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2020-12-03 中關村在線

首先,先讓我們來回顧一下電池的發展史。1836年,丹尼爾電池誕生(鋅銅原電池,現在早就不用了);1859年,鉛酸電池發明,一直到今天還是非常常用;1878年,法國的L.梅謝在鋅錳電池中用含鉑的多孔性炭電極代替二氧化錳炭包,開發了鋅空氣乾電池的技術;1883年,氧化銀電池發明(如今常用於手錶用1.55V紐扣電池,另有大型化電池組用於衛星、潛艇等高大上的地方)。

1888年,鋅錳乾電池開始實現商品化;

1899年,鎳鎘、鎳鐵電池被發明,這使得鎳正極材料體系的電池開始進入人們視野,並延續至今日的鎳系電池家族(鎳鎘、鎳氫、鎳鋅等);

20世紀初期,電池理論和技術發展一度陷入停滯。直到第二次世界大戰之後,電池技術才有了新的重大發展;

1947年,實現了鎳鎘電池的密封化,使鎳鎘乾電池成為可能;

1949年,勁量開發出小型化鹼性鋅錳乾電池,使一次性電池的容量和放電功率都大大提高;

1958年,Harris提出了採用有機電解液作為鋰一次電池的電解質,這帶來多種一次性鋰電池的實用化,包括鋰二氧化錳電池(電腦主板電池)、鋰亞硫醯氯電池(例如水錶上用的ER14505)以及鋰-二硫化鐵電池,就是常說的鋰鐵電池;

1988年,南孚創辦,開創國產品牌逆襲外資電池先河,目前已經躋身世界五大鹼性電池生產商之一;

2009年,耐時掌握鋰鐵電池核心智慧財產權,實現全面國產化,在全球市場與勁量一較高下。

市面上容易購買到的乾電池AA(AAA)主要是碳性電池和鹼性電池,不論大超市還是小雜貨店都容易購買。鎳氫充電電池則相對少見的多,不過也還算能買到。那麼,這幾種電池區別在哪,又如何正確選擇電池呢?下面我們就分別介紹這三種電池。

一、碳性電池

碳性電池,學名是中性鋅-二氧化錳乾電池(zinc-manganese dry battery),最簡單的識別方法:電池皮上型號為R6+後綴(五號)/R03+後綴(七號),就是此類電池,後綴S表示普通,P表示高功率,C表示高容量等等。碳性電池放電功率很低,放電容量也很拙計,所以只適合用於低耗電電器,如鐘錶、遙控器等。 另外,碳性電池的負極就是電池外殼,放電完畢後常常由於外殼破裂而發生電解液洩露,損壞用電設備。最大的優點是價錢便宜,市面上單價常常低於一元,甚至有低於5角的(當然質量就呵呵了)。

二、鹼性電池

鹼性電池亦稱為鹼性乾電池、鹼性鋅錳電池、鹼錳電池,是目前商品化的鋅錳乾電池系列中性能最好的品種。鹼性電池的型號是LR6(五號)/LR03(七號),前綴L代表鹼性(a」L」kaline)。當然可能在數字後面還有後綴,但是不常見。鹼性電池採用電解二氧化錳製作環形正極,鋅粉和添加劑配置的鋅膏作為負極。由於電解液導電性強,正負極材料表面積大大優於碳性電池,以及強鹼性條件下對鋅-錳體系電化學反應的促進作用,使鹼性電池的輸出功率和容量都遠勝於碳性電池。鹼性電池相比於碳性電池更適合於較大功率的用電器,不過隨著數碼技術的發展,很多用電器堪稱電老虎,比如高亮度LED手電筒、閃光燈等。這些用電器電流動輒就上1500mA的,一般鹼性電池恐怕也難堪大任。大家最熟悉的鹼性電池應該是南孚、雙鹿、金霸王、555、麥克賽爾、GP等。

碳性和鹼性電池的漏液問題一直是消費者頭疼的問題。碳性電池自不必說,用放電過程不斷消耗的負極鋅兼做外殼,就決定了放電後期外殼很可能破裂漏液,畢竟反應嘛,不一定那麼均勻的發生。

雖然鹼性電池採用了密封的電池結構,但是鹼液有個特點,叫做浸潤性,對金屬表面吸附能力特強。這造成所謂爬鹼現象。在家也能做做模擬實驗,找個不鏽鋼筷子之類的,垂直插入較濃的純鹼水溶液。結果純鹼固體會沿著金屬筷子一路向上爬。這個現象實際上是由於吸附在金屬表面,處於液面以上的純鹼溶液水分蒸發造成濃度梯度,而使下面的純鹼溶液被「吸」上來蒸發掉。這在鹼性電池裡頭也時有發生,也就是我們常說的的電池漏液現象,漏液並不可怕,主要是腐蝕到昂貴的用電器。電解液洩漏,如下圖

此外,鹼性電池過度放電下負極產生氫氣,電池內壓升高,為了避免電池爆炸,位於負極洩壓閥會打開,排氣同時當然也就漏液了。電池漏液是件喜聞樂見又無比蛋疼的事。輕則腐蝕電極影響接觸,重則腐蝕電路板昂貴用電器報廢。所以,一直以來,電池的一個重要的改進目標就是沒有漏液。

