蓄電池是一種可逆的低壓直流電源，主要由正負(fù)極板、隔板、電解液殼體、極柱等組成。其主要作用是將電能儲(chǔ)蓄起來，需要使用時(shí)再把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芊懦鰜怼Ｐ铍姵卦诔潆姇r(shí)利用外部的電能使內(nèi)部活性物質(zhì)再生，把電能儲(chǔ)存為化學(xué)能，需要放電時(shí)再次把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能輸出。蓄電池主要可以分為鉛酸蓄電池，堿蓄電池，動(dòng)力蓄電池等。
1800年，意大利物理學(xué)家Alessandro Volta發(fā)明出真正意義上的現(xiàn)代電池蓄電池在光伏領(lǐng)域，軍事領(lǐng)域，電動(dòng)汽車領(lǐng)域都有著應(yīng)用。伴隨著科技材料不斷的進(jìn)步，蓄電池也朝著更長(zhǎng)的使用壽命，以及智能化、智慧化，儲(chǔ)備一體等方向發(fā)展。
簡(jiǎn)史
電池出現(xiàn)的時(shí)間之早超出了我們的想象。1938年，巴格達(dá)博物館主任在該博物館的地下室中，找到了現(xiàn)在被稱為“巴格達(dá)電池”的原始電池。分析表明，這一原始電池可以追溯到公元前250年，屬于美索不達(dá)米亞文明時(shí)期的造物。這枚最早的電池引發(fā)了很多的爭(zhēng)論。對(duì)于它的用途，人們眾說紛紜，可能的假說包括用于電鍍，止痛或者是人們通過與之接觸時(shí)的刺痛感，來產(chǎn)生宗教體驗(yàn)。
18世紀(jì)（1701~1800）
1749年美國(guó)發(fā)明家本杰明?富蘭克林首次使用了“電池”這一詞語。當(dāng)時(shí)他使用了一組串聯(lián)的電容器來進(jìn)行電學(xué)實(shí)驗(yàn)。
1780年，意大利解剖學(xué)家伽伐尼在實(shí)驗(yàn)中意外發(fā)現(xiàn)，同時(shí)觸摸兩種不同的金屬器械可以引起青蛙腿部的肌肉抽搐，他稱之為“生物電”。此發(fā)現(xiàn)引起了物理學(xué)家們的極大興趣。
1799年，意大利物理學(xué)家伏特通過多次實(shí)驗(yàn)，得出結(jié)論認(rèn)為：肌肉之所以能產(chǎn)生電流，是因?yàn)榧∪庵械哪撤N液體在起作用。他通過把兩種不同的金屬片浸在各種溶液中進(jìn)行試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了金屬片與溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)能產(chǎn)生電流。在此基礎(chǔ)上，伏特成功制成了世界上第一個(gè)電池“伏特電堆”，由許多鋅片和銀片之間墊上浸透鹽水的絨布或紙片組成。這種“電堆”實(shí)際上就是串聯(lián)的電池組。只要有兩種金屬浸泡在某種溶液中，就有可能產(chǎn)生類似電池的作用。
1800年，意大利物理學(xué)家Alessandro Volta發(fā)明出真正意義上的現(xiàn)代電池。他通過在一枚銅片和一枚鋅片中間夾上浸有鹽水的布片構(gòu)筑成一個(gè)小單元，再將這些小單元堆疊起來，就得到了“伏打電堆”。導(dǎo)線將電堆的兩端連接起來，就能夠產(chǎn)生穩(wěn)定的電流。每一個(gè)小單元能夠產(chǎn)生0.76伏特（V）的開路電壓。通過將這些小單元串聯(lián)，我們能夠得到電壓相當(dāng)于每一個(gè)小單元電壓的總和。
19世紀(jì)（1801~1900）
1836年，英國(guó)的丹尼爾對(duì)“伏特電堆”進(jìn)行了改良，發(fā)明了更有效的“本生電池”和“格羅夫電池”。然而，當(dāng)時(shí)的電池都需在兩個(gè)金屬板之間灌裝液體，搬運(yùn)很不方便，特別是蓄電池所用液體是硫酸，在挪動(dòng)時(shí)很危險(xiǎn)。
1860年，法國(guó)的雷克蘭士(George Leclanche)發(fā)明了碳鋅電池，這種電池更容易制造，且最初潮濕水性的電解液逐漸用黏濁狀類似糊的方式取代，于是裝在容器內(nèi)時(shí)，“干”性的電池出現(xiàn)了。同年，法國(guó)普朗泰(Gaston Plante)發(fā)明出用鉛做電極的電池。這種電池的獨(dú)特之處是當(dāng)電池使用一段時(shí)間電壓下降時(shí)，可以給它通以反向電流，使電池電壓回升。因?yàn)檫@種電池能充電，并可反復(fù)使用，所以稱它為“蓄電池”。
1887年，英國(guó)人赫勒森(Wilhelm Hellesen)發(fā)明了最早的干電池。相對(duì)于液體電池而言，干電池的電解液為糊狀，不會(huì)溢漏，便于攜帶，因此獲得了廣泛應(yīng)用。
20世紀(jì)（1901~2000）
1970年代，M.S.Whittingham制成了首個(gè)鋰電池，其中正極材料為硫化鈦，負(fù)極材料為鋰。這奠定了鋰離子電池的發(fā)展基礎(chǔ)。
