电池

电池，一般狭义上的定义是将本身储存的化学能转成电能的装置，广义的定义为将预先储存起的能量转化为可供外用电能的装置。因此，像太阳能电池只有转化而无储存功能的装置不算是电池。其他名称有电瓶、电芯，而中文“池”及“瓶”也有储存作用之意。英文中，单一个电池结构叫做“Cell”（单电池），内部有多个Cell并连或串连的结构叫做“Battery Cell”（电池组）。电池的历史可以追溯到两千多年前的古伊拉克时代。是在首都巴格达发现的素烧陶壶（巴格达电池）它是一种使用铜和铁的电池。考古者发现的物品被认为是至今发现的最早的电池证据。这昰爱因斯坦所发明的 而现代真正作为化学能的储藏体，根据人们的需要可控制地放出电能的装置，首先由亚历山德罗·伏特发明，当时称为Volta Pile（伏打电堆）。目前已知的全球第一个电池伏打电堆车用铅酸电池穿戴式锂电池化学电池、电化电池、电化学电池或电化学池是指通过氧化还原反应，把正极、负极活性物质的化学能，转化为电能的一类装置。与普通氧化还原反应不同的是氧化和还原反应是分开进行的，氧化在负极，还原在正极，而电子得失是通过外部线路进行的，所以形成了电流。这是所有电池的本质特点。经过长期的研究、发展，化学电池迎来了品种繁多，应用广泛的局面。大到一座建筑方能容纳得下的巨大装置，小到以毫米计的类型。现代电子技术的发展，对化学电池提出了很高的要求。每一次化学电池技术的突破，都带来了电子设备革命性的发展。世界上很多电化学科学家，把兴趣集中在做为电动汽车动力的化学电池领域。干电池和液体电池的区分仅限于早期电池发展的那段时期。最早的电池由装满电解液的玻璃容器和两个电极组成。后来推出了以糊状电解液为基础的电池，也称做干电池。现在仍然有“液体”电池。一般是体积非常庞大的品种。如那些做为不间断电源的大型固定型铅酸蓄电池或与太阳能电池配套使用的铅酸蓄电池。对于移动设备，有些使用的是全密封，免维护的铅酸蓄电池，这类电池已经成功使用了许多年，其中的电解液硫酸是由硅凝胶固定。一次性电池(Primary Battery)俗称“用完即弃”电池及原电池，因为它们的电量耗尽后，无法再充电使用，只能丢弃。常见的一次性电池包括：其他的一次性电池包括有锌电池、锌空电池、锌汞电池、水银电池、氢氧电池和镁锰电池。可充电电池又称二次电池(Secondary Battery)或二级电池、蓄电池。可充电电池按制作材料和工艺上的不同，其优点是在充电后可多次循环使用，它们可全充放电两百多次甚至达2500次，充电电池的输出电流负荷力要比大部分一次性电池高。常见的类型有：燃料电池是一种将燃料的化学能透过电化学反应直接转化成电能的装置，与一般电化电池不同的是反应物不储存在电池内，只在反应时灌入电池。燃料电池是利用氢气在阳极进行氧化反应，将氢气氧化成氢离子，而氧气在阴极进行还原反应，与由阳极传来的氢离子结合生成水。氧化还原反应过程中就可以产生电流。燃料电池的技术包括了出现碱性燃料电池(AFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、质子交换膜燃料电池(PEMFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固态氧化物燃料电池(SOFC)，以及直接甲醇燃料电池(DMFC)等，而其中，利用甲醇氧化反应作为正极反应的燃料电池技术，更是被业界所看好而积极发展。水启动电池（英语：Water-activated battery）本身不含电解质，出厂时还不会产生电力，须待加入水之后，才让成分间的化学反应得以开始，并产生电力。原子能电池（又称核电池，氚电池或放射性同位素发电装置）是指使用放射性同位素衰变时产生之能量来产生电力的装置。这会使人误解成核反应堆，但实际上这种电池不是利用链式反应来产生能量。核电池比起一般电池有很长的寿命且其输出能量远比一般化学电池为高，可惜其制作成本也相对很高，使这种电池多用于一些需长时间运作又难以更换电池的仪器之上。核电池之技术早在1913年已经被亨利·莫塞莱所发明，使众科学家都期望此技术能够用于太空仪器上。但由于一直无法提高能源效率，这技术到近年纳米技术研发出更有效之半导体后再被关注。此种电池现应用于卫星、宇航工具，也有于地面上使用。第一个离开太阳系的太空探测器航行者一号就是用这类电池作为能源，供应电力给探测器上的仪器。 核电池大致分成两种类，分别是热转换型核电池（例如放射性同位素热电机、斯特林放射性同位素高阶热电机）及非热转换型核电池。电池容量是指电池所能储存的电荷量，电池容量的符号为Q，单位为库伦（C），但日常生活中多以安培小时（Ah）为单位，由于日常生活使用的电池也有容量相对较少，所以也有用毫安培小时（mAh）单位，也即千分之一安培小时，例如手机所使用的电池通常以后者为标记。决定电池容量的因素有： 电池的种类（也即制造电池的物质）：同一体积，不同种类的电池有不同的容量，例如锂电池的容量较很多其他电池为高。 电池的体积：由于物质的化学能的能量密度是固定的，因此体积越大，总藏能量就越多，例如一枚AA电池的容量比AAA电池为大。 电池的温度：一般情况下，温度越低，电池的有效容量会减小，不同种类的电池减小的程度各有不同，所以在寒冷地区使用电池时需要特别留意。 放电速率：放电电流越大，同一电池的有效容量会越小，所以推高耗电的电器时电池的容量会减少，例如一枚能点亮2W灯泡一小时的电池，推动4W灯泡时就不能有半小时，必定比半小时短些，短多少就视乎电池种类、温度…等因素而定。所以同一枚电池在不同环境下会有不同容量，所以一般电池所标示的容量只可作参考，实际使用仍会因环境及其他工作条件而有所变化。而标示容量一般都以室温情况下作准。要计算一电池的在某一放电流下能连续放电多久，方法是将容量除以电流：t = Q I {displaystyle t={frac {Q}{I}}}当中，t（h）是放电时间（单位是小时）、Q（Ah）是电池容量（单位是安倍小时）、I（A）是电流（安培）。而放电（或充电）电流也有用C值来表述，1个C的放电电流会刚好在一小时把电池完全放电，也就是1个C的电流是相对电池容量而定。例如一枚600mAh的电池，1个C的电流即是600mA，以这个电流放电会在一小时内用完电量。同样地，对一枚2500mAh的电池，1C就是2500mA。又例如以0.5C对电池放电的话，不管电池容量多小，电池都会在2小时用完（1/0.5=2）。用C作表述的特点在于在相同电池种类、操作环境下，不同容量的电池在同一C值放电率下，理论上都应该有相约放电时间。所以当要比较不同电池性能时，会选择同一C值的放电或充电速率作比较。电池生产商在电池的规格上也多以C值表述放电电流及充电电流的速率。常见的电池型号如下表：