锂电池和干电池有哪些区别?

2018-07-24      5992 次浏览

电池提供的是直流电.所有电池提供的都是直流电.


锂电池,铅酸蓄电池,锰锌干电池,太阳能电池等.


直流电(directcurrent)


大小和方向都不随时间变化的电流。又称恒定电流。所通过的电路称直流电路,是由直流电源和电阻构成的闭合导电回路。在该电路中,形成恒定的电场,在电源外,正电荷经电阻从高电势处流向低电势处,在电源内,靠电源的非静电力的作用,克服静电力,再从低电势处到达高电势处,如此循环,构成闭合的电流线。所以,在直流电路中,电源的作用是提供不随时间变化的恒定电动势,为在电阻上消耗的焦耳热补充能量。


在比较简单的直流电路中,电源电动势、电阻、电流以及任意两点电压之间的关系可根据欧姆定律及电动势的定义得出。复杂的直流网络可根据G.R.基尔霍夫方程组求解。它包括节点电流方程和回路电压方程两部分,前者指出,对于任一节点(3个或3个以上支路的交点),流入和流出节点的各电流的代数和为零,这是恒定条件的要求,后者指出,对于任一闭合回路(网格),各部分电压降的代数和为零,这是静电场环路定理的结果,两者构成了完备的方程组。


测量直流电路中电流、电压、电阻、电源电动势等物理量的仪表称为直流仪表。常用的有电流计,安培计,伏特计,电桥,电势差计等。


直流电源有化学电池,燃料电池,温差电池,太阳能电池,直流发电机等。直流电主要应用于各种电子仪器,电解,电镀,直流电力拖动等方面。


在电力传输上,19世纪80年代以后,由于不便于将直流电低电压升至高电压进行远距离传输,直流输电曾让位于交流输电。20世纪60年代以来,由于采用高电压、大功率变流器将直流电变为交流电,直流输电系统又重新受到重视并获得新的发展。


交流电


简称“交流”。一般指大小和方向随时间作周期性变化的电压或电流。它的最基本的形式是正弦电流。我国交流电供电的标准频率规定为50赫兹。交流电随时间变化的形式可以是多种多样的。不同变化形式的交流电其应用范围和产生的效果也是不同的。以正弦交流电应用最为广泛,且其他非正弦交流电一般都可以经过数学处理后,化成为正弦交流电的迭加。正弦电流(又称简谐电流),是时间的简谐函数


i=Imsin(ωt+φ0)


当线圈在磁场中匀速转动时,线圈里就产生大小和方向作周期性改变的交流电。


现在使用的交流电,一般是方向和强度每秒改变52赫兹。


我们常见的电灯、电动机等用的电都是交流电。在实用中,交流电用符号"~"表示。


电流i随时间的变化规律,由此看出:正弦交流电需用频率、峰值和位相三个物理量来描述。交流电所要讨论的基本问题是电路中的电流、电压关系以及功率(或能量)的分配问题。由于交流电具有随时间变化的特点,因此产生了一系列区别于直流电路的特性。在交流电路中使用的元件不仅有电阻,而且有电容元件和电感元件,使用的元件多了,现象和规律就复杂了。


电池基本上有分可以充电(也是所谓的湿电池)和不能充电的(也是所谓的干电池)。不能充电的电池中,以5号电池为主,称为碱性电池。较好的有锂离子电池,续航力基本上是碱性电池的5倍左右,不过价位也是5倍了。目前以松下和劲霸的锂离子5号电池为最好的非充电式电池。充电电池分为镍镉电池、镍氢电池和锂离子充电电池。其中以锂离子充电电池最好。镍镉电池通常是5号电池大小,是较老的,已经被淘汰了,不过外面还有卖的。镍氢电池通常是5号的大小,现在是主流的5号充电电池,以2300mAh到2700mAh为主流了。锂离子充电电池通常是厂家自己设计的大小。至于充电电池的续航能力来说,锂离子充电电池最好,再来是镍氢,然后是镍镉了。锂离子的优势在于电力可以一直保持在90%以上,一直到最后的差不多5%的电,然后就一下子没电了。而镍氢电池是一路走下去的,表示刚开始是90%,然后是80%,然后是70%。这种电池的续航能力无法满足较为耗电的高端电子产品,尤其是数码相机需要用到闪光灯的时候,需要较长的时间才可以再拍下一张,而锂离子充电电池就没有这个问题。所以假如相机用的不是5号电池,基本上都会是厂家自己设计的锂离子充电电池。这个是首选。假如是5号电池,你可以自己买镍氢充电电池,然后再买一个较好的充电器,最好是能够先放电在充电的,会延长电池的寿命。镍氢充电电池现在可能GP、劲霸、索尼等为较好的,国产的品胜也是不错的。不过充电器首选索尼的,因为有放电功能。