1980年，美國(guó)物理學(xué)教授John Goodenough發(fā)明了一種新型的鋰電池。在這種鋰電池中，鋰能夠在電池中以鋰離子的形式，穿梭于兩個(gè)電極之間。鋰是周期表中最輕的元素之一，同時(shí)擁有著極強(qiáng)的電化學(xué)勢(shì)，這兩點(diǎn)優(yōu)勢(shì)使得它能夠以最小的體積提供最高的電壓。
1982年，伊利諾伊理工大學(xué)的R.R.Agarwal和J.R.Selman發(fā)現(xiàn)鋰離子可以快速地、可逆地嵌入石墨中。這一發(fā)現(xiàn)為制作充電電池提供了新的思路。隨后，貝爾實(shí)驗(yàn)室成功試制了首個(gè)可用的鋰離子石墨電極。1983年，M.Thackeray和J.Goodenough等人發(fā)現(xiàn)了錳尖晶石這一優(yōu)良的正極材料，它具有低價(jià)、穩(wěn)定和優(yōu)良的導(dǎo)電、導(dǎo)鋰性能。此外，它的分解溫度高，氧化性遠(yuǎn)低于鈷酸鋰，因此更為安全。
1989年世界上最早的充電電池之一，鎳鎘電池（NiMH）發(fā)明，這種電池?fù)碛斜孺?鎘電池更長(zhǎng)的壽命。同樣使用的是堿性電解質(zhì)。同年，A.Manthiram和J.Goodenough發(fā)現(xiàn)采用聚合陰離子的正極可以提高電池的電壓。
1990年，日本索尼公司正式推出LiCoO2/石墨礦這種鋰離子電池，該電池成功的利用能可逆脫嵌鋰的碳材料替代鋰作為負(fù)極，克服了鋰二次電池循環(huán)壽命低、安全性差的缺點(diǎn)，鋰離子電池得以商品化。標(biāo)志著電池工業(yè)的一次革命。而在1992年，索尼公司發(fā)布了首個(gè)商用鋰離子電池，這標(biāo)志著鋰離子電池進(jìn)入了商業(yè)化階段，同時(shí)也革新了消費(fèi)電子產(chǎn)品的面貌。
21世紀(jì)（2001~2023）
21世紀(jì)初，日本開發(fā)了人造石墨和改性天然石墨負(fù)極的新技術(shù)，逐漸替代了昂貴的MCMB，至今仍然是商業(yè)化負(fù)極的首選。
工作原理
蓄電池的工作原理:充電時(shí)利用外部的電能使內(nèi)部活性物質(zhì)再生，把電能儲(chǔ)存為化學(xué)能，需要放電時(shí)再次把化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能輸出，如生活中常用的手機(jī)電池等。
蓄電池用填滿海綿狀鉛的鉛基板柵(又稱格子體)作負(fù)極，填滿二氧化的鉛基板柵作正極，并用密度為1.26~1.33/mL的稀硫酸作電解質(zhì)。電池在放電時(shí)，鉛是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，生成硫酸鉛；二氧化鉛是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，生成硫酸鉛。蓄電池在用直流電充電時(shí)，兩極分別生成單質(zhì)鉛和二氧化鉛:移去電源后，它又恢復(fù)到放電前的狀態(tài)，組成化學(xué)電池。鉛蓄電池能反復(fù)充電、放電，它的單體電池電壓是2V，一個(gè)或多個(gè)單體電池構(gòu)成的電池組(簡(jiǎn)稱蓄電池)，最常見的電壓是6V，其他還有2V、4V、8V、24V、蓄電池。例如，汽車上用的蓄電(俗稱汽車電瓶)是6個(gè)蓄電串聯(lián)成12V的電池組。
化學(xué)原理
總反應(yīng)
總反應(yīng)：
放電時(shí)
負(fù)極：
正極：
充電時(shí)
陰極：
陽極：
注（充電時(shí)陰極為放電時(shí)負(fù)極）
基本構(gòu)造
蓄電池主要由正負(fù)極板、隔板、電解液殼體、極柱等組成。
極板
極板分為正極板和負(fù)極板，均由柵架和活性物質(zhì)組成，是蓄電池的核心部件。正極板的活性物質(zhì)為二氧化鉛(PbO)，星棕褐色。負(fù)極板上的活性物質(zhì)為海綿狀純鉛(Pb)，呈深灰色。將活性物質(zhì)做成膏狀涂敷在柵架的空隙里并進(jìn)行干燥，便制成極板。
蓄電池充放電的化學(xué)反應(yīng)主要是依靠極板上的活性物質(zhì)與電解液進(jìn)行。將正負(fù)極板各一片浸入電解液中，可獲得2V 的電動(dòng)勢(shì)。為了增大蓄電池容量，通常把多片正負(fù)極板并聯(lián)，用橫板焊接成正負(fù)極板組，構(gòu)成一個(gè)單格蓄電池。一個(gè)需電池通常由一個(gè)或幾個(gè)單格蓄電池串聯(lián)而成。
柵架的作用是固結(jié)活性物質(zhì)，一般由鉛錦合金鑄成，具有良好的導(dǎo)電性、耐腐蝕性和一定的機(jī)械強(qiáng)度。為了減小蓄電池的內(nèi)阻，改善露電池的起動(dòng)性能，有些蓄電池采用了放射形柵架。
隔板
