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摘要

市面上容易购买到的干电池AA(AAA)主要是碳性电池和碱性电池,不论大超市还是小杂货店都容易购买。镍氢充电电池则相对少见的多,不过也还算能买到。那么,这几种电池区别在哪,又如何正确选择电池呢。下面我们就分别介绍这三种电池。

首先,先让我们来回顾一下电池的发展史。

1836年,丹尼尔电池诞生(锌铜原电池,现在早就不用了);

1859年,铅酸电池发明,一直到今天还是非常常用;

1878年,法国的L.梅谢在锌锰电池中用含铂的多孔性炭电极代替二氧化锰炭包,开发了锌空气干电池的技术;

1883年,氧化银电池发明(如今常用于手表用1.55V纽扣电池,另有大型化电池组用于卫星、潜艇等高大上的地方);

1888年,锌锰干电池开始实现商品化;

1899年,镍镉、镍铁电池被发明,这使得镍正极材料体系的电池开始进入人们视野,并延续至今日的镍系电池家族(镍镉、镍氢、镍锌等);

20世纪初期,电池理论和技术发展一度陷入停滞。直到第二次世界大战之后,电池技术才有了新的重大发展;

1947年,实现了镍镉电池的密封化,使镍镉干电池成为可能;

1949年,劲量开发出小型化碱性锌锰干电池,使一次性电池的容量和放电功率都大大提高;

1958年,Harris提出了采用有机电解液作为锂一次电池的电解质,这带来多种一次性锂电池的实用化,包括锂二氧化锰电池(电脑主板电池)、锂亚硫酰氯电池(例如水表上用的ER14505)以及锂-二硫化铁电池,就是常说的锂铁电池;

1988年,南孚创办,开创国产品牌逆袭外资电池先河,目前已经跻身世界五大碱性电池生产商之一;

2009年,耐时掌握锂铁电池核心知识产权,实现全面国产化,在全球市场与劲量一较高下。

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市面上容易购买到的干电池AA(AAA)主要是碳性电池和碱性电池,不论大超市还是小杂货店都容易购买。镍氢充电电池则相对少见的多,不过也还算能买到。那么,这几种电池区别在哪,又如何正确选择电池呢?下面我们就分别介绍这三种电池。

一、碳性电池

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碳性电池,学名是中性锌-二氧化锰干电池(zinc-manganese dry battery),最简单的识别方法:电池皮上型号为R6+后缀(五号)/R03+后缀(七号),就是此类电池,后缀S表示普通,P表示高功率,C表示高容量等等。碳性电池放电功率很低,放电容量也很拙计,所以只适合用于低耗电电器,如钟表、遥控器等。 另外,碳性电池的负极就是电池外壳,放电完毕后常常由于外壳破裂而发生电解液泄露,损坏用电设备。最大的优点是价钱便宜,市面上单价常常低于一元,甚至有低于5角的(当然质量就呵呵了)。
二、碱性电池

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碱性电池亦称为碱性干电池、碱性锌锰电池、碱锰电池,是目前商品化的锌锰干电池系列中性能最好的品种。碱性电池的型号是LR6(五号)/LR03(七号),前缀L代表碱性(a”L”kaline)。当然可能在数字后面还有后缀,但是不常见。碱性电池采用电解二氧化锰制作环形正极,锌粉和添加剂配置的锌膏作为负极。由于电解液导电性强,正负极材料表面积大大优于碳性电池,以及强碱性条件下对锌-锰体系电化学反应的促进作用,使碱性电池的输出功率和容量都远胜于碳性电池。碱性电池相比于碳性电池更适合于较大功率的用电器,不过随着数码技术的发展,很多用电器堪称电老虎,比如高亮度LED手电筒、闪光灯等。这些用电器电流动辄就上1500mA的,一般碱性电池恐怕也难堪大任。大家最熟悉的碱性电池应该是南孚、双鹿、金霸王、555、麦克赛尔、GP等。

碳性和碱性电池的漏液问题一直是消费者头疼的问题。碳性电池自不必说,用放电过程不断消耗的负极锌兼做外壳,就决定了放电后期外壳很可能破裂漏液,毕竟反应嘛,不一定那么均匀的发生。

虽然碱性电池采用了密封的电池结构,但是碱液有个特点,叫做浸润性,对金属表面吸附能力特强。这造成所谓爬碱现象。在家也能做做模拟实验,找个不锈钢筷子之类的,垂直插入较浓的纯碱水溶液。结果纯碱固体会沿着金属筷子一路向上爬。这个现象实际上是由于吸附在金属表面,处于液面以上的纯碱溶液水分蒸发造成浓度梯度,而使下面的纯碱溶液被“吸”上来蒸发掉。这在碱性电池里头也时有发生,也就是我们常说的的电池漏液现象,漏液并不可怕,主要是腐蚀到昂贵的用电器。电解液泄漏,如下图

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此外,碱性电池过度放电下负极产生氢气,电池内压升高,为了避免电池爆炸,位于负极泄压阀会打开,排气同时当然也就漏液了。电池漏液是件喜闻乐见又无比蛋疼的事。轻则腐蚀电极影响接触,重则腐蚀电路板昂贵用电器报废。所以,一直以来,电池的一个重要的改进目标就是没有漏液。

