常用的蓄电池介绍
常用电池的介绍
1.密封铅酸电池
铅酸密封蓄电池由正负极板、隔板及电解液、电池槽及连接带（或引线件）、端子及排气阀等组成。极板是蓄电池的核心部件，是一块具有格栅结构的铅栅板，分为正极板和负极板。
正极板上的活性物质是二氧化铅，呈红色；负极板上的活性物质是海绵状的纯铅，呈蓝灰色。独立光伏系统使用的电池应为深循环、高负荷型。由于极板材料铅比较软，应加入一些元素如锑或钙等来加强铅板的硬度，这样可以提高电池的性能。
阀控密封铅酸蓄电池具有无需添加酸水、无酸雾析出、可随处放置、携带方便、使用时清洁等优点，近年来在光伏发电系统中得到广泛应用。
但蓄电池组价格相对较高，寿命较短，一般免维护工作寿命为5年，而光伏板稳定工作寿命为25~30年，蓄电池的存在必然影响光伏系统的寿命，因此，通过采用合适的充放电方式，尽可能延长蓄电池的使用寿命，可以大大降低光伏系统的维护成本。
极板是电池的核心，在电池的充放电过程中，通过正负极板上的活性物质与电解液中的硫酸发生化学反应，实现电能与化学能的转换。
电池极板分正极板和负极板，由板栅和活性物质组成。正极板上的活性物质为二氧化铅（PbO2），负极板上的活性物质为铅（Pb）。单块极板上的活性物质含量少，储存的电量也少。为了增加电池容量，常将正极板和负极板并联，中间加隔板，组成正负极板组。
将二氧化铅和稀硫酸混合成糊状涂在板栅上，做成正极板。将铅粉和稀硫酸混合成糊状涂在板栅上，做成负极板。在单节电池组中，负极板比正极板多一块。原因是在充电和放电过程中，两块板与电解液发生化学反应，产生热量，使极板膨胀，但两块板的发热程度不同。
正极板发热量大，膨胀也比较厉害，而负极板发热量小，为了保证正极板两面化学变化相同，膨胀均匀，防止板弯曲或断裂，需要加装负极板。外层负极板虽然只有一面发生化学变化，但由于发热量很小，不会变形或断裂。
隔板的作用是将正极板与负极板隔开，防止极板短路。隔板通常由木材、玻璃、硬橡胶等制成。隔板一面有凹槽，另一面光滑。
2.铅锑电池
铅锑电池可以耐深度放电，但因为耗水量大，需要定期维护。安装时将正极板和负极板相互扣合，中间插入隔板，用极板连接条分别连接所有正极和所有负极，这样就组装成一个单电池。单电池的负极板数量比正极板数量多一块。无论单电池包含多少块正负极板，每个单电池只能提供2.1V左右的电压。
极板越多，电池提供这个电压的时间就越长。将一个单体电池的正极用链条（用铅锑合金制成）与另一个单体电池的负极连接起来。最后剩下一组正极和负极作为电池的正极和负极。这样将几个单体电池串联起来就组成了一个电池。
极板厚度越薄，活性物质的利用率越高，容量也就越高。极板面积越大，同时参与反应的物质越多，容量也就越大。同性极板中心距越小，电池内阻越小，容量也就越大。为了减小体积，降低内阻，正负极板要尽量靠近，但要避免相互接触而造成短路。
正极板与负极板之间有绝缘隔板隔开，隔板是一种多孔材料，化学性质稳定，有较好的耐酸性和抗氧化性，目前免维护铅酸蓄电池多采用玻璃纤维纸。
正、负极板用铅合金焊接在一起，装在电池槽内，组成单体电池。隔板用于将正、负极板隔开，防止短路。电解液主要由纯水和硫酸组成，并混合一些添加剂。
主要作用：一是参与化学反应，是电池中的活性物质之一；二是起导电作用，就是在电池使用时，通过电解液中离子的迁移，起到导电的作用，使化学反应能够顺利进行。