隔板在正、負(fù)極板間起絕緣作用，使蓄電池結(jié)構(gòu)更為緊湊。隔板上有許多微孔，有利于電解液滲透。隔板一面平滑，另一面有凹槽。帶溝槽的一面應(yīng)朝向正極板，使正極板在充電、放電過程中電解液能順利地上下流通。另外，當(dāng)正極板上的活性物質(zhì)脫落時(shí)，能沿隔板槽迅速沉至容器底部。
電解液
電解液的作用是使離子間導(dǎo)電，并參與蓄電池的化學(xué)反應(yīng)。電解液由純硫酸(HSO)和蒸餾水按一定的比例配制而成，密度一般為1.24~1.30g/cm。電解液的密度和純度對(duì)蓄電池的性能和使用壽命有很大的影響。電解液的密度越大，越不容易結(jié)冰，并能提高蓄電池的容量;但密度過大，則黏度增加，會(huì)降低蓄電池的容量，縮短蓄電池的使用壽命。
殼體
蓄電池殼體的作用是盛放電解液和極板組，使鉛酸蓄電池構(gòu)成一個(gè)整體，多采用硬橡膠或聚丙烯塑料制成，殼內(nèi)由間壁分為3個(gè)或6個(gè)相互分離的單格，單格之間用鉛質(zhì)聯(lián)條串聯(lián)。
殼體底部有凸起的筋條支撐極板組，凸筋之間的空間用來容納極板脫落的活性物質(zhì)，以防極板短路。殼體上部有蓄電池蓋密封，警電池蓋上有每個(gè)單格警電池的加液孔，用于添加電解液和蒸餾水，以及測(cè)量電解液密度、溫度和液面高度。蓄電池化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的氣體可通過加液孔蓋上的通風(fēng)孔順利排出。
匯流排
匯流排的作用是將單格蓄電池串聯(lián)起來，提高整個(gè)蓄電池的端電壓。匯流排一般由鉛錦合金制成，有外露式、穿壁式和跨越式三種。
極柱
普通的鉛酸蓄電池首尾兩極板組的橫板上焊有極柱。一個(gè)為正極柱，旁邊標(biāo)有+或P記號(hào);另一個(gè)為負(fù)極極柱，旁邊標(biāo)有-或記號(hào)，有的用不同顏色表示。
基本分類
蓄電池按電池類型可以分類為：鎘鎳堿性蓄電池、鎳堿蓄電池、鎳鎘蓄電池、動(dòng)力蓄電池、鉛酸蓄電池、膠體蓄電池、鎳氫蓄電池、氫蓄電池、鋰蓄電池、鋰離子蓄電池。
鉛酸蓄電池
以酸性水溶液為電解質(zhì)的蓄電池稱為酸蓄電池，鉛酸蓄電池電極是以鉛及其氧化物為材料。酸蓄電池理論比能量175.5(W·h)/kg，實(shí)際比能量35(W·h)/kg，能量密度80(W·h)/L。鉛酸電的基本單元是單體電池(BatterCell)。每個(gè)單體電池都是由正極板、負(fù)極板和裝在正極板與負(fù)極板之間的隔板組成。每個(gè)單體電池的基本電壓為2.1V多一點(diǎn)，不過習(xí)慣稱為2V。實(shí)際用的鉛酸蓄電池是由不同容量的單體電池按使用要求進(jìn)行組合，裝置在不同的塑料外殼中獲得不同電壓和不同容量。
鉛酸蓄電池的特點(diǎn)是開路電壓高，放電電壓平穩(wěn)，充電效率高，能夠在常溫下正常工作，生產(chǎn)技術(shù)成熟，價(jià)格便宜，規(guī)格齊全。
鎳堿蓄電池
鎳堿蓄電池與鉛酸蓄電池在結(jié)構(gòu)上相似，但使用的材料有顯著差異。其極板主要采用袋式和燒結(jié)式兩種類型。袋式極板是將活性物質(zhì)（正極板活性物質(zhì)為氫氧化鎳粉末上添加的石墨，負(fù)極板活性物質(zhì)為主要成分的粉末）包裹在有許多小孔的薄鋼板（鋼帶）內(nèi)，并保持其在鋼制外框中，以確保活性物質(zhì)不會(huì)脫落。
燒結(jié)式極板是通過在金屬絲網(wǎng)中燒結(jié)鎳粉來制作多孔活性物質(zhì)基板，然后浸透鎳鹽溶液（正極板用）或鹽溶液（負(fù)極用），使其沉淀附著來制成正負(fù)極極板。電解液采用高純度氫氧化鉀（KOH）溶液，其比重為1.20。
隔板采用多孔合成樹脂板、非編織布或絕緣棒等。電池槽（即外殼）則由合成樹脂或鍍鎳的鋼板制成。需要注意的是，氫氧化鉀溶液容易吸收空氣中的二氧化碳，為避免這一現(xiàn)象，通氣孔常采用活門式
鎳鎘堿性蓄電池，正極板含有氫氧化高鎳(Ni(OH)3)，負(fù)極板含有鎘(Cd)，電解液為氫氧化鉀(KOH)溶液，電動(dòng)勢(shì)約為1.35V。在這個(gè)電化學(xué)反應(yīng)中，同鉛酸蓄電池有很大不同，鎳堿蓄電池的電解液不直接參與反應(yīng)而只起導(dǎo)電作用，所以在充放電過程中電解液比重不發(fā)生變化。
鎘鎳堿性蓄電池
鎘鎳堿性蓄電池由正負(fù)極板，電解液，電槽等組成。電槽由鍍鎳鋼板制成，正負(fù)極板均用穿孔制成的匣子分別裝入正、負(fù)極活性物質(zhì)(氧化鎳、鎘鐵合金等)而構(gòu)成。正負(fù)極板間用硬橡膠隔離，負(fù)極板與電槽絕緣，而正極板與電槽相連，正極板比負(fù)極板多一片。蓄電池箱組裝時(shí)每個(gè)蓄電池單元用尼龍隔板支撐，并與外殼絕緣以防短路。蓄電池的上蓋有3個(gè)孔，2個(gè)孔用來引出正負(fù)極另一孔作為排電解液用。鎘鎳堿性蓄電池極板活性物質(zhì)充電后，正極板為氫氧化鎳(Ni(OH)3)，負(fù)極板為金屬鎘(Cd)。而放電終止時(shí)正極板轉(zhuǎn)化為氫氧化亞鎳，負(fù)極板轉(zhuǎn)化為化(Cd(OH)2)。電解多用氫氧化鉀(KOH)溶液。電解液只作電流的傳導(dǎo)體其濃度不起變化，因而不能根據(jù)比重來判斷充、放電的程度，唯一可靠的辦法是根據(jù)電壓的變化判斷充放電的程度。
