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电池术语表
最近发现很多人对于电池的专业术语存在一些误解,因此笔者在这里将这些术语整理出来,希望能够帮助大家正确的理解,避免一些认知误区。
原电池
顾名思义,一次性电池是一次性使用,当电池内的化学能转化成电能提供电力后,无法通过充电或其他方式补充原有的电能,因此完全放电后无法再次使用,这是因为电化学反应不可逆。市面上常见的干电池、碳锌电池、碱性电池、汞电池、锌空气电池等都是一次性电池。不同类型的一次性电池,使用方式不同,但都限于一次性使用。在制造上,许多类型电池使用过程中所用的原材料及工艺所用的材料均具有污染性,对环境及人体影响相当大。
二次电池
二次电池是可重复使用的电池,可以不断充电和放电。二次电池也是将化学能转化为电能,但可以再次充电,将电能重新转化成化学能,使电池可以再次使用。其可使用的次数随材料和设计的不同而不同。市场上常见的二次电池类型有铅酸电池、胶体电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、锂离子聚合物电池和磷酸铁锂电池。不同类型的二次电池由于其额定电压、额定容量、工作温度、安全性等不同,用途也不同。在制造过程中,许多类型电池所用的原材料和工艺过程中使用的材料都是有污染的,对环境和人体有相当大的影响。
碳锌电池
碳锌电池又称碳锌干电池、碳电池、碳电池,外壳由锌制成,可作为电池容器,也可作为负极。碳锌电池是由液体电池发展而来,传统或一般型以氯化铵为电解液;电池通常是以氯化锌为电解液的碳锌电池,是一般使用的廉价电池的改良版。电池正极主要由粉状二氧化锰和碳组成,电解液是将氯化锌和氯化铵溶解于水中形成的糊状溶液。碳锌电池是最便宜的一次电池,因此成为许多厂商的首选,因为这些厂商所销售的设备往往需要配备电池。锌碳电池可用于遥控器、手电筒、玩具或晶体管收音机等小功率设备。这种电池正极的碳棒和二氧化锰中混入的碳只负责引出电流,不参与反应。二氧化锰中的锰实际上参与了还原反应,在正极提供正电,因此又称为锰锌电池、锌锰电池或锌二氧化锰电池,也简称锰干电池。碳锌电池的电压为1.5V。
锌空气电池
锌空气电池是一种特殊的电池,负极由锌合金制成,正极材料是空气中的氧气,在储存时一般保持密封,因此基本不存在自放电现象,又称锌氧电池,有时也称锌空气电池。由于锌空气电池含有高浓度的电解液(氢氧化钾碱性强,有腐蚀性),一旦发生漏液,就会腐蚀电池附近的零部件,而这种腐蚀可能是不可修复的,甚至是致命的。由于电池上有孔洞,且电池激活后存放时间较短,因此锌空气电池更容易发生电池漏液。使用锌空气电池时,要及时更换电量耗尽的电池,经常检查电池状况,长期不使用时应取出电池。锌空气电池的电压为1.4V。
铅酸电池
铅酸电池又称铅蓄电池,是电池的一种,其电极主要由铅制成,电解液为硫酸溶液。一般分为开放式电池和阀控式电池两种,前者需定期注酸维护,后者为免维护电池。该电池的原理是将化学能与直流电能相互转化,放电、充电后又可恢复,从而达到重复使用的效果。铅酸电池的电压为2V。
胶体电池
胶体电池是铅酸电池的一个发展类别,最简单的方法是在硫酸中加入胶凝剂,使硫酸电解液变成凝胶状态,电解质为凝胶状态的电池通常称为胶体电池。将电解液改为凝胶状态,例如非胶化的水性胶体从电化学分类结构和特性角度都属于胶体电池。再如板栅中附有聚合物材料,俗称陶瓷板栅,这也可以看作是胶体电池的应用特征。胶体电池与传统铅酸电池的区别,从最初对电解质凝胶化的认识,发展到对电解质基本结构的电化学性能研究的进一步发展,以及板栅和活性材料的应用和推广。胶体电池的放电曲线平直,能量比比传统铅酸电池大20%以上,寿命一般是传统铅酸电池的两倍左右,高低温特性要好得多。胶体电池的电压为2V。
镍镉电池