安全阀是电池的关键部件之一，位于电池的底部，其首要作用是密封，当电池内部压力低于安全阀的关闭压力时，安全阀关闭，防止内部气雾向外泄漏，同时也防止空气进入电池内部造成不良影响。同样，当使用过程中电池内部产生的气体压力达到安全阀压力时，阀门打开泄压，防止电池变形、破裂，以及电池内氧气复合、失水等。
3.碱性电池
碱性电池的基本结构与铅酸电池相同，包括极板、隔板、外壳和电解液。碱性电池根据极板材料可分为镉镍电池、铁镍电池等。其工作原理与铅酸电池相同，但具体化学反应不同。
碱性电池与铅酸电池相比，具有体积小、放电深度好、耐过充过放、使用寿命长、维护简单等优点。
4.镍镉电池
镍镉电池采用氢氧化镍作为正极活性物质，镉和铁的混合物作为负极活性物质，电解液为氢氧化钾水溶液。与铅酸电池相比，镍镉电池的优点是：能量比铅酸电池高；放电安全，无需超容量设计；机械性能好；
低温性能好；内阻小，允许大电流输出；允许快速充电；放电时电压稳定，维护方便。缺点：比铅酸电池贵；电池效率低；电池未完全放电时有“记忆效应”；镉有毒，用后需回收。
5.镍氢电池
其结构和原理与镍镉电池类似，只是用储氢合金电极代替了镉。其主要优点是：与同体积的镍镉电池相比，容量较大；与镉电池相比，采用储氢合金电极，不存在重金属镉带来的污染问题；过充过放性能好。
6.铁镍电池
正极采用含有活性铁材料的钢丝绒，负极采用含有活性镍材料的钢丝绒，其主要优点是价格低廉，使用寿命长，缺点是电池效率低，耗水量大，内阻大，适用温度有限，0℃至40℃。
采用胶体电解质的电池通常称为胶体电池。较常用的胶体电池是在硫酸电解质中添加胶凝剂，使硫酸变成胶体状态的电池。胶体电池的优点有：
1、密封结构，电解质凝胶，无泄漏；
2、充放电过程中无酸雾产生，无污染；
3、容量高，比同级别铅酸电池提高10%~20%；
4、自放电低，耐储存；
5、过放电恢复性能好，大电流放电容量比铅酸电池高30%以上；
6、低温性能好，满足-30℃至50℃的启动要求；
7、良好稳定的高温特性，满足65℃甚至更高温度环境的使用要求；
8、循环寿命长，可达800至1500次充放电循环。
7. 硅能电池
随着铅酸电池对环境造成的污染越来越严重，市场对大容量、高效率电池的需求推动了电池技术的不断发展和进步。硅能电池采用液态低碳钢硅盐液代替硫酸作为电解液，生产过程不产生腐蚀性气体。
制造过程、使用过程及废弃物均无污染。硅能电池耐高温、耐寒，即使在极其恶劣的气候条件下仍能正常工作。另外，硅能电池的材料特性具有充电时间短、使用寿命长的特点。
8.燃料电池
燃料电池是将燃料和氢氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置，它看起来像一个有正负极和电解质的电池，但实际上它不能“储存电能”，而是一个“发电厂”。燃料电池能量转换效率高，清洁无污染，噪音小，模块化结构强，比功率高，既可用于集中供电，也可用于分散供电。燃料电池从最小功率转换到额定功率只需几秒钟。
9.银锌电池
银锌电池是一种由一系列圆形的锌片和银片相互重叠组成的装置，每对银片和锌片之间用浸泡在盐水或其他导电溶液中的纸板隔开。银片和锌片是两种不同的金属，盐水或其他导电溶液作为电解质，形成电流回路。
这是一种比较原始的电池，是由很多个银锌电池连接在一起构成的电池组。银锌电池充满电后，其正极板活性物质为过氧化银（Ag2O2），负极板活性物质为锌，电解液主要为氢氧化钾，辅以锌酸盐饱和水溶液。
放电后，正极板活性物质变成银，负极板变成氢氧化锌[Zn(OH)2]。放电时，负极处的锌与电解液中的氢氧离子结合，生成氢氧化锌，并放出两个电子。