鎳鎘蓄電池
鎳鎘蓄電池的正極材料為二氧化鎳(NiO2)和石墨粉的混合物，負(fù)極材料為海綿狀鎘粉和氧化鎘粉，電解液通常為氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液。當(dāng)環(huán)境溫度較高時(shí)，使用密度為1.17~1.19g/cm3(15°C時(shí))的化鈉溶液。當(dāng)環(huán)境溫度較低時(shí)，使用密度為1.19~1.21g/cm3(15°C時(shí))的氫氧化鉀溶液。在-15°C時(shí)以下時(shí)，使用密度為1.25~1.27g/cm3(15°C時(shí))的氫氧化鉀溶液。為兼顧低溫性能和荷電保持能力，密封鎳鎘蓄電池采用密度為1.40g/cm3(15°C時(shí))的氫氧化鉀溶液。為了增加蓄電池的容量和循環(huán)壽命，通常在電解液中加入少量的氫氧化鋰(每升電解液加15~20g)。
鎳鎘蓄電池充電后，正極板上的活性物質(zhì)變?yōu)镹iO2，負(fù)極板上的活性物質(zhì)變?yōu)榻饘冁k;鎳鎘蓄電池放電后，正極板上的 NiO2，變?yōu)镹i(OH)2，負(fù)極板上的Cd變?yōu)镃d(OH)2。
動(dòng)力蓄電池
蓄電池是電動(dòng)汽車的關(guān)鍵部件，同時(shí)也是制約其發(fā)展的主要因素。在電動(dòng)汽車中，一般使用兩種類型的蓄電池：動(dòng)力蓄電池和輔助蓄電池。動(dòng)力蓄電池主要負(fù)責(zé)為驅(qū)動(dòng)電機(jī)提供電能，而輔助蓄電池則主要用于起動(dòng)、照明和點(diǎn)火等功能，也被稱為起動(dòng)蓄電池（SLI）。與輔助蓄電池相比，動(dòng)力蓄電池需要保證長(zhǎng)時(shí)間持續(xù)供電。
根據(jù)GB/T 19596-2017《電動(dòng)汽車術(shù)語》的定義，動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)是由一個(gè)或多個(gè)電池包及相應(yīng)的附件（如蓄電池管理系統(tǒng)、高壓電路、低壓電路、熱管理設(shè)備以及機(jī)械總成）組成的，為電動(dòng)汽車提供電能的能量存儲(chǔ)裝置。
而在汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)OC/T 1023-2015《電動(dòng)汽車用動(dòng)力蓄電池系統(tǒng)通用要求》中，動(dòng)力蓄電池被定義為用于承裝蓄電池組、蓄電池管理模塊以及相應(yīng)的輔助元器件的總成，它也包含了機(jī)械連接、電氣連接和防護(hù)等功能，并且可以簡(jiǎn)稱為蓄電池箱。
通常，動(dòng)力蓄電池包包括蓄電池模塊、蓄電池管理模塊（不包含蓄電池控制單元）、蓄電池箱以及相應(yīng)的附件。作為一個(gè)從外部獲取電能并可對(duì)外輸出電能的單元，它具有能夠在短時(shí)間內(nèi)（通常不超過5分鐘）在電動(dòng)汽車上完成安裝的特點(diǎn)，并且可以在非車載情況下對(duì)其承裝的蓄電池進(jìn)行充電，這種蓄電池包被稱為快換動(dòng)力蓄電池包。
汽車用蓄電池的主要性能指標(biāo)包括比能量、比功率、循環(huán)壽命和成本等。理想的電動(dòng)汽車蓄電池應(yīng)具備高比能量、低內(nèi)阻、高放電電流、高充電效率、放電時(shí)電壓幾乎恒定的扁平放電特性、良好的高低溫工作性、長(zhǎng)工作壽命、充放電循環(huán)次數(shù)多以及低成本等特點(diǎn)。
膠體蓄電池
膠體蓄電池結(jié)構(gòu)與普通蓄電池相同，只是電解質(zhì)不是液體，而是膠狀體，故稱膠體電解質(zhì)蓄電池，簡(jiǎn)稱膠體蓄電池。其電解質(zhì)成分為純凈的硅酸鈉與硫酸。電解質(zhì)粘稠，呈白色透明半流態(tài)。與普通蓄電池相比，有以下特點(diǎn):
(1)電解質(zhì)不會(huì)流動(dòng)無出。便于維護(hù)使用保和運(yùn)輸。
(2)膠體電解質(zhì)失水量小。因此不用測(cè)和調(diào)整電解質(zhì)密度也不要測(cè)量電解液液面高度，只需添加少量蒸餾水。
(3)耐強(qiáng)電流放電，活性物質(zhì)不易脫落。凝膠狀電解質(zhì)像保護(hù)套緊緊包住極板。所以，耐強(qiáng)電流放電，也耐振動(dòng)，使用壽命較長(zhǎng)。
(4)耐硫化。放電時(shí)產(chǎn)生的硫酸很難溶解到膠體中去。膠體中的硫酸鉛也難于再附回極板，形成再結(jié)晶。可在一定程度上，防止極板的硫化。