镍镉电池(简称NiCd)是利用氢氧化镍(NiOH)和金属镉(Cd)作为化学物质来发电的。镍镉电池相对于其他类型的电池,优点是:重量小,能储存一定的能量,充电效率高,放电时端电压变化小,内阻小,对充电环境要求不高。镍镉电池的缺点是记忆效应和镉的重金属污染。镍镉电池的电压为1.2V。
镍氢电池
镍氢电池(NiMH)是镍镉电池(NiCd)的改良,以能吸收氢气的金属取代镉(Cd)。同等价格下,它提供比镍镉电池更高的容量,记忆效应较不明显,对环境污染较低(不含有毒镉)。其回收效率比锂离子电池好,被称为最环保的电池。但与锂离子电池相比,记忆效应较高。旧款镍氢电池自放电反应较大,新款镍氢电池自放电相对较低(与碱性电池类似),可在低温下工作(-20℃)。镍氢电池的输出电流比碳锌或碱性电池更大,相对更适合大功耗产品,部分特殊型号甚至比镍镉电池的输出电流还大。
目前一般镍氢电池的容量比碱性电池高(以体积来衡量)。以AA电池为例,镍氢电池的容量可达(毫安时,mAh,中国大陆一般称为“毫安时”),而碱性电池只有~,当然比镍镉电池高很多,但还是比不上锂离子电池。碱性电池长期不使用后会漏出轻微腐蚀性有害液体(可能对人体有害或损坏使用电池的设备),而锂电池在使用不当则有机会燃烧或爆炸。相对而言,镍氢电池是最安全的电池。镍氢电池的电压为1.2V。
锂离子电池
锂离子电池是一种主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作的充电电池。传统上,锂离子进入正极材料的过程称为嵌入,离开的过程称为脱嵌;锂离子进入负极材料的过程称为插入,离开的过程称为脱嵌。与所有化学电池一样,锂离子电池也是由正极、负极和电解液三部分组成。电极材料都是可以嵌入(插入)/脱嵌(脱嵌)的锂离子。锂离子电池的电压为3.6~3.7V。
锂离子聚合物电池
锂离子聚合物电池又称聚合物锂电池、锂聚合物电池。是一种以胶体聚合物为电解质的可充电电池。避免了锂离子电池在高温下容易爆炸的安全问题。与锂离子电池相比,锂聚合物电池具有以下特点:
1、无电池漏液问题,电池中不含液态电解质,而是采用胶体固体。
2、可制成薄型电池:厚度可薄至0.5mm。
3、电池可设计成多种形状,可弯曲至90°左右。
4、可做成单块高电压:液体电解质电池需要将几块电池串联起来才能实现高电压,而聚合物电池由于不含液体,因此可以在单个电池中做成多层,以实现高电压。
5、容量将是同等体积锂离子电池的两倍。
锂离子聚合物电池电压为3.6~3.7V。
磷酸铁锂电池
磷酸铁锂(分子式:,英文:iron,又称磷酸铁锂、磷铁锂,简称LFP),是锂离子电池的正极材料,又称磷铁锂电池。其特点是不含有钴等贵重元素,原料价格低廉,地球上的磷、锂、铁资源十分丰富,不会出现供应问题。其工作电压适中(3.2V),容量大(/g),放电功率高,充电速度快,循环寿命长,在高温高热环境下稳定性高。磷酸铁锂电池的电压为3.2~3.3V。
电池单元
一般指能储存和释放电荷的容器,具有一定的额定电压和额定容量。
电池软包
将大量电池串联、并联起来,组成简单的组件,包装不具备一定的防护能力。
楼宇管理系统
它是由第一个字母组成的,意思是电池管理系统,用于管理整个电池系统,然后采集所有的电池信号,比如电压,电流,温度等,并且将这些信号区分为过压,低压,放电过流,充电过流,高温充放电,低温充放电,短路等,并且将这些信号存储或者分析给终端产品。BMS在广义上经常被认为是保护板,在狭义上被认为是电池管理系统。
相控阵相机
由第一个字母组成,代表保护电路模块,用于管理电池模块的电路,俗称电池保护板。有些保护板可以满足BMS的要求,采集所有的电池信号,比如电压、电流、温度等,并把这些信号区分为过压、低压、放电过流、充电过流、高温充放电、低温充放电、短路等。这些功能虽然不是同时存在的,但也可以独立运作。有些保护板只具有监控功能,这种保护板通常与MCU配合使用。
单片机
