电池基础知识

rookie 2018-08-18

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电池分类电池制作流程常见名词图表介绍

电池分类
►一次电池-
即用完就丢的电池，由于只能提供消费者单次使用，对于自然资源的浪费及污染相对高出二次电池许多。市面上常见的一次电池有：碳锌电池（干电池）、碱锰电池（碱性电池）及水银电池。

►二次电池-
是指电池可重复使用，电池使用到没电时，须再进行充电动作，随后即可使用，然而，二次电池也有寿命，经过一定充放电次数之后，电池就无法再使用。市面上常见的二次电池有：铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池以及锂电池。

►锂电池-
原指锂金属、锂合金或是锂嵌入碳为负极(锂离子)所组成的电池系统，因其安全性(锂金属)与体积膨胀(锂合金)等问题无法有效改善，锂离子二次电池最终成为研究人员的焦点。现今常见的锂电池，大都是锂离子二次电池。

►锂电池之半电池(Half Cell)-

半电池测试通常是材料研发人员进行锂电池评估电性机制，将测试样品作为工作电极，而对应与参考电极为锂金属，以组装钮扣式电池方式，进行充放电。主要以锂金属作为测试平台，对测试样品进行电性评估，由此全球各地进行锂电池相关研究之人员，看到充放电图就了解其测试样品之电性。

►锂电池之全电池(Full Cell)-

全电池就是一般所使用的市售电池，电池研发人员在测试前，根据半电池测试数据，进行电量设计与组装，但使用碳材料作为对应与参考电极，增加其安全性。

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电池制作流程
从原料到制成一颗消费者所使用电池须经过许多任务序：从材料供货商所制造正极粉材、负极粉材与隔离膜，运至电池芯厂经由调胶、涂布、烘烤形成正负极板，再依模块组装厂需求制作成电池芯(如罐状电池)，而模块组装厂则串并联电池芯，以达到终端使用者所需之电流与电压，于是就形成了电池供应链。
尚志精密化学主要研发与生产锂二次电池正极材料-磷酸锂铁，供应电池芯厂制造电池芯，并与电池芯厂共同研究讨论，再不断改良与开发磷酸锂铁，以增进粉材特性。

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为简化锂电池较艰深原理，故将电池的充放电构造形容成水塔，右边的A、B两孔代表水可以进出的方向：一般来说，电池在充电与放电时，只会由A孔进出。当充电的时候，水流从A孔由下往上慢慢将水塔注满，在放电的时候，水流从A孔向外流出。

电容量、能量密度(mAh/g)
电容量的单位为mAh/g。电容量就是将电子从A孔注满至B孔，当中的容积就是电容量。市售的二次电池，上面所标900mAh就表示其电容量；而在正极材料测试过程中，会以每克的正极材料可以提供多少电容量(mAh/g)为标准，让研发人员得知可以改进的地方。

充放电电流(C)
充放电电流的单位为mA。通常会用C表示其电流大小值，而1C表示在1小时将电子充满水塔或把水塔中的电子放完。充放电的电流值越大，其充放电容相对越小，因为在高充放电速率过程中，水塔中的电子不容易进出。

充放电电压(V)
充放电电压的单位为V。充电电压就是告知水塔最大可承受多少水压，当电子不断充满水塔，甚至高于充电电压，这颗电池就有损毁的机会；然而，电池与水塔不同之处，是在放电电压。

充放电效率(%)
充放电效率的单位为%。通常要了解在充电过程充多少电进水塔，又在使用过程中，可以用多少电子，因此，就是放电电容量与充电电容量的比值。

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图表介绍

充放电图
充放电图旨在显示电池电容量、电位平台与衰退状况，横轴是电量、纵轴是电位。当中不同颜色线条表示每圈充放电状况，第1、2圈，电池以0.2C充放电，第3、4、5圈，电池以0.5C充电，1C放电。

电池进行充电动作(Charge)，电位从2.5V充电至4.3V，对应到横轴所得到的数值为充电电容量，相反地，电池进行放电动作(Discharge)，电位从4.3V放至2.5V，也可得到放电电容量。由于第1、2圈与第3、4、5圈所设定的充放电参数不同，因此可以得到小电流与大电流充放电的电容量与电位平台。