(5)內(nèi)阻大。膠體電解質(zhì)電阻大整個(gè)蓄電池內(nèi)阻增加。大電流放電時(shí)容量有所降低。
氫蓄電池
各種干電池、蓄電池，包括鋰電池和鋰離子電池以及超級(jí)電容電池都是先把電能存儲(chǔ)，然后才能給用電器提供電能。氫燃料電池是使用氫，在電池里面直接與氧氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生電能。氫燃料電池嚴(yán)格說起來不是電池，因?yàn)樗⒉恢苯哟鎯?chǔ)電能，而是儲(chǔ)存氫氣，在使用時(shí)才把氫氣和氧氣變成電能。就好像內(nèi)燃機(jī)一樣，并不儲(chǔ)存能量，只儲(chǔ)存燃油，發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)才把燃油變成能量。所以，更貼切地說，氫燃料電池應(yīng)該是氫燃料發(fā)動(dòng)機(jī)。
氫燃料電池的基本原理是電解水的逆反應(yīng)。電池含有正負(fù)兩個(gè)電極，分別充滿電解液，兩個(gè)電極被具有滲透性的薄膜隔開。氫氣由燃料電池的正極進(jìn)入電池，氧氣(或空氣)由負(fù)極進(jìn)入電池。催化劑可使正極的氫分子分解成兩個(gè)質(zhì)子(proton)與兩個(gè)電子(electron)。質(zhì)子被氧吸引到薄膜的另一邊，電子不能穿過質(zhì)子交換膜，只能經(jīng)過外部電路到達(dá)燃料電池負(fù)極，從而在外電路中產(chǎn)生電流。在負(fù)極催化劑作用下，質(zhì)子、電子及氧發(fā)生反應(yīng)，形成水分子。由于供應(yīng)給電池負(fù)極的氧可以從空氣中獲得，因此只要不斷地給電池正極供應(yīng)氫，負(fù)極從空氣中獲取氧氣，并及時(shí)把發(fā)電后產(chǎn)生的水蒸氣帶走，就可以不斷地提供電能。
鎳氫蓄電池
鎳氫蓄電池是正極使用與鎳鍋蓄電池相同的鎳的氧化物，負(fù)極使用可以進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)并能吸收、釋放活性物質(zhì)氫的貯氫合金，電解液使用高濃度的氫氧化鉀水溶液的蓄電池。鎮(zhèn)氫需電池除了具有卓越的能量密度、輸出功率特性、再生恢復(fù)特性、壽命等基本特性之外，還具有卓越的安全性能和回收性能，是功能均衡的電池系統(tǒng)、所以被用于電動(dòng)汽車，特別是用于混合動(dòng)力車驅(qū)動(dòng)的動(dòng)力、能量源，得以開發(fā)并普及。
鋰蓄電池
鋰蓄電池是20世紀(jì)90年代發(fā)展起來的高容量可充電電池，其比能量大、循環(huán)壽命長(zhǎng)、自放電率小、無記憶效應(yīng)和環(huán)境污染，是各國(guó)能量存儲(chǔ)技術(shù)研究的熱點(diǎn)，主要集中在大容量長(zhǎng)壽命和安全性3個(gè)方面的研究。鋰蓄電池體系仍在發(fā)展完善之中，目前根據(jù)電解質(zhì)的不同主要分為以下3種類型：①非水電解液體系、②聚合物電解質(zhì)體系、③固體電解質(zhì)體系。其中，第一種體系電解質(zhì)是有機(jī)化合物或無機(jī)化合物。后兩種體系電解質(zhì)是無機(jī)物，屬于固體鋰蓄電池。
采用聚合物電解質(zhì)的鋰蓄電池又分為兩類:一類稱為聚合物鋰蓄電池；另一類稱為聚合物鋰離子蓄電池或稱塑料鉀離子若電池。聚合物鋰蓄電池由鋰和聚合物(不含任何液體)電解質(zhì)組成。這種電池的原理與普通的有電解液的金屬電池相同，用聚合物代替液體電解質(zhì)，以保證鋰離子在電極間轉(zhuǎn)換。這樣極大地減少了枝晶形成和鋰的腐蝕，增加了安全性和循環(huán)壽命。其工作溫度可達(dá)60°C。聚合物離子蓄電池與采用微孔聚丙烯和聚乙烯隔板及液體電解質(zhì)組成的鋰離子蓄電池的主要不同之處，在于用聚合物代替電解液，因而可卷制成多種形狀的薄形小型電池，目前應(yīng)用于設(shè)備供電的鉀蓄電池主要有鋰離子蓄電池、聚合物鋰離子蓄電池、聚合物鋰蓄電池。
鋰離子蓄電池
鋰離子蓄電池是1990年由日本索尼首先推向市場(chǎng)的新型高能蓄電池，是目前世界最新一代的充電電池。與其他蓄電池相比，鋰離子蓄電池具有電壓高、比能量高、充放電壽命長(zhǎng)、無記憶效應(yīng)、無污染、快速充電、自放電率低、工作溫度范圍寬和安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，它已成為未來電動(dòng)汽車較為理想的動(dòng)力電源。鋰離子蓄電池由正極、負(fù)極、隔板、電解液和安全閥等組成。按照按照鋰離子蓄電池外形形狀可以分為方形鋰離子蓄電池、柱形鋰離子蓄電池。按照鋰離子蓄電池正極材料的不同可以分為錳酸鋰離子蓄電池、磷酸鐵鋰離子蓄電池、鎳鈷鋰離子蓄電池或鎳鈷錳鋰離子蓄電池。
技術(shù)參數(shù)
蓄電池的技術(shù)參數(shù)有電解液密度、靜止電動(dòng)勢(shì)、電壓、內(nèi)阻和容量等。這里主要介紹電解液密度、靜止電動(dòng)勢(shì)和內(nèi)阻。
