CENE蓄电池基础知识

电池基础知识
电池以化学形式储存能量，然后将其转化为电能。电池的“寿命”指的是三个特性：性能、寿命和容量。

让我们进一步解释这些词的语义：

1. 性能寿命是电池充满电后的运行时间。
2. 寿命是指电池在不再充电之前可以进行的充电循环次数。
3. 容量意味着新电池最多可充电 100%，而旧电池最多可充电 70%。例如，Tesla Powerwall 在 70% 的容量下提供十年保修。特斯拉认识到，随着时间的推移，电池的容量会损失 30% 或更多。高 DoD 也会对容量产生负面影响。

化学的时候，由于经常搞不清电池阴极、阳极、正极、负极的对应关系以及各电极发生的化学反应，老师教给我们一句关于电池反应的口诀“负失氧，正得还”，虽然高中那点化学常识现在忘得差不多了，但是这句心法口诀仍记忆犹新。下面系统回顾一下有关电池的基础知识。

1 电池及组成
电池是通过电化学氧化还原反应将燃料内存储的化学能直接转化为电能的装置，电子的转移通过电解质转移到电池电极，而普通的非电化学氧化反应如金属生锈、燃料燃烧可以直接发生电子转移，从而产生热能。由于电池将化学能转换为电能时没有“卡诺循环”的限制，因此能量转换效率要比非电化学氧化还原反应高。



单体电池主要由这三部分组成：

负极(阳极)：负极为还原剂(常见的有氢、活泼金属)，失去电子，发生氧化反应。
正极(阴极)：正极为氧化剂(常见的有氧气、金属氧化物)，得到电子，发生还原反应。
电解质：电荷转移的媒介，一般是具有良好离子导电性的水溶液(常见的盐、酸、碱水溶液)。
2 工作过程
上述正负极和阴极阳极的对应关系是以放电为例的，充电过程正好与放电过程相反。外电路靠电子移动，电解质中靠正负离子移动使整个电路连通起来。面以Zn/Cl2电池为例，分别叙述电池的充放电过程。



3 重要参数
各种电池的性能主要差异在于能量密度和功率密度，能量密度又分为体积能量密度(Wh/L)和质量能量密度(Wh/kg)。







在能量密度方面，以氢气作为燃料的燃料电池遥遥领先，可作为移动电源使用；而蓄电池功率密度较大，能够输出瞬时高功率，特别是其中的锂电池的能量密度又大于同类电池，已经在电子工业上广泛应用。