锂离子电池基本原理和基本术语
锂离子电池基本原理和基本术语
电池作为现代生活中不可或缺的能量存储和转换装置，其工作原理和相关术语常常让人感到困惑。本文将从电池的基本定义出发，详细解释一次电池和二次电池的区别、镍氢电池和锂离子电池的电化学原理，以及电池容量、内阻等专业术语的含义，帮助读者全面了解电池的基础知识。
1.什么是电池？
电池是能量转换和存储装置，通过反应将化学能或物理能转换为电能。根据电池能量转换的不同，电池可分为化学电池和物理电池。
化学电池或化学电源是将化学能转化为电能的装置。它由两个不同成分的电化学活性电极组成，分别形成正极和负极，以及作为电解质提供介质传导的化学物质，当连接到某些外部载体时，通过转换其内部化学能来提供电能。
物理电池是将物理能量转换为电能的设备。
2.一次电池和二次电池有什么区别？
主要区别在于活性物质的不同，二次电池的活性物质是可逆的，而一次电池的活性物质是不可逆的。原电池的自放电比二次电池小得多，但内阻比二次电池大得多，因此负载容量较低，另外，原电池的质量比容量和体积比容量比一般充电电池大。
3、镍氢电池的电化学原理是什么？
镍氢电池以氧化镍为正极，储氢金属为负极，碱性溶液（主要是KOH）为电解液，镍氢电池充电时：
正反应：Ni(OH)2 + OH- → NiOOH + H2O-e-
负反应：M+H2O +e-→ MH+ OH-
镍氢电池放电：
正极反应：NiOOH + H2O + e- → Ni(OH)2 + OH-
阴性反应：MH + OH- → M + H2O + e-
4、锂离子电池的电化学原理是什么？
正极的主要成分锂离子电池是LiCoO2，负极主要是C。充电时，
阳极反应：LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-
负反应：C + xLi+ + xe- → Clix
电池总反应：LiCoO2 + C → Li1-xCoO2 + CLix
放电时发生上述反应的逆反应。
5、电池的常用标准有哪些？
电池常用的IEC标准：镍氢电池标准化为IEC61951-2:2003；锂离子电池（锂离子电池负极材料技术与设备研讨会）行业一般是依据UL或国家标准。
电池常用国家标准：镍氢电池标准GB/T15100_1994、GB/T18288_2000；锂离子电池标准GB/T10077_1998、YD/T998_1999、GB/T18287_2000。
另外，电池的通用标准还有日本工业标准JIS C对电池的标准。
IEC即国际电工委员会（International Electrical Commission），是由各国电气委员会组成的世界性标准化组织，其宗旨是促进世界电气电子领域的标准化。 IEC标准是由国际电工委员会制定的标准。
6、镍氢电池的主要结构是什么？
镍氢电池的主要组成部分有：正极（氧化镍）、负极（储氢合金）、电解液（主要是KOH）、隔膜纸、密封圈、正极帽、电池壳等。
7、锂离子电池的主要结构是什么？
锂离子电池的主要组成部分有：顶盖、底盖、正极（活性物质为钴酸锂）、隔膜（一种特殊的复合膜）、负极（活性物质为碳）、有机电解液、电池外壳（分为分为钢壳和铝壳两种）等。
8、电池的内阻是多少？
是指电池工作时流过电池内部的电流的电阻。它由欧姆内阻和极化内阻两部分组成。电池内阻越大，放电电压越低，放电时间越短。内阻的大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素影响。它是衡量电池性能的重要参数。注：一般以充电状态内阻为标准。电池内阻的测量需要用专用内阻仪测量，不能用万用表欧姆档测量。
9. 什么是标称电压？
电池的标称电压是指正常工作过程中显示的电压，二次镍镉镍氢电池的标称电压为1.2V；二次锂电池的标称电压为3.6V。
10、什么是开路电压？
开路电压是电池不工作状态时，即电路中没有电流流过时，电池正负极之间的电位差。工作电压又称端电压，是指电池在工作状态下，即电路中有电流流出时电池正负极之间的电位差。
11. 电池的容量是多少？
电池的容量有额定容量和实际容量。电池的额定容量是指电池设计和制造时，或保证电池在一定的放电条件下，应放出的最小电量，IEC标准对镍镉和镍氢电池规定了在20℃±5℃环境下，以0.1C充电16小时后，以0.2C放电至1.0V时放电至电池额定容量的电量，以C5表示。对于锂离子电池，规定额定容量是指电池在恒流（3C）-恒压（1V）控制充电条件下，在室温下充电4.2小时后所放出的电量。以 2.75C 放电至 0.2V。电池的实际容量是指电池在一定的放电条件下放出的电量，主要受放电倍率和温度的影响（因此应将容量规定为电池的实际容量。严格来说，就电池容量而言，应注明充电和放电条件）。电池容量单位为Ah、mAh（1Ah = 1000mAh）。
12、电池的放电剩余容量是多少？
当充电电池以大电流（如1C以上）放电时，由于电流超过大使内部扩散速率存在的“瓶颈效应”，导致电池在容量方面无法充分发挥当端电压达到时放电，然后用小电流，如0.2C可继续放电至1.0V/支（镍镉、镍氢电池）和3.0V/支（锂电池）。以1.0V/电池（镍镉和镍氢电池）和3.0V/电池（锂离子电池）放电的容量称为剩余容量。
13、什么是卸货平台？
镍氢充电电池的放电平台通常是指电池在一定的放电制度下放电时，电池工作电压相对平稳的电压范围，其值与放电电流有关，电流越高，其价值越低。锂离子电池（锂离子电池负极材料技术与设备研讨会）放电平台一般是恒压充电至电压4.2V电流小于0.01C停止充电，然后搁置10分钟任意倍率的放电电流下放电至3.6V时的放电时间。是衡量电池好坏的重要标准。