電解液密度
電解液密度是指電解液中?H?SO??成分所占的比例。因?yàn)槊芏扰c溫度密切相關(guān)，所以實(shí)際測(cè)量密度時(shí)應(yīng)同時(shí)測(cè)量電解液的溫度，并按下式換算成標(biāo)準(zhǔn)溫度(25℃)時(shí)的密度ρ25°c。
ρT——實(shí)測(cè)電解液密度，g/cm3;
T——?實(shí)測(cè)電解液溫度，℃;
β——密度溫度系數(shù)(β=0.0007)，即溫度每升高1℃，密度將降低0.0007g/cm3。
靜止電動(dòng)勢(shì)
靜止電動(dòng)勢(shì)?E，?是指蓄電池在靜止?fàn)顟B(tài)(不充電也不放電)時(shí)，正、負(fù)極板之間的電壓(即開路電壓)。靜止電動(dòng)勢(shì)的高低與電解液密度和溫度有關(guān)，在密度為1?.?05~1.30g/cm3??的范圍內(nèi)，可由下式計(jì)算近似值?(V)。
汽車用蓄電池電解液的密度在充電時(shí)增大，放電時(shí)減小，變化范圍在1.12～1.30g/cm3之間，其靜止電動(dòng)勢(shì)相應(yīng)地在1.97～2.15V?之間變化。
內(nèi)阻
蓄電池內(nèi)阻的大小反映了蓄電池帶負(fù)載的能力。在相同條件下，內(nèi)阻越小，輸出電流越?大，帶負(fù)載能力越強(qiáng)。蓄電池的內(nèi)阻為極板電阻、隔板電阻、電解液電阻和連接條電阻的總和，用R?表示。
極板電阻很小，且隨極板上活性物質(zhì)的變化而變化。充電時(shí)電阻變小，放電時(shí)電阻變?大，特別是在放電終了時(shí)，由于活性物質(zhì)轉(zhuǎn)變成為導(dǎo)電性能極差的硫酸鉛，因此內(nèi)阻顯著增大。隔板電阻與其材料的孔徑和孔率有關(guān)。木質(zhì)隔板比微孔塑料、微孔橡膠和聚氯乙稀袋式隔板的電阻大。此外，隔板越薄則電阻越小。
電解液電阻隨溫度和密度不同而變化。連接條電阻與蓄電池單格之間的連接形式有關(guān)。內(nèi)部穿壁式和跨越式連接的電阻比表面
外露式連接的電阻要小。
對(duì)于完全充足電的蓄電池，在標(biāo)準(zhǔn)溫度25℃時(shí)的內(nèi)阻R??可按以下經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算：
Ue——表示蓄電池的額定電壓，V；
Cn——表示20小時(shí)率額定容量，A·h；
應(yīng)用領(lǐng)域
在航空、通信、電站及交通要求不間斷供電的地方，電池為不可缺少的儲(chǔ)能后備能源。大量移動(dòng)通訊站和手機(jī)、電動(dòng)汽車、助力電瓶車都依靠電池提供能量。小型風(fēng)力發(fā)電和太陽能發(fā)電也用電池作為后備能源。蓄電池是DC電源系統(tǒng)的應(yīng)急電源，它的主要用途是當(dāng)電網(wǎng)不能供電時(shí)，向維持通信所必需的用電設(shè)備應(yīng)急供電一定的時(shí)間。蓄電池還可以作為動(dòng)力來源，例如電動(dòng)汽車則是以車載電池為動(dòng)力，依靠大功率電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的新型交通工具，具有污染小、能量利用率高、使用維修方便等優(yōu)點(diǎn)。燃料電池在無人機(jī)和潛艇中的應(yīng)用也得到了討論。美國(guó)航空航天局研制的無人駕駛飛機(jī)太陽神號(hào)使用燃料電池作為動(dòng)力，創(chuàng)造了世界飛行高度的紀(jì)錄。
光伏領(lǐng)域
光伏電站用儲(chǔ)能電池與儲(chǔ)能裝置是離網(wǎng)型光伏電站及并網(wǎng)型“光伏+儲(chǔ)能”電站的重要組成部分，其主要作用是存儲(chǔ)電能，在連續(xù)陰雨天、夜晚及應(yīng)急狀態(tài)下為負(fù)載供電，或在并網(wǎng)系統(tǒng)中利用存儲(chǔ)的電能調(diào)峰填谷，以減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊等。儲(chǔ)存電能的方式有很多，主要方式之一是利用各類儲(chǔ)能電池和儲(chǔ)能裝置來完成儲(chǔ)能的任務(wù)。在光伏發(fā)電系統(tǒng)中，常用的儲(chǔ)能電池及儲(chǔ)能裝置包括鉛酸蓄電池、鋰離子電池、磷酸鐵鋰電池、鎳氫電池，以及當(dāng)前具有前沿性的全釩液流電池、鈉硫電池、超級(jí)電容器等，它們分別應(yīng)用于光伏發(fā)電的不同場(chǎng)景和產(chǎn)品中。
軍事領(lǐng)域
鉛酸蓄電池仍然是當(dāng)今世界各國(guó)常規(guī)潛艇最普遍使用的蓄電池，因?yàn)樗哂屑夹g(shù)成熟、性能可靠和制造成本低等優(yōu)勢(shì)。然而，現(xiàn)代潛艇用鉛酸蓄電池存在充電時(shí)間長(zhǎng)、高倍率充放電效率不高、比能量和比功率不高的缺點(diǎn)。因此，需要開發(fā)更先進(jìn)的鉛酸電池，以滿足潛艇機(jī)動(dòng)作戰(zhàn)的需求，并提高和完善常規(guī)潛艇的戰(zhàn)術(shù)使命。
