电池：从化学能到电能的转化，多型号应用广泛

电池：从化学能到电能的转化，多型号应用广泛

电池（）是指盛有电解质溶液与金属电极以产生电流的杯、槽或其他容器或复合容器的一部分，是一种能把化学能转化为电能的装置，有正极和负极之分。随着科技的进步，电池泛指能产生电能的小型装置，如太阳能电池等。电池的性能参数主要有电动势、容量、比能、电阻等。利用电池作为能源，可以获得电压稳定、电流稳定、可长期稳定供电、受外界影响小的电流。另外电池结构简单，携带方便，充放电方便，不受外界气候和温度的影响，性能稳定可靠，在现代社会生活的各个方面发挥着巨大的作用。

常用的电池型号一般分为：1.2.3.5.7，其中特别常用的是5号和7号，所谓的AA电池就是5号电池，AAA电池就是7号电池。

额定电压为1.5V，每节电池具体尺寸（mm）如下：

D型电池（大电池/LR20/AM1）直径ф34.2；高度61.5mm

C型电池（AA电池/LR14/AM2）直径ф26.2；高度50.0mm

AA电池（5号电池/LR6/AM3）直径ф14.5；高度50.5mm

AAA电池（7号电池/LR03/AM4）直径ф10.5；高度44.5mm

AA/2号电池（8号电池LR1/AM5）直径ф11.0；高度30.0mm

AAAA电池（9号电池/LR61/AM6）直径ф8.0；高度39.5mm

AAAA/2号电池（小9号电池/LR61/AM6）直径ф8.0；高度28.0mm

例如：

AA就是人们通常所说的5号电池，一般尺寸为：直径14mm，高度49mm。日本称之为“单3”

AAA就是人们通常所说的7号电池，一般尺寸为：直径11mm，高度44mm。日本称之为“単4型”

其他型号

先说一下常见的型号“AAAA、AAA、AA、A、SC、C、D、N、F”

AAAA 型号比较少见，但偶尔也能看到一次性 AAAA 碱性电池，一般用在电脑笔上。标准 AAAA（平头）电池高度为 41.5±0.5mm，直径为 8.1±0.2mm。

AAA电池比较常见，以前用的MP3大多采用AAA电池，标准的AAA（平头）电池高度为43.6±0.5mm，直径为10.1±0.2mm。

AA尺寸的电池更是为人所熟知，数码相机、电动玩具都少不了AA电池，标准的AA（平头）电池高度为48.0±0.5mm，直径为14.1±0.2mm。

只有一个A的电池不常见，这个系列通常作为电池组中的电芯，老相机里的NiCd、NiMH电池几乎都是4/5A或者4/5SC电芯，标准的A（平头）电池高度为49.0±0.5mm，直径为16.8±0.2mm。

SC 型也不常见。它通常是电池组中的电池芯，常见于电动工具、相机和进口设备。标准 SC（平头）电池的高度为 42.0±0.5mm，直径为 22.1±0.2mm。

C型为2号电池，标准C型（平头）电池高度为49.5±0.5mm，直径为25.3±0.2mm。

D型电池是1号电池，用途广泛，民用、军用、专用直流电源等都有使用。标准D型（平头）电池高度为59.0±0.5mm，直径为32.3±0.2mm。

N型并不常见，标准的N（平头）电池高度为28.5±0.5mm，直径为11.7±0.2mm。

F型电池，电动自行车新一代动力电池，大有取代铅酸免维护电池之势，一般作为电芯使用（个人看法：其实单独使用的话太大了，哈哈）。标准的F（平头）电池高度为89.0±0.5mm，直径为32.3±0.2mm。

大家注意到“平头”两个字，就是指电池正极是平的，没有凸起，用于电池组点焊，一般同型号的尖头（可做单块电池使用）要高出0.5mm，以此类推。另外，很多电池不在常规的“AAA、AA、A、SC、C、D、N、F”主型号里，前面往往会有分数“1/3、2/3、1/2、2/3、4/5、5/4、7/5”，这些分数代表的是电池体对应的高度，比如“2/3AA”就表示电池高度是一般AA电池的2/3；再比如“4/5A”就表示电池高度是一般A电池的4/5。

型号还有另外两种表示方法，型号为五位数字，例如14500、17490、26500。前两位数字表示电池体直径，后三位数字表示电池体高度。例如14500表示AA电池，直径约为14mm，高度约为50mm。

