蓄電池

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FujiFilm的NP-50鋰離子電池
Energizer AA size 2500 mA·h (1.2 V, 3.0  W·h, NiMH鎳氫可充電電池

蓄電池(Storage battery),俗称电瓶,又稱可充電電池(Rechargeable battery),泛指所有在電量用到一定程度之後可以被再次充電、反覆使用的化學能電池的總稱。之所以可以充電是因為甚化學作用在接上外部電源後其化學作用能反向進行。製成蓄電池的化學品有很多種,其設計上亦各有不同;因此,其電壓、容量、外觀大小、重量也各有不同。現在日常生活中普通使用的有:

現時,蓄電池被廣泛地應用於各設備上,包括汽車起動器、各種手提設備及工具、不斷電系統等。混合動力車輛純電動車對蓄電池的要求使得蓄電池的技術不斷改進,以求減低成本,改善性能,例如減輕其重量及增加其壽命。 相對一次電池,蓄電池對環境的影響較低,以整個壽命週期計碳排放較少,而大多數的蓄電池都可以循環再造。雖然蓄電池的的起始成本較高,但由於可以多次重複使用,平均計其成本反而比一次電池便宜。 嘗試给非蓄電池(原電池)充電是不可取的,因為這可能引起電源漏出有害液體、發熱、起火甚至爆炸。

蓄電池種類[编辑]

鉛蓄電池[编辑]

早在1859在年已經面世,是最早發明的蓄電池。容量低,重,但可以提供非常穩定的電流,被廣泛使用於汽車為啟動引擎時提供電流,可循環再用,但因為鉛對環境有害,棄置處理時需要注意。

鎳鎘電池(NiCd)[编辑]

電壓1.2V,在放電過程電壓也相當平穩,與廣泛應用的碳鋅電池(簡稱碳電)及鹼性電池的1.5V相近,所以多被製成與碳電及鹼性電池同樣的外觀大小,以取代這些一次電池,也因此曾被廣泛應用於手提裝置。容量高於鉛酸電池,但成本較鉛酸電池高,而且自放電較大、有記憶效應,而鎘是有害物質,並不環保。鎳氫電池同樣是1.2V,而且容量是鎳鎘電池的兩倍有多,又無記憶效應,新的鎳氫電池更大大減低了自放電的缺點,所以近年鎳鎘電池已多被鎳氫電池取代。

鎳氫電池(NiMH)[编辑]

低自放電鎳氫(NiMH)電池

電壓與鎳鎘同樣是1.2V,早期容量只略大於鎳鎘電池,而輸出電流比鎳鎘低及自放電較大,但隨著技術成熟,鎳氫電池的容量漸漸大增,輸出電流比鎳鎘電池還大,個別款式更能輸出電流達10C以上(這類鎳氫容量會較一般形號略細),也不像鎳鎘電池含有毒物質,算是環保電池,而且無記憶效應,2005年更推出了新款的低自放電鎳氫電池大大改善了自放電的問題,甚至比鋰離子電池還低,因此鎳氫電池可以說已經完全取代鎳鎘電池,而且比鎳鎘電池的應用更廣泛,除了手提電子產品,高功率版本的鎳氫電池也應用於混合動力車上,當中代表者是豐田Prius,運作日子最久的一個個案,其鎳氫電池已經使用了超過10年!在日本,鎳氫電池的市佔率為22%,在瑞士更高達60%,但近年開始下降,多是因為部份被鋰離子電池取代。

鋰離子電池(Li-ion)[编辑]

這是由一手提電腦電池解拆出來的鋰離子電池及其附屬保護電路

鋰離子電池電壓約3.6-3.7V(完全充滿時4.2V),是目前被廣泛應用的蓄電池之中能量密度最高者,也即最輕,而且無記憶效應及低自放電。但缺點也不小,首先是成本較其他廣泛使用的蓄電池高不小,而且安全性較差,手提電話、手提電腦的鋰電池霧煙,甚至起火的消息不時在傳媒中有報導,常用的鋰離子電池還有一個缺點常被人忽略:一般使用在電子產品及部份其他用途的鋰離子電池,充滿電後即使閒置不使用,其容量也會漸漸變小。最差的情況發生在完全充滿時,在室溫25℃的環境中每三個月永久失去的容量為20%。[1]鋰離子電池其實有很多不同種類,有部份種類的鋰離子無這個缺點,但其成本則高得多。