银锌电池是一种碱性电池，具有体积小、重量轻、容量大的突出优点。例如15XYG-45银锌电池的重量仅为12HK-28电池的60%，而其容量却是12HK-28电池的1.7倍。银锌电池还具有放电电压平稳、自放电小的优点。银锌电池的缺点是寿命短、容易发生内部短路故障、成本较高。
10.锂电池
锂电池是一类以锂金属或锂合金作为正/负极材料，采用非水电解质溶液的电池。锂金属电池最早由N. Lewis于1912年提出并研究。20世纪70年代，MS提出并开始研究锂离子电池。
由于锂金属化学性质非常活跃，锂金属的加工、储存和使用对环境的要求非常高。随着科技的发展，锂电池已经成为主流。锂电池大致可分为两大类：锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含金属锂，可充电。
第五代充电电池——锂金属电池诞生于1996年，其在安全性、比容量、自放电率、性价比等方面均优于锂离子电池，但由于其本身技术要求较高，目前全球仅有少数国家企业在生产此类锂金属电池。
锂金属电池：
锂金属电池一般是以二氧化锰为正极材料，金属锂或其合金金属为负极材料，采用非水电解质溶液的电池。放电反应：Li+MnO2=
锂离子电池：
锂离子电池一般是采用锂合金金属氧化物作为正极材料，石墨作为负极材料，采用非水电解质的电池。
正极
正极材料：正极材料可选性较多，市面上常见的正极活性材料有：钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂、镍钴铝三元、镍钴锰三元等。
正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。充电时：→ Li1- + xLi+ + xe- 放电时：→ Li1- + xLi+ + xe-。
负极
负极材料：多采用石墨。此外，负极也可采用锂金属、锂合金、硅碳负极、氧化物负极材料等。
负极反应：放电时锂离子脱嵌，充电时锂离子嵌入。充电时：xLi+ + xe- + 6C → LixC6
放电时：LixC6→xLi+ + xe- + 6C。
11.钠离子电池
钠离子电池（-ion）是一种主要依靠钠离子在正负极之间移动来工作的二次电池（充电电池），与锂离子电池的工作原理类似。
2018年12月，南京理工大学夏晖教授联合中外团队，以创新的结构设计与调控方法，在锰基正极材料研究中取得重要进展。
工作准则
在充放电过程中，Na+在两个电极之间来回嵌入和脱嵌：充电时，Na+从正极脱嵌并通过电解液嵌入到负极中；放电时则相反。
新型18650钠离子电池采用钠离子转移（而不是锂离子）来储存和释放电能。
钠离子电池使用的电极材料主要为钠盐，钠盐储量丰富，价格较锂盐低廉。由于钠离子比锂离子大，在对重量和能量密度要求不高的场合，钠离子电池是一种性价比较高的替代方案。
与锂离子电池相比，钠离子电池具有以下优势：
（1）钠盐原料丰富、廉价，与锂离子电池三元正极材料相比，采用铁锰镍系正极材料原料成本降低一半；
（2）由于钠盐的特性，允许使用低浓度电解液（同等浓度的电解液，钠盐的电导率比锂电解液高20%左右），以降低成本；
（3）钠离子不会与铝形成合金，因此可以使用铝箔作为负极的集流体，可进一步降低成本约8%，重量约10%；
（4）由于钠离子电池具有不可过放电的特性，允许钠离子电池放电至零伏，钠离子电池能量密度大于100Wh/kg，与磷酸铁锂电池相当，但成本优势明显，有望在大规模储能领域取代传统铅酸电池。