例如，，，其中前两位表示厚度，中间两位表示宽度，后两位表示长度。例如锂电池厚度为5.0MM，宽度为50MM，长度为60MM。后缀AR表示铝壳锂电池。

电池分类：

燃料电池

燃料电池是一种通过电化学反应将燃料的化学能直接转化为电能的装置。

燃料电池

干电池利用氢气在阳极发生氧化反应，将氢气氧化成氢离子，而氧气在阴极发生还原反应，与来自阳极的氢离子结合生成水。氧化还原反应过程中可产生电流。燃料电池技术包括碱性燃料电池（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）、固体氧化物燃料电池（SOFC）、直接甲醇燃料电池（DMFC）。其中，以甲醇氧化反应作为正极反应的燃料电池技术受到业界青睐，正在积极开发中。干电池

其中常用的一种是碳锌干电池。负极是用锌制成的圆柱体，内有氯化铵作为电解质，少量的氯化锌、惰性填料和水制成的糊状电解质。正极是一根碳棒，周围是掺杂有二氧化锰的糊状电解质。电极反应是：负极处锌原子变成锌离子（Zn++）并放出电子，正极处铵离子（NH4+）得到电子变成氨和氢气。二氧化锰用来赶走氢气，以消除极化。电动势约为1.5伏。最常用的是铅酸电池，其极板是用铅合金制成的栅板，电解质是稀硫酸。两极板上都覆盖有硫酸铅。但充电后，正极板上的硫酸铅转化为二氧化铅，负极处的硫酸铅转化为金属铅。放电时则发生相反方向的化学反应。

铅酸电池的电动势约为2伏，通常串联起来组成6伏或12伏的电池。当电池放电时，硫酸浓度会下降，可根据电解液的比重来确定电池的浓度。

锂锰电池

电池是否需要充电，或者充电过程是否可以结束。铅酸电池的优点是放电时电动势比较稳定，缺点是比能（单位重量储存的电能）小，对环境腐蚀性强。它由正极板组、负极板组、电解液和容器组成。充电后的正极板为褐色的二氧化铅（PbO2），负极板为灰色绒状的铅（Pb）。当将两块极板放入浓度为27%～37%的硫酸（H2SO4）水溶液中时，极板上的铅与硫酸发生化学反应，二价的铅阳离子（Pb2+）转移到电解液中，在负极板上留下两个电子（2e-）。由于正负电荷的吸引，铅阳离子聚集在负极板周围，而少量的二氧化铅（PbO2）在电解液中水分子的作用下渗透到电解液中。 二价氧离子与水结合，将二氧化铅分子转变为可解离的分子。

电池

一种不稳定的物质——氢氧化铅[Pb(OH4)]。氢氧化铅是由四价的铅阳离子（Pb4+）和四个氢氧化物[4(OH)-]组成的。四价的铅阳离子（Pb4+）留在正极板上，使正极板带正电。由于负极板带负电，两极板间就产生一定的电位差，这个电位差就是电池的电动势。接上外电路后，电流由正极流向负极。放电过程中，负极板上的电子通过外电路继续流向正极。此时电解液中的硫酸分子被电离成氢阳离子（H+）和硫酸根阴离子（SO42-），在离子电场力的作用下，两个离子分别向正极和负极移动。硫酸根阴离子到达负极板后与铅阳离子结合，生成硫酸铅（PbSO4）。 在正极板上，由于外电路流入电子，它们与四价铅阳离子（Pb4+）反应生成二价铅阳离子（Pb2+），并立即与正极板附近的硫酸根阴离子结合，生成附着在正极上的硫酸铅。随着电池的放电，正负极板均被硫化，同时电解液中的硫酸逐渐减少，而水分含量增加，导致电解液比重下降。在实际使用中，可通过测定电解液比重来确定电池的放电程度。在正常使用情况下，铅酸电池不宜过度放电，否则混入活性物质中的细小硫酸铅晶体会结成较大的块体，不仅使极板电阻增大，而且在充电时也难以恢复，直接影响电池的容量和寿命。铅酸电池的充电是放电的逆过程。