燃料電池在無人機(jī)和潛艇中的應(yīng)用也得到了討論。美國(guó)航空航天局研制的無人駕駛飛機(jī)太陽神號(hào)使用燃料電池作為動(dòng)力，創(chuàng)造了世界飛行高度的紀(jì)錄。波音公司與美國(guó)國(guó)防高級(jí)研究計(jì)劃局簽訂了無人機(jī)燃料電池動(dòng)力系統(tǒng)開發(fā)合同，旨在延長(zhǎng)無人機(jī)的連續(xù)飛行時(shí)間。西門子股份公司燃料電池在德國(guó)AIP系統(tǒng)潛艇上的應(yīng)用也較為成熟。
此外，鋰離子電池已成為美軍標(biāo)準(zhǔn)電池系列之一。美國(guó)Yardney公司為水下軍事裝備研制了三款鋰離子動(dòng)力電池，包括UUV電池系統(tǒng)、75kW級(jí)電動(dòng)魚雷用鋰離子電池和袖珍潛艇用高性能鋰離子電池系統(tǒng)。這些電池具有高能量密度和優(yōu)秀的充放電性能，適用于各種水下軍事裝備。
電動(dòng)汽車領(lǐng)域
fcv是以車載電池為動(dòng)力，依靠大功率電動(dòng)機(jī)提供動(dòng)力的新型交通工具，具有污染小、能量利用率高、使用維修方便等優(yōu)點(diǎn)。電動(dòng)汽車分為純電動(dòng)汽車（EV）、混合式電動(dòng)汽車（HEV）和燃料電池電動(dòng)汽車（FCEV）三大類，其中EV的動(dòng)力來自于各種蓄電池，HEV的動(dòng)力來源于兩種或兩種以上的不同能源，如蓄電池和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)或LCK6180G，而PHEV的動(dòng)力則來自燃料電池。
目前，大部分電動(dòng)汽車的動(dòng)力電池采用鉛酸蓄電池、鎳氫電池、鋰離子電池和燃料電池。其中，鉛酸蓄電池的技術(shù)最為成熟，但其能量密度和功率密度不高，不適合電動(dòng)汽車的應(yīng)用。鎳氫電池的綜合優(yōu)勢(shì)最為明顯，已被國(guó)際知名汽車制造廠家如日本豐田汽車、通用汽車和德國(guó)大眾等選用作為HEV的動(dòng)力電池。鋰離子電池具有重量輕、單體電池電壓高等優(yōu)點(diǎn)，是業(yè)內(nèi)公認(rèn)的動(dòng)力汽車電池的新的發(fā)展方向，各大汽車企業(yè)均將鋰離子電池作為未來的發(fā)展重點(diǎn)。
在安全性、循環(huán)穩(wěn)定性和生產(chǎn)成本等方面，鋰離子電池仍需進(jìn)一步完善。盡管如此，鋰離子電池仍具有很大的發(fā)展前途，有可能在將來代替鎳氫電池組。
電動(dòng)摩托車領(lǐng)域
世界各國(guó)著名摩托車廠家已經(jīng)在積極研制開發(fā)電動(dòng)摩托車，包括日本的雅馬哈與本田技研工業(yè)等企業(yè)。我國(guó)一些摩托車企業(yè)也在積極為摩托車尋找更為環(huán)保的動(dòng)力來源。目前，新大洲、春蘭、重慶嘉陵等摩托車廠商紛紛將目光投向極具優(yōu)勢(shì)的鋰離子動(dòng)力電池，正在與動(dòng)力電池生產(chǎn)廠家共同開發(fā)電動(dòng)摩托車。這種局面無疑給動(dòng)力電池的未來市場(chǎng)創(chuàng)造了無限的商機(jī)。
發(fā)展趨勢(shì)
鉛酸蓄電池以其性能穩(wěn)定的優(yōu)點(diǎn)得到了廣泛應(yīng)用，但是隨著鉛資源的減少以及鉛污染情況愈加嚴(yán)重，未來鉛酸蓄電池的使用量將會(huì)減少。而鎳氫電池已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)，其生產(chǎn)成本低、能量密度高、具有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。但是相對(duì)于鋰電池，鎳氫電池性能還較低，因此不是取代現(xiàn)有鉛酸蓄電池的最佳選擇。并且鋰電池具有體積能量比高、自放電率低、沒有記憶效應(yīng)、循環(huán)使用次數(shù)多等優(yōu)點(diǎn)，是一種綠色環(huán)保的能源電池。因而在大容量蓄電池應(yīng)用范圍內(nèi)成為了可取代鉛酸蓄電池的重要選擇。
從技術(shù)角度來看未來蓄電池系統(tǒng)發(fā)展將具有以下趨勢(shì)：
標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范
美國(guó)電池標(biāo)準(zhǔn)(ANSI battery standards)
英國(guó)電池標(biāo)準(zhǔn)(BS battery standards)
德國(guó)電池標(biāo)準(zhǔn)(DIN battery standards)
