電池有哪些基本的分類？
來(lái)源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-10-12 14:46
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電池的種類很多，常用電池主要是干電池、蓄電池，以及體積小的微型電池。此外，還有金屬-空氣電池、燃料電池以及其他能量轉(zhuǎn)換電池如太陽(yáng)電池、溫差電池、核電池等。
干電池
常用的一種是碳－鋅干電池（圖3）。負(fù)極是鋅做的圓筒，內(nèi)有氯化銨作為電解質(zhì)，少量氯化鋅、惰性填料及水調(diào)成的糊狀電解質(zhì)，正極是四周裹以摻有二氧化錳的糊狀電解質(zhì)的一根碳棒。電極反應(yīng)是：負(fù)極處鋅原子成為鋅離子（Zn++），釋出電子，正極處銨離子(NH嬃)得到電子而成為氨氣與氫氣。用二氧化錳驅(qū)除氫氣以消除極化。電動(dòng)勢(shì)約為1.5伏。
蓄電池
種類很多，共同的特點(diǎn)是可以經(jīng)歷多次充電、放電循環(huán)，反復(fù)使用。
鉛蓄電池
最為常用，其極板是用鉛合金制成的格柵，電解液為稀硫酸。兩極板均覆蓋有硫酸鉛。但充電后，正極處極板上硫酸鉛轉(zhuǎn)變成二氧化鉛，負(fù)極處硫酸鉛轉(zhuǎn)變成金屬鉛。放電時(shí)，則發(fā)生反方向的化學(xué)反應(yīng)。
鉛蓄電池的電動(dòng)勢(shì)約為2伏，常用串聯(lián)方式組成6伏或12伏的蓄電池組。電池放電時(shí)硫酸濃度減小，可用測(cè)電解液比重的方法來(lái)判斷蓄電池是否需要充電或者充電過(guò)程是否可以結(jié)束。
燃料電池
一種把燃料在燃燒過(guò)程中釋放的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。與蓄電池不同之處，是它可以從外部分別向兩個(gè)電極區(qū)域連續(xù)地補(bǔ)充燃料和氧化劑而不需要充電。燃料電池由燃料（例如氫、甲烷等）、氧化劑（例如氧和空氣等）、電極和電解液等四部分構(gòu)成。其電極具有催化性能，且是多孔結(jié)構(gòu)的，以保證較大的活性面積。工作時(shí)將燃料通入負(fù)極，氧化劑通入正極，它們各自在電極的催化下進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)以獲得電能。
燃料電池把燃燒反應(yīng)所放出的能量直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，所以它的能量利用率高，約等于熱機(jī)效率的2倍以上。此外它還有下述優(yōu)點(diǎn)：①設(shè)備輕巧；②不發(fā)噪音，很少污染；③可連續(xù)運(yùn)行；④單位重量輸出電能高等。因此，它已在宇宙航行中得到應(yīng)用，在軍用與民用的各個(gè)領(lǐng)域中已展現(xiàn)廣泛應(yīng)用的前景。
太陽(yáng)電池
把太陽(yáng)光的能量轉(zhuǎn)換為電能的裝置。當(dāng)日光照射時(shí)，產(chǎn)生端電壓，得到電流，用于人造衛(wèi)星、宇宙飛船中的太陽(yáng)電池是半導(dǎo)體制成的（常用硅光電池）。日光照射太陽(yáng)電池表面時(shí)，半導(dǎo)體PN結(jié)的兩側(cè)形成電位差。其效率在百分之十以上，典型的輸出功率是5～10毫瓦每平方厘米（結(jié)面積）。
溫差電池
兩種金屬接成閉合電路，并在兩接頭處保持不同溫度時(shí)，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，即溫差電動(dòng)勢(shì)，這叫做塞貝克效應(yīng)（見(jiàn)溫差電現(xiàn)象），這種裝置叫做溫差電偶或熱電偶。金屬溫差電偶產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)較小，常用來(lái)測(cè)量溫度差。但將溫差電偶串聯(lián)成溫差電堆時(shí)，也可作為小功率的電源，這叫做溫差電池。用半導(dǎo)體材料制成的溫差電池，溫差電效應(yīng)較強(qiáng)。
核電池
把核能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置(目前的核發(fā)電裝置是利用核裂變能量使蒸汽受熱以推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，還不能將核裂變過(guò)程中釋放的核能直接轉(zhuǎn)換成電能）。通常的核電池包括輻射β射線（高速電子流）的放射性源（例如鍶-90），收集這些電子的集電器，以及電子由放射性源到集電器所通過(guò)的絕緣體三部分。放射性源一端因失去負(fù)電成為正極，集電器一端得到負(fù)電成為負(fù)極。在放射性源與集電器兩端的電極之間形成電位差。這種核電池可產(chǎn)生高電壓，但電流很小。它用于人造衛(wèi)星及探測(cè)飛船中，可長(zhǎng)期使用。