三、鎳氫充電電池

其實鎳氫電池並不是那麼好買的。吾常於金陵城鼓樓區內逛遍商場超市,只找到兩家出售鎳氫充電電池,而且每家都只有一種鎳氫電池可選。原因嘛,對於一般用戶而言,鎳氫電池需要配合充電器同時使用,單次投入過大,對於低強度使用的用戶而言並不划算。鎳氫電池正極是鎳的氫氧化物,負極是儲氫合金。鎳氫電池輸出電壓較鋅錳乾電池更穩定,輸出功率更是遠遠超出鋅錳乾電池。不過,鎳氫電池自放電高於鋅錳乾電池,即使是使用在低自放電的用電設備中也高於鋅錳乾電池。這對於低強度長時間使用的用電設備來說,會顯著降低電池的有效容量。另外,鎳氫電池的容量(2000-2500mAh)本來就略低於鹼性電池低電流放電下的容量(2500-3000mAh),因此 若將鎳氫電池用於鐘錶等用電器中,使用時間常常低於鹼性電池,還容易造成鎳氫電池過放電而損害用電設備的情況。

四、新一代乾電池:鋰鐵電池

鋰鐵乾電池,全稱鋰-二硫化鐵乾電池。由於這種電池採用了全新的內部材料,具備多種特性,常常被業界稱為第三代乾電池。相較於1949年就有的鹼性電池而言,鋰鐵電池的出現確實十分新穎。正極二硫化鐵在放電中發生的反應可逆性較窄,因此這種特殊電池用於開發成為充電電池並不適當,而搭配使用不利於充電但容量較高的鋰金屬作為負極,便可提高可用容量。這使得這種電池十分適用於一次性電池應用,是碳性電池和鹼性電池後的最佳替代方案。由於鋰和水會產生劇烈反應的緣故,鋰鐵電池電解液採用的是含鋰鹽的有機溶劑而非水溶液,相對於碳性電池和鹼性電池而言,這種新型的鋰鐵電池就從材料上杜絕了漏液的風險。同尺寸鋰-二硫化鐵電池的重量只有鹼性電池一半,而放電總能量卻比鹼性電池高出25%以上。具有明顯放電電壓平臺(大約1.45V),因此相比鹼性電池而言鋰鐵電池放電電壓更穩定。放電功率顯著高於鹼性電池。特別適合在重負載場合使用,如閃光燈、電動工具、電動牙刷、成人玩具、兒童玩具的使用中。同時相比於鹼性電池,其漏液率和自放電都更低,因此用於低功率的用電器同樣具有一定的優勢,但是制約其普及的最大因素是製作成本較高,電池單價可高出鹼性電池100%以上。

鋰鐵電池除了在內部材料上跟碳性、鹼性電池有著本質區別,在生產工藝上也完全不同,下面是鋰鐵電池的詳細誕生過程。

上圖就是鋰鐵電池正極的原材料:二硫化鐵粉末。

烘乾區,電池的極片在經歷過攪拌後,會在烘乾區烘乾,讓原漿完美吸附在極片上。

這一大塊是鋁箔,負極的原材料就是需要完美吸附在它的上面。

儲存好的極片會被切割成一片片,並點上極耳。

鋰鐵電池三層安全閥門,防爆,防漏,防短路,很安全的樣子。

鋰鐵電池的正極,還沒有注入電解液前的樣子。

這就是馬上要注入特別調配的電解液咯!

當然啦,每顆電池也會抽樣做身體檢查。準備給各式各樣的電池照肺啦!好多電池,好像在選糖。這個是專門給電池照x光的機器 x-ray。

主要是想給大家展示一下,鹼性電池和鋰鐵電池從結構上的不同,透過x-ray,讓我們看看電池內部長什麼樣。

沒想到電池的x光照片也能看得這麼清楚。所以大家有看懂麼?能看出區別麼?

(圖片來自知乎)

如圖所示2就是鹼性電池內部結構,簡單來講鹼性電池大多數為鋅錳電池,內部填充的物質為水劑電解液。下面是鋰鐵電池即將被打開的樣子。警示:大家平時不可以隨便打開電池喲!裡面的電解液都是化學物質,會腐蝕皮膚的。

本寶寶是在專業人員的協助下,才敢放心hold住的。

可以看到耐時鋰鐵電池的內部也是卷繞式的結構。

鋰鐵電池的結構圖,怎麼說呢,是不是有一種深深的雖然看不明白,但又覺得很厲害的感覺。我偏不說那4個字。

通過對一次性電池的歷史回顧,以及暴力拆解、x-ray剖析,讓我們對碳性電池、鹼性電池、鋰鐵電池三者有了清晰了解,以及三者之間的本質區分。這三類電池,可謂各有優勢,較第一代碳性和第二代鹼性電池而言,第三代鋰鐵電池優勢更為明顯。其中最為突出的性能優勢:能夠完全兼容1.5V用電平臺設備;特別適用於大電流放電;電量充足,其實際放電容量超過市面上在售的所有民用一次電池;溫度範圍比其他一次電池寬廣得多,低溫性能優異,可用在-40℃至60℃環境下;體積小、重量輕、防漏液;自放電低,可貯存長達10年;不含對環境有害的材料,無汞無鉻從原材料上實現真正的零汙染。正是基於以上優點,鋰鐵電池常常被業內稱為繼碳性電池、鹼性電池後的第三代一次電池,是目前一次性電池最理想的替代方案,更成為眾多國家地震和戰時應急包裡的必備品。

news.zol.com.cn true http://news.zol.com.cn/594/5942116.html report 6944 首先,先讓我們來回顧一下電池的發展史。1836年,丹尼爾電池誕生(鋅銅原電池,現在早就不用了);1859年,鉛酸電池發明,一直到今天還是非常常用;1878年,法國的L.梅謝在鋅錳電池中用含鉑的多孔性炭電極代替二氧化錳炭包,開發了鋅空氣乾電池的技術;1883年,氧化銀電...

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