三、镍氢充电电池

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其实镍氢电池并不是那么好买的。吾常于金陵城鼓楼区内逛遍商场超市,只找到两家出售镍氢充电电池,而且每家都只有一种镍氢电池可选。原因嘛,对于一般用户而言,镍氢电池需要配合充电器同时使用,单次投入过大,对于低强度使用的用户而言并不划算。镍氢电池正极是镍的氢氧化物,负极是储氢合金。镍氢电池输出电压较锌锰干电池更稳定,输出功率更是远远超出锌锰干电池。不过,镍氢电池自放电高于锌锰干电池,即使是使用在低自放电的用电设备中也高于锌锰干电池。这对于低强度长时间使用的用电设备来说,会显著降低电池的有效容量。另外,镍氢电池的容量(2000-2500mAh)本来就略低于碱性电池低电流放电下的容量(2500-3000mAh),因此 若将镍氢电池用于钟表等用电器中,使用时间常常低于碱性电池,还容易造成镍氢电池过放电而损害用电设备的情况。

四、新一代干电池:锂铁电池

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锂铁干电池,全称锂-二硫化铁干电池。由于这种电池采用了全新的内部材料,具备多种特性,常常被业界称为第三代干电池。相较于1949年就有的碱性电池而言,锂铁电池的出现确实十分新颖。正极二硫化铁在放电中发生的反应可逆性较窄,因此这种特殊电池用于开发成为充电电池并不适当,而搭配使用不利于充电但容量较高的锂金属作为负极,便可提高可用容量。这使得这种电池十分适用于一次性电池应用,是碳性电池和碱性电池后的最佳替代方案。由于锂和水会产生剧烈反应的缘故,锂铁电池电解液采用的是含锂盐的有机溶剂而非水溶液,相对于碳性电池和碱性电池而言,这种新型的锂铁电池就从材料上杜绝了漏液的风险。同尺寸锂-二硫化铁电池的重量只有碱性电池一半,而放电总能量却比碱性电池高出25%以上。具有明显放电电压平台(大约1.45V),因此相比碱性电池而言锂铁电池放电电压更稳定。放电功率显著高于碱性电池。特别适合在重负载场合使用,如闪光灯、电动工具、电动牙刷、成人玩具、儿童玩具的使用中。同时相比于碱性电池,其漏液率和自放电都更低,因此用于低功率的用电器同样具有一定的优势,但是制约其普及的最大因素是制作成本较高,电池单价可高出碱性电池100%以上。

锂铁电池除了在内部材料上跟碳性、碱性电池有着本质区别,在生产工艺上也完全不同,下面是锂铁电池的详细诞生过程。

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上图就是锂铁电池正极的原材料:二硫化铁粉末。

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烘干区,电池的极片在经历过搅拌后,会在烘干区烘干,让原浆完美吸附在极片上。

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这一大块是铝箔,负极的原材料就是需要完美吸附在它的上面。

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储存好的极片会被切割成一片片,并点上极耳。

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锂铁电池三层安全阀门,防爆,防漏,防短路,很安全的样子。

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锂铁电池的正极,还没有注入电解液前的样子。

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这就是马上要注入特别调配的电解液咯!

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当然啦,每颗电池也会抽样做身体检查。准备给各式各样的电池照肺啦!好多电池,好像在选糖。这个是专门给电池照x光的机器 x-ray。

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主要是想给大家展示一下,碱性电池和锂铁电池从结构上的不同,透过x-ray,让我们看看电池内部长什么样。

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没想到电池的x光照片也能看得这么清楚。所以大家有看懂么?能看出区别么?

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(图片来自知乎)

如图所示2就是碱性电池内部结构,简单来讲碱性电池大多数为锌锰电池,内部填充的物质为水剂电解液。下面是锂铁电池即将被打开的样子。警示:大家平时不可以随便打开电池哟!里面的电解液都是化学物质,会腐蚀皮肤的。

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本宝宝是在专业人员的协助下,才敢放心hold住的。

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可以看到耐时锂铁电池的内部也是卷绕式的结构。

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锂铁电池的结构图,怎么说呢,是不是有一种深深的虽然看不明白,但又觉得很厉害的感觉。我偏不说那4个字。

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通过对一次性电池的历史回顾,以及暴力拆解、x-ray剖析,让我们对碳性电池、碱性电池、锂铁电池三者有了清晰了解,以及三者之间的本质区分。这三类电池,可谓各有优势,较第一代碳性和第二代碱性电池而言,第三代锂铁电池优势更为明显。其中最为突出的性能优势:能够完全兼容1.5V用电平台设备;特别适用于大电流放电;电量充足,其实际放电容量超过市面上在售的所有民用一次电池;温度范围比其他一次电池宽广得多,低温性能优异,可用在-40℃至60℃环境下;体积小、重量轻、防漏液;自放电低,可贮存长达10年;不含对环境有害的材料,无汞无铬从原材料上实现真正的零污染。正是基于以上优点,锂铁电池常常被业内称为继碳性电池、碱性电池后的第三代一次电池,是目前一次性电池最理想的替代方案,更成为众多国家地震和战时应急包里的必备品。

  • 版权声明: 本文源自 充电头网, 于5个月前,由整理发表,共 3569字。
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