原電池
經(jīng)一次放電（連續(xù)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(fù)到放電前狀態(tài)的電池。特點(diǎn)是攜帶方便、不需維護(hù)、可長(zhǎng)期（幾個(gè)月甚至幾年）儲(chǔ)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(zhì)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(chǎn)的原電池。有圓柱型和疊層型兩種結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是使用方便、價(jià)格低廉、原材料來(lái)源豐富、適合大量自動(dòng)化生產(chǎn)。但放電電壓不夠平穩(wěn)，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(yōu)良的二氧化錳粉和紙板漿層結(jié)構(gòu)，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(zhì)代替中性電解質(zhì)的鋅錳電池。有圓柱型和鈕扣型兩種。這種電池的優(yōu)點(diǎn)是容量大，電壓平穩(wěn)，能大電流連續(xù)放電，可在低溫(-40℃)下工作。這種電池可在規(guī)定條件下充放電數(shù)十次。
鋅汞電池
由美國(guó)S.羅賓發(fā)明，故又名羅賓電池。是最早發(fā)明的小型電池。有鈕扣型和圓柱型兩種。放電電壓平穩(wěn)，可用作要求不太嚴(yán)格的電壓標(biāo)準(zhǔn)。缺點(diǎn)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(zhì)，因此比容量大。有堿性和中性兩種系列，結(jié)構(gòu)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(jià)格低廉，多制成大容量（100安·小時(shí)以上）固定型電池供鐵路信號(hào)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(jià)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(xù)放電比間歇放電性能好。所有的空氣干電池都受環(huán)境濕度影響，使用期短，可靠性差，不能在密封狀態(tài)下使用。
干電池
常用的一種是碳－鋅干電池（圖3）。負(fù)極是鋅做的圓筒，內(nèi)有氯化銨作為電解質(zhì)，少量氯化鋅、惰性填料及水調(diào)成的糊狀電解質(zhì)，正極是四周裹以摻有二氧化錳的糊狀電解質(zhì)的一根碳棒。電極反應(yīng)是：負(fù)極處鋅原子成為鋅離子（Zn++），釋出電子，正極處銨離子(NH嬃)得到電子而成為氨氣與氫氣。用二氧化錳驅(qū)除氫氣以消除極化。電動(dòng)勢(shì)約為1.5伏。
蓄電池
種類很多，共同的特點(diǎn)是可以經(jīng)歷多次充電、放電循環(huán)，反復(fù)使用。
鉛蓄電池
最為常用，其極板是用鉛合金制成的格柵，電解液為稀硫酸。兩極板均覆蓋有硫酸鉛。但充電后，正極處極板上硫酸鉛轉(zhuǎn)變成二氧化鉛，負(fù)極處硫酸鉛轉(zhuǎn)變成金屬鉛。放電時(shí)，則發(fā)生反方向的化學(xué)反應(yīng)。
鉛蓄電池的電動(dòng)勢(shì)約為2伏，常用串聯(lián)方式組成6伏或12伏的蓄電池組。電池放電時(shí)硫酸濃度減小，可用測(cè)電解液比重的方法來(lái)判斷蓄電池是否需要充電或者充電過(guò)程是否可以結(jié)束。
燃料電池
一種把燃料在燃燒過(guò)程中釋放的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置。與蓄電池不同之處，是它可以從外部分別向兩個(gè)電極區(qū)域連續(xù)地補(bǔ)充燃料和氧化劑而不需要充電。燃料電池由燃料（例如氫、甲烷等）、氧化劑（例如氧和空氣等）、電極和電解液等四部分構(gòu)成。其電極具有催化性能，且是多孔結(jié)構(gòu)的，以保證較大的活性面積。工作時(shí)將燃料通入負(fù)極，氧化劑通入正極，它們各自在電極的催化下進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)以獲得電能。