Micro Unit由名称首字母组成,又称单片机(Chip),简称单片机。随着大规模集成电路的出现和发展,计算器的CPU、RAM、ROM、定时器、各种I/O接口都集成在一块芯片上。通过软件编写,可以赋予MCU不同的功能。
电池容量
电池内部的正负极材料通过电解液发生反应,在一定时间内放出的电量,以“安培/小时”(Ah)为单位,简称安时。例如1小时内流出1安培的电流,就称为1安时(Ah)容量。
当前的
我们知道,水可以在管道中流动,我们称之为水流。同样,电子可以在电线中流动,我们把这种电子的流动称为电流。电流的单位是“安培”,符号为“A”。在电路中,通常用“I”来表示电流。水的流动有高低之分,电子的流动也有强弱之分。通常,我们说电流的大小,是指电流强度的大小。电流强度的单位一般是安培,简称An,用符号“A”表示。有些电路中流动的电流很小,通常以毫安、微安为单位。它们之间的换算关系为:
1 安培 = 1000 毫安(mA)
1 毫安 = 1000 μA
电压
众所周知,水之所以能在管道中流动,是因为高水位与低水位之间的差值产生的压力,使水能从高处流向低处。城市使用的自来水,一打开水龙头就能从管道中流出,是因为自来水的储水塔比地面高,或者是因为水泵推水产生的压力差。电压也是如此。电流之所以能在导线中流动,是因为电流中存在高电位与低电位之差,这个差值叫做电位差,也叫电压。换言之。在电路中,任意两点之间的电位差,就叫这两点之间的电压。电压用符号“U”表示。电压的高低,一般用伏特为单位来表示,简写为伏特,用符号“V”表示。高压可用千伏(kV)表示,低压可用毫伏(mV)表示。它们之间的换算关系为:
1 千伏 (kV) = 1000 伏 (V)
1 伏 (V) = 1000 毫伏 (mV)
反抗
水在管道中流动时,并不是畅通无阻的,而是会遇到一定的阻力,阻碍水的流动,这种阻力就叫水阻。同样,电流在导线中流动时,导线中电子的运动也会受到一定的阻力,这种阻力就叫电阻。电阻用符号“R”表示,电阻的单位是欧姆,简写为欧姆,用符号“Ω”表示。要测量大电阻的阻值,可以用千欧姆(KΩ)或兆欧姆(MΩ)来表示。它们之间的换算关系为:
1千欧姆(KΩ)=1000欧姆(Ω)
1 百万欧姆(MΩ) = 欧姆(Ω)
力量
如果一定的电流通过一个固定的电阻(比如电阻器),就会产生电压降,这个电阻器所吸收的能量就称为功率,以P或W为单位来计算。计算方法是将电流乘以电压降,功率P=电流I×电压V。单位:千瓦(KW)、瓦(W)、毫瓦(mW)
箱
电池的充放电电流除了以安培(或毫安)为单位表示外,亦以英文字母C()作为额定容量(电流x时间)的电流部分,并以此作为电流量度的单位。C-Rate与时间成反比,例如1C代表1小时内将电池内的容量全部释放,2C代表0.5小时(30分钟)将电池内的容量全部释放,10C代表0.1小时(6分钟)将电池内的容量全部释放,0.5C代表2小时(120分钟)将电池内的容量全部释放,0.1C代表10小时(600分钟)将电池内的容量全部释放。
充放电倍率
所谓充(放)电倍率,就是将电荷全部容量放完(充)所需的时间,以此作为充电(放电)的标准速度,一般用来表示放电(充电)速度。例如两小时倍率放电,即以0.5C电流,两小时放完电池容量。二十分钟倍率,即以3C电流,二十分钟放完电池的额定容量。在厂商的电池规格书中,常以小时倍率来表示标准放电时间,只要按照额定容量换算,便可知道标准放电电流。通常厂商提供的规格书中的额定容量,是以温度20℃为基准,以0.2C 5小时倍率条件下放电所量测得。
国防部
DOD深度由第一个字母组成,表示放电深度。电池在使用过程中,电池放出的容量占其额定容量的百分比称为放电深度。放电深度和二次电池的充电寿命有着很深的关系,二次电池的放电深度越深,其充电寿命越短。因此,在使用过程中应尽量避免深度放电。电池放电时,放电量与储存电量的比值称为放电深度,以百分比表示。例如放电深度20%,即表示电池放电到剩下80%电量的程度。
系统性红斑