“锂电池”,是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。1912年锂金属电池最早由GilbertN.Lewis提出并研究。20世纪70年代时,M.S.Whittingham提出并开始研究锂离子电池。由于锂金属的化学特性非常活泼,使得锂金属的加工、保存、使用,对环境要求非常高。所以,锂电池长期没有得到应用。随着科学技术的发展,现在锂电池已经成为了主流。


锂电池大致可分为两类:锂金属电池和锂离子电池。锂离子电池不含有金属态的锂,并且是可以充电的。可充电电池的第五代产品锂金属电池在1996年诞生,其安全性、比容量、自放电率和性能价格比均优于锂离子电池。由于其自身的高技术要求限制,现在只有少数几个国家的公司在生产这种锂金属电池。


锂,原子序数3,原子量6.941,是最轻的碱金属元素。为了提升安全性及电压,科学家们发明了用石墨及钴酸锂等材料来储存锂原子。这些材料的分子结构,形成了纳米等级的细小储存格子,可用来储存锂原子。这样一来,即使是电池外壳破裂,氧气进入,也会因氧分子太大,进不了这些细小的储存格,使得锂原子不会与氧气接触而避免爆炸。


保护措施


锂电池芯过充到电压高于4.2V后,会开始产生副作用。过充电压愈高,危险性也跟着愈高。锂电芯电压高于4.2V后,正极材料内剩下的锂原子数量不到一半,此时储存格常会垮掉,让电池容量产生永久性的下降。如果继续充电,由于负极的储存格已经装满了锂原子,后续的锂金属会堆积于负极材料表面。这些锂原子会由负极表面往锂离子来的方向长出树枝状结晶。这些锂金属结晶会穿过隔膜纸,使正负极短路。有时在短路发生前电池就先爆炸,这是因为在过充过程,电解液等材料会裂解产生气体,使得电池外壳或压力阀鼓涨破裂,让氧气进去与堆积在负极表面的锂原子反应,进而爆炸。


因此,锂电池充电时,一定要设定电压上限,才可以同时兼顾到电池的寿命、容量、和安全性。最理想的充电电压上限为4.2V。锂电芯放电时也要有电压下限。当电芯电压低于2.4V时,部分材料会开始被破坏。又由于电池会自放电,放愈久电压会愈低,因此,放电时最好不要放到2.4V才停止。锂电池从3.0V放电到2.4V这段期间,所释放的能量只占电池容量的3%左右。因此,3.0V是一个理想的放电截止电压。充放电时,除了电压的限制,电流的限制也有其必要。电流过大时,锂离子来不及进入储存格,会聚集于材料表面。


这些锂离子获得电子后,会在材料表面产生锂原子结晶,这与过充一样,会造成危险性。万一电池外壳破裂,就会爆炸。因此,对锂离子电池的保护,至少要包含:充电电压上限、放电电压下限、及电流上限三项。一般锂电池组内,除了锂电池芯外,都会有一片保护板,这片保护板主要就是提供这三项保护。但是,保护板的这三项保护显然是不够的,全球锂电池爆炸事件还是频传。要确保电池系统的安全性,必须对电池爆炸的原因,进行更仔细的分析。

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