O＋ ZnCl2＋ 8MnO2 → 8MnOOH＋ ZnCl24 ZnO5 H2O 電液類(lèi)型 電導(dǎo)率／ S?m1 pH值 水蒸氣壓／ Pa Zn2＋ 離子狀態(tài) 氯化鋅型 氯化銨型 15 43 2933 2340 [Zn(H2O)]2+ [ZnCl4]2— 差異 氯化銨型 氯化鋅型 反應(yīng)式不同 無(wú)水生成和消耗 消耗大量的水 防漏性能好，不容易漏液 蒸氣壓 低 高 密封要求高 產(chǎn)物不同 Zn（ NH3） 2Cl2， 致密而堅(jiān)硬的沉淀 ZnCl24 ZnO5 H2O， 水泥效應(yīng) 小電流間放 大電流連放 鋅離子的存在形式 負(fù)離子 正離子 負(fù)極極化大 負(fù)極極化小 pH值 大 小 正極極化大 正極極化小 電液導(dǎo)電能力 好 不好 結(jié)論 小電流間放 大電流連放、防漏性能好 75 2022/5/31 紙板電池結(jié)構(gòu)示意圖 76 2022/5/31 紙帶 正極粉 碳棒 紙圈 封口膠 組合膠 漿層紙入筒 紙帶入筒 注蕊 插碳棒 上紙圈 注封口膠 上組合膠 卷邊封口 貯存 檢驗(yàn) 套商標(biāo) 加底 熱縮 組合熱縮 裝盒裝箱 入庫(kù) 紙板電池制作過(guò)程 77 2022/5/31 堿性鋅錳電池 ? 特點(diǎn) – 放電性能好： 容量高，可大電流連放，放電曲線平穩(wěn) 1. 正極全部采用電解錳； 2. 負(fù)極為多孔鋅電極 ； 3. 電解液 KOH溶液的導(dǎo)電能力好； 4. 反應(yīng)產(chǎn)物疏松且部分可溶 . 78 2022/5/31 – 低溫性能好： 可以在－ 40℃ 的溫度下工作 1. KOH水溶液的冰點(diǎn)低； 2. 兩極的極化較??； 3. 負(fù)極多孔鋅電極，防止了鋅電極的鈍化。 – 貯存性能好 – 目前需注意的問(wèn)題 防爬堿；需要強(qiáng)有力的防止自放電的措施，來(lái)取代汞。 79 2022/5/31 堿性鋅錳電池結(jié)構(gòu)圖 80 2022/5/31 鋼殼 成環(huán) 正集環(huán)入筒 涂封膠口 插隔膜管 加電液 儲(chǔ)存 在線測(cè)試 卷邊 扎線 插集流體 注鋅膏 吸電液 測(cè)試 貼標(biāo) 成品電池 堿性鋅錳電池制作過(guò)程 81 2022/5/31 二氧化錳概述 ? Manganese dioxide MnO2 ? 黑色無(wú)定形粉末，或黑色斜方晶體 ? 分類(lèi) ? 天然二氧