State Of由第一个字母组成,表示电池剩余电量。这是电池相对剩余电量,SOC=(剩余电量/额定电量)*%。例如SOC=100%表示电池剩余电量为100%,也就是电池电量还没有被使用过。SOC=0%表示电池剩余电量为1%,也就是电池电量已经耗尽。
电池额定容量
在一定条件下测试出的电池容量。例如锂锰电池的额定容量是以环境温度25℃,0.2C充放电条件为依据的;锂铁电池的额定容量是以环境温度25℃,1C充放电条件为依据的。
电池额定电压
在一定条件下测试的电池电压。例如锂锰电池的额定电压是在环境温度25℃、SOC 50%下测得的。例如锂铁电池的额定电压是在环境温度25℃、SOC 50%下测得的。
放电终止电压(Cut-off)
指电池放电完毕,电压降至电池不宜继续放电时的最低工作电压值。根据电池种类及放电条件的不同,对电池容量、寿命的要求也不同,因此规定的电池放电终止电压也不同。例如镍镉电池的放电终止电压一般为1.0V~1.1V,锂离子电池的放电终止电压为3.0V,镍氢电池的放电终止电压一般规定为1V,锂聚合物电池的放电终止电压为3.0V。
充电终止电压(Cut-off)
指电池充电时达到的峰值电压值。充电结束时的电压不允许超过此值。根据电池种类和充电条件不同,对电池容量和寿命的要求也不同,因此规定的电池充电终止电压也不同。例如镍镉电池的充电终止电压为1.75~1.8V,锂离子电池的充电终止电压为4.2V,镍氢电池的充电终止电压为1.5V,锂聚合物电池的充电终止电压为4.2V。
开路电压
Open OCV由第一个字母组成,意思是开路电压。电池在未放电时,电池两极之间的电位差称为开路电压。电池的开路电压会因正负极材料和电解液的不同而变化。如果电池正负极材料完全相同,那么无论电池有多大,几何结构如何变化,开路电压都是相同的。
内阻(分为直流内阻和交流内阻)
电池内阻是指电池工作时,电流流过电池时所遇到的阻力,包括欧姆内阻、电化学极化内阻、离子迁移内阻等的总称。欧姆内阻主要指电极材料、电解液、隔膜电阻及各部分接触电阻,与电池的尺寸、结构、组装等有关。此部分又分为直流内阻和交流内阻。直流内阻测量法依据欧姆定律V=I*R,测试设备强制电池在短时间内(一般为2~3秒)通过较大的恒定直流电流(如1C或2C以上),此时测量电池两端的电压,根据公式计算出当前电池内阻。交流内阻测量法是给电池施加固定频率、固定电流(目前一般采用1kHz频率、50mA小电流),然后对其电压进行采样。经过整流、滤波等一系列处理后,通过运算放大电路计算出电池的内阻。交流压降内阻测量法的电池测量时间极短,一般在100毫秒左右。
电池工作电压
又称端电压,是指电池处于工作状态,也就是有电流流过电路时,电池正负极之间的电位差。当电池处于放电工作状态时,电流流过电池时,不需要克服电池内阻引起的阻力,所以工作电压总是低于开路电池,充电时则相反。任何用电设施对于电池来说都可以是负载,但负载的额定电压必须与电池相同,负载的功率也应与电池的容量相当。
简历
第一个字母组成恒压,一般来说,电源供应器会提供稳定的电压( )给负载,不论负载轻重,输出电压都能维持在误差值以内。
抄送
由第一个字母组成,表示恒定电流。其目的是提供稳定的电流()。
电池容量
在制造过程中,虽然电池是流水线生产,电池的质量应该在一定的水平之上,但由于电池本身的化学材料,电池的实际容量不可能完全一致。因此,电池公司会采用一定的充放电制度进行容量测试,并根据测试结果将电池按容量进行分类。这个过程称为容量分类。
无源元件
被动元件是指受外界电压或电流源作用后,能储存或消耗电能,并随着外界电源的变化而发生有规律地变化的元件,例如电阻器、电容器、电感器等。
主动元件
一般而言,有源元件是指电压源或电流源,能为电路提供能量,例如电池、发电机等,都是有源元件。但有些元件,例如二极管、晶体管、集成电路(IC)、真空管等,能从直流电源获取电能,并能放大交流信号,因此可视为等效电压或电流电源。