燃料電池把燃燒反應(yīng)所放出的能量直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，所以它的能量利用率高，約等于熱機(jī)效率的2倍以上。此外它還有下述優(yōu)點(diǎn)：①設(shè)備輕巧；②不發(fā)噪音，很少污染；③可連續(xù)運(yùn)行；④單位重量輸出電能高等。因此，它已在宇宙航行中得到應(yīng)用，在軍用與民用的各個(gè)領(lǐng)域中已展現(xiàn)廣泛應(yīng)用的前景。
太陽(yáng)電池
把太陽(yáng)光的能量轉(zhuǎn)換為電能的裝置。當(dāng)日光照射時(shí)，產(chǎn)生端電壓，得到電流，用于人造衛(wèi)星、宇宙飛船中的太陽(yáng)電池是半導(dǎo)體制成的（常用硅光電池）。日光照射太陽(yáng)電池表面時(shí)，半導(dǎo)體PN結(jié)的兩側(cè)形成電位差。其效率在百分之十以上，典型的輸出功率是5～10毫瓦每平方厘米（結(jié)面積）。
溫差電池
兩種金屬接成閉合電路，并在兩接頭處保持不同溫度時(shí)，產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)，即溫差電動(dòng)勢(shì)，這叫做塞貝克效應(yīng)（見(jiàn)溫差電現(xiàn)象），這種裝置叫做溫差電偶或熱電偶。金屬溫差電偶產(chǎn)生的溫差電動(dòng)勢(shì)較小，常用來(lái)測(cè)量溫度差。但將溫差電偶串聯(lián)成溫差電堆時(shí)，也可作為小功率的電源，這叫做溫差電池。用半導(dǎo)體材料制成的溫差電池，溫差電效應(yīng)較強(qiáng)。
核電池
把核能直接轉(zhuǎn)換成電能的裝置(目前的核發(fā)電裝置是利用核裂變能量使蒸汽受熱以推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，還不能將核裂變過(guò)程中釋放的核能直接轉(zhuǎn)換成電能）。通常的核電池包括輻射β射線（高速電子流）的放射性源（例如鍶-90），收集這些電子的集電器，以及電子由放射性源到集電器所通過(guò)的絕緣體三部分。放射性源一端因失去負(fù)電成為正極，集電器一端得到負(fù)電成為負(fù)極。在放射性源與集電器兩端的電極之間形成電位差。這種核電池可產(chǎn)生高電壓，但電流很小。它用于人造衛(wèi)星及探測(cè)飛船中，可長(zhǎng)期使用。
原電池
經(jīng)一次放電（連續(xù)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(fù)到放電前狀態(tài)的電池。特點(diǎn)是攜帶方便、不需維護(hù)、可長(zhǎng)期（幾個(gè)月甚至幾年）儲(chǔ)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(zhì)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(chǎn)的原電池。有圓柱型和疊層型兩種結(jié)構(gòu)。其特點(diǎn)是使用方便、價(jià)格低廉、原材料來(lái)源豐富、適合大量自動(dòng)化生產(chǎn)。但放電電壓不夠平穩(wěn)，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(yōu)良的二氧化錳粉和紙板漿層結(jié)構(gòu)，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(zhì)代替中性電解質(zhì)的鋅錳電池。有圓柱型和鈕扣型兩種。這種電池的優(yōu)點(diǎn)是容量大，電壓平穩(wěn)，能大電流連續(xù)放電，可在低溫(-40℃)下工作。這種電池可在規(guī)定條件下充放電數(shù)十次。
鋅汞電池
由美國(guó)S.羅賓發(fā)明，故又名羅賓電池。是最早發(fā)明的小型電池。有鈕扣型和圓柱型兩種。放電電壓平穩(wěn)，可用作要求不太嚴(yán)格的電壓標(biāo)準(zhǔn)。缺點(diǎn)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(zhì)，因此比容量大。有堿性和中性兩種系列，結(jié)構(gòu)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(jià)格低廉，多制成大容量（100安·小時(shí)以上）固定型電池供鐵路信號(hào)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(jià)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(xù)放電比間歇放電性能好。所有的空氣干電池都受環(huán)境濕度影響，使用期短，可靠性差，不能在密封狀態(tài)下使用。
