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科普 | 植保无人机技术小知识(四)
电池100问(一)
——电池基本原理及基本术语
1.什么叫电池？
电池(Batteries)是一种能量转化与储存的装置，它通过反应，将化学能或物理能转化为电能。根据电池转化能量的不同，可以将电池分为化学电池和物理电池。
化学电池或化学电源就是将化学能转化为电能的装置。它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极，由一种能提供媒体传导作用的化学物质作为电解质，当连接在某一外部载体上时，通过转换其内部的化学能提供电能。
物理电池就是将物理能转化为电能的装置。
2.一次电池与二次电池的有哪些区别？
主要的区别是活性物质的不同，二次电池的活性物质可逆，而一次电池的活性物质并不可逆。一次电池的自放电远小于二次电池，但内阻远比二次电池大，因此负载能力较低，此外，一次电池的质量比容量和体积比容量均大于一般充电电池。
3.镍氢电池的电化学原理是什么？
镍氢电池采用Ni氧化物作为正极，储氢金属作为负极，碱液(主要为KOH)作为电解液，镍氢电池充电时：
正极反应：Ni(OH)2 + OH- → NiOOH + H2O–e-
负极反应：M+H2O +e-→ MH+ OH-
镍氢电池放电时：
正极反应：NiOOH + H2O + e- → Ni(OH)2 + OH-
负极反应：MH+ OH- →M+H2O +e-
4.锂离子电池的电化学原理是什么？
锂离子电池正极主要成分为LiCoO2，负极主要为C，充电时，
正极反应： LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-
负极反应： 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.电池常用的标准有哪些？
电池常用IEC标准：镍氢电池的标准为IEC61951-2：2003；锂离子电池行业一般依据UL或者国家标准。
电池常用国家标准：镍氢电池的标准为GB/T15100_1994，GB/T18288_2000; 锂电池的标准为GB/T10077_1998，YD/T998_1999,GB/T18287_2000。
另外，电池常用标准也有日本工业标准JIS C 关于电池的标准。
IEC即电工委员会(International Electrical Commission)，是由各国电工委员会组成的世界性标准化组织，其目的是为了促进世界电工电子领域的标准化。IEC标准是由电工委员会制定的标准。
6.镍氢电池的主要结构组成是什么？
镍氢电池的主要组成为：正极片(镍氧化物)、负极片(储氢合金)、电解液(主要为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组成是什么？
锂离子电池的主要组成为：电池上下盖、正极片(活性物质为氧化锂钴)、隔膜(一种特殊的复合膜)、负极(活性物质为碳)、有机电解液、电池壳(分为钢壳和铝壳两种)等。
8.什么是电池内阻？
是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。由欧姆内阻与极化内阻两部分组成。电池内阻大，会导致电池放电工作电压降低，放电时间缩短。内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素的影响。是衡量电池性能的一个重要参数。注：一般以充电态内阻为标准。测量电池的内阻需用内阻仪测量，而不能用万用表欧姆档测量。
9.什么是标称电压？
电池的标称电压指的是在正常工作过程中表现出来的电压， 二次镍镉镍氢电池标称电压为1.2V；二次锂电池标称电压为3.6V。
10.什么是开路电压？
开路电压是指电池在非工作状态下即电路无电流流过时，电池正负极之间的电势差。 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过时电池正负极之间电势差。
11.什么是电池的容量？
电池的容量有额定容量和实际容量之分。电池的额定容量是指设计与制造电池时规定或保证电池在一定的放电条件下，应该放出低限度的电量。IEC标准规定镍镉和镍氢电池在20℃±5℃环境下，以0.1C充电16小时后以0.2C放电至1.0V时所放出的电量为电池的额定容量，以C5表示。而对于锂离子电池，则规定在常温、恒流(1C)—恒压(4.2V)控制的充电条件下充电3 h，再以0.2C放电至2.75V时所放出的电量为其额定容量，而电池的实际容量是指电池在一定的放电条件下所放出的实际电量，主要受放电倍率和温度的影响(故严格来讲，电池容量应指明充放电条件)。电池容量的单位有Ah,mAh(1Ah=1000mAh).
12.什么是电池的放电残余容量？
当对可充电电池用大电流(如1C或以上)放电时，由于电流过大使内部扩散速率存在的“瓶颈效应”，致使电池在容量未能*放出时已到达终点电压，再用小电流如0.2C还能继续放电，直至1.0V/支(镍镉和镍氢电池)和3.0V/支(锂电池)时所放出的容量称为残余容量。
13.什么是放电平台？
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，电池的工作电压比较平稳的电压范围，其数值与放电电流有关，电流越大，其数值就越低。锂离子电池的放电平台一般是恒压充到电压为4.2V且电流小于0.01C时停充电，然后搁置10分钟，在任何们率的放电电流下下放电至3.6V时的放电时间。是衡量电池好坏的重要标准。