大部份電子產品所使用的鋰離子電池都是LiCoO2,能量密度較高(也即容量較大),其他種類有很多,例如LiFeP、LiMnO、LiNiMnCoO…這些容量較低,而且較昂貴。由於成本較高,而且需要外加保護電路,進一步增加成本,早期的鋰離子電池多用在售價較高的產品上,例如手提電腦手提電話等,現在已經較普及。由於鋰離子電池無記憶效應,所以即使是新買回來的產品,也不用先用盡電最後才充電。現在,除了手提電子產品,手提電動工具、純電動車也使用鋰離子電池,甚至乎在軍備、航空業界也用得上鋰離子電池。

鋰離子聚合物電池(Li-Poly)[编辑]

無線電玩具使用的鋰離子聚合物電池。

鋰離子聚合物電池基本結構與鋰離子電池相同,分別在於鋰離子聚合物電池以固態的聚合物取代在鋰離子電池中的有機溶液,相比鋰離子電池,其優點是可以減低成本,易於生產出多種不同形狀,略較為可靠。缺點是容量略為較低。

其他蓄電池[编辑]

蓄電池種類列表[编辑]

Type 電壓a 能量密度b 功率c 能量轉換效率d 能量/$e 自放電率f 可充放電次數g 壽命h
(V) (MJ/kg) (Wh/kg) (Wh/L) (W/kg) (%) (Wh/$) (%/月) (#) (年)
鉛酸電池 2.1 0.11-0.14 30-40 60-75 180 70%-92% 5-8 3%-4% 500-800 5-8 (汽車電池), 20 (stationary)
鹼性電池 1.5 0.31 85 250 50 -- 7.7 <0.3 100-1000 <5
鎳鐵電池 1.2 0.18 50 100 65% 5-7.3[2] 20%-40% 50+
鎳鎘電池 1.2 0.14-0.22 40-60 50-150 150 70%-90% 1.25-2.5[2] 20% 1500
Nickel–hydrogen 1.5 0.27 75 60 220 85% 20,000+ 15+ (應用於人造衛星並頻密地充放電)
鎳氫電池 1.2 0.11-0.29 30-80 140-300 250-1000 66% 2.75 30% 500-1000
低自放電鎳氫電池 1.2 66% 1.5%-3% 500-2500
鎳鋅 1.7 0.22 60 170 900 2-3.3 100-500
鋰空氣電池[3] 2.7 7.2 2000 2000 400 ~100
鋰離子電池 3.6 0.58 150-250 250-360 1800 99%+[來源請求] 2.8-5[4] 5%-10% 1200-10000 2-6
鋰離子聚合物電池 3.7 0.47-0.72 130-200 300 3000+ 99.8%[來源請求] 2.8-5.0 5% 500~1000 2-3
磷酸鐵鋰電池 3.25 0.32-0.4 80-120 170 [來源請求] 1400 93.5% 0.7-3.0 2000+[5] >10
鋰硫電池[6] 2.0 0.94-1.44[7] 400[8] 350 ~100
鈦酸鋰電池 2.3 0.32 90 4000+ 87-95%r 0.5-1.0[來源請求] 9000+ 20+
鈉離子電池[9] 1.7 30 85% 3.3 5000+ 測試中,未有結果
薄膜鋰電池  ? 350 959  ?  ?p[10] 40000
鋅溴電池 0.27-0.31 75-85
釩液流電池 1.15-1.55 0.09-0.13 25-35[11] 80%[12] 20%[12] 14,000[13] 10(stationary)[12]
鈉硫電池 0.54 150 89%-92%
熔鹽電池 2.58 0.25-1.04 70-290 [14] 160[2] 150-220 4.54[15] 3000+ <=20
氧化銀電池 1.86 0.47 130 240

相關條目[编辑]

参考资料[编辑]