歐洲電池標(biāo)準(zhǔn)(EN battery standards)
中國(guó)電池標(biāo)準(zhǔn)(GB battery standards)
IEC電池標(biāo)準(zhǔn)(IEC battery standards)
日本電池標(biāo)準(zhǔn)(JIS battery standards)
法國(guó)電池標(biāo)準(zhǔn)(NF battery standards)
相關(guān)公司
日立（HITACHI）
日立（HITACHI），是來自日本的全球500強(qiáng)綜合跨國(guó)集團(tuán)，1979年便在北京成立了第一家日資企業(yè)的事務(wù)所。日立在中國(guó)已經(jīng)發(fā)展成為擁有約150家公司的企業(yè)集團(tuán)。
事業(yè)領(lǐng)域涉及能源系統(tǒng)、保障人們安全舒適出行的鐵路等交通系統(tǒng)，運(yùn)用大數(shù)據(jù)進(jìn)行創(chuàng)新的信息系統(tǒng)，以及通過健康管理、診斷、醫(yī)療技術(shù)等提供健康生活的醫(yī)療保健等等。
中國(guó)動(dòng)力（600482）
公司前身為風(fēng)帆股份有限公司(簡(jiǎn)稱風(fēng)帆股份，是全球技術(shù)門類最全、國(guó)內(nèi)最大的動(dòng)力裝備上市公司，涵蓋燃?xì)鈩?dòng)力、蒸汽動(dòng)力、化學(xué)動(dòng)力、全電動(dòng)力、柴油機(jī)動(dòng)力、熱氣機(jī)動(dòng)力、海洋核動(dòng)力等動(dòng)力及相關(guān)輔機(jī)配套。風(fēng)帆股份公司是軍用起動(dòng)鉛酸蓄電池的定點(diǎn)生產(chǎn)單位，多年來風(fēng)帆股份公司引進(jìn)了多條蓄電池專用生產(chǎn)線和檢測(cè)設(shè)備，年生產(chǎn)能力達(dá)到350萬KVAh。
天能股份（688819）
公司在全國(guó)五個(gè)省份共擁有10大電池生產(chǎn)基地，覆蓋多品類的鉛蓄電池及鋰離子電池的生產(chǎn)制造，鉛蓄動(dòng)力電池生產(chǎn)能力全國(guó)領(lǐng)先。2019年11月，公司被國(guó)家工業(yè)和信息化部、中國(guó)工業(yè)經(jīng)濟(jì)聯(lián)合會(huì)聯(lián)合認(rèn)定為鉛蓄電池制造業(yè)單項(xiàng)冠軍示范企業(yè)，列入國(guó)家全球單項(xiàng)冠軍培育名單。
臥龍電驅(qū)（600580）
子公司浙江臥龍燈塔電源有限公司具有五十多年的鉛酸蓄電池生產(chǎn)歷史，具有較強(qiáng)的設(shè)計(jì)、開發(fā)能力，引進(jìn)了瑞士愛立康公司國(guó)際先進(jìn)的固定型閥控密封式鉛酸蓄電池的制造技術(shù)，并同時(shí)引進(jìn)了美國(guó)、英國(guó)、意大利和瑞士等國(guó)的先進(jìn)生產(chǎn)設(shè)備和德國(guó)迪卡龍公司的整套檢測(cè)設(shè)備，形成了每年6億的固定型閥控密封式鉛酸蓄電池的生產(chǎn)能力。
參考資料 >
光伏電站用儲(chǔ)能電池的發(fā)展現(xiàn)狀及應(yīng)用前景綜述.百家號(hào).2023-12-05
動(dòng)力電池技術(shù)分析及應(yīng)用領(lǐng)域.電池網(wǎng).2023-12-05
日立中國(guó)歷史 (2021-).hitachi.2023-12-05
鉛酸蓄電池上市公司匯總.雪球.2023-12-05
《蓄電池》.bmcx.2023-12-05
【科普】一枚電池的前世今生:電池的發(fā)展與未來.微信公眾平臺(tái).2023-12-05
技術(shù)角度看數(shù)據(jù)中心蓄電池系統(tǒng)發(fā)展趨勢(shì).信息化觀察網(wǎng).2023-12-05
電池200年發(fā)展簡(jiǎn)史:發(fā)明靈感源自青蛙腿(圖).新浪科技.2023-12-05
鋰離子電池發(fā)展史(三).dreamgirls69.2023-12-05
鋰離子電池發(fā)展史(二).dreamgirls69.2023-12-05
「C位觀察」鋰電池專題:展望下一代鋰電池技術(shù) | C位-36氪.36氪.2023-12-05
美國(guó)電池標(biāo)準(zhǔn)(ANSI battery standards).msckobe.2023-12-05
英國(guó)電池標(biāo)準(zhǔn)(BS battery standards).msckobe.2023-12-05
德國(guó)電池標(biāo)準(zhǔn)(DIN battery standards).msckobe.2023-12-05
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