铅酸蓄电池工作电压稳定，工作温度和电流范围宽，可进行数百次循环充放电，贮存性能好（特别适用于干式带电贮存），成本相对较低，因而得到广泛应用。采用添加纳米碳溶胶的新型铅合金和电解液，可提高铅酸蓄电池的性能。例如，采用铅钙合金作板栅，可保证铅酸蓄电池的最小浮充电流，减少加水量，延长使用寿命；采用铅锂合金浇铸正极板栅，可减少自放电，满足密封的需要。另外，应逐步将开口型铅酸蓄电池改为密封型，发展防酸、防爆、消氢型铅酸蓄电池。

铅晶电池

铅晶电池采用专有技术，所采用的高电导率硅酸盐电解液是对传统铅酸电池电解液的复合改性，无酸雾内化工艺是精加工工艺的创新，这些技术工艺在国内外尚属首创。产品在生产、使用、废弃过程中不存在任何污染问题，更加符合环保要求。由于铅晶电池采用硅酸盐代替硫酸作为电解液，克服了铅酸电池寿命短、不能大电流充放电等一系列缺点，更加符合动力电池的必备条件。

铅晶电池

铅晶电池也将对动力电池领域带来巨大的影响。

铁镍电池

又称爱迪生电池。铅酸电池是一种酸性电池。与铅酸电池不同，铁镍电池的电解液是碱性氢氧化钾溶液，属于碱性电池。它的正极是氧化镍，负极是铁。电动势约为1.3至1.4伏。它的优点是重量轻、寿命长、维护方便，缺点是效率低。

镍镉电池

正极为氢氧化镍，负极为镉，电解液为氢氧化钾溶液。

其优点是轻便、抗震、寿命长，常用于小型电子设备中。

银锌电池

正极为氧化银，负极为锌，电解液为氢氧化钾溶液。

银锌电池比能量高，能放出大电流，耐震，用作宇宙航行、人造卫星、火箭等的电源，充放电循环次数可达100～150次左右，其缺点是价格昂贵，使用寿命短。

燃料电池

将燃料在燃烧时释放的化学能直接转换成电能的装置。与电池不同的是，它无需充电，可以从外部不断向两个电极区加入燃料和氧化剂。燃料电池由燃料（如氢气、甲烷等）、氧化剂（如氧气和空气等）、电极和电解质四部分组成。它的电极具有催化性能，且呈多孔状，以保证较大的活性面积。工作时，燃料通入负极，氧化剂通入正极，它们各自在电极的催化下发生电化学反应，从而获得电能。

燃料电池将燃烧反应释放的能量直接转化为电能，因此其能量利用率较高，约为热机效率的两倍。此外，它还具有以下优点：

①设备重量轻；

②无噪音、污染小；

③可连续运行；

④单位重量输出电能较高。因此，它已用于宇宙航行，并在军事和民用各个领域展现出广泛的应用前景。

将太阳光转换为电能的装置。当太阳光照射时，会产生端电压并获得电流，用于人造卫星和宇宙飞船。

太阳能电池是由半导体（通常是硅光伏电池）制成的。当太阳光照射到太阳能电池表面时，半导体PN结两侧就会形成电位差。它的效率在10%以上，典型的输出功率为每平方厘米5到10毫瓦（结

当两种金属连接起来组成闭合电路，并在两连接处保持不同的温度时，就会产生电动势，即热电动势。这称为塞贝克效应（见热电现象）。这种装置称为热电偶或热电偶。金属热电偶产生的热电动势很小，常用来测量温差。但当热电偶串联起来组成热电堆时，也可用作小功率的电源，这称为热电电池。用半导体材料制成的热电电池具有很强的热电效应。

核电池

将核能直接转换成电能的装置（核发电装置是利用核裂变能加热蒸汽带动发电机发电，并不能把核裂变时释放的核能直接转换成电能）。常见的核电池由三部分组成：放射出β射线（高速电子流）的放射源（如锶-90）、收集这些电子的收集器、电子从放射源到收集器所经过的绝缘体。放射源的一端因失去负电而成为正极，收集器的一端因获得负电而成为负极。放射源两端的电极与收集器之间形成电位差。这种核电池能产生很高的电压，但电流却很小，用于人造卫星、探测航天器等，可长期使用。

原电池

经过一次放电（连续或间歇）直至电池容量耗尽后，电池不再能通过充电有效地恢复到放电前的状态。它便于携带、免维护，可以长期（几个月甚至几年）储存或使用。一次电池主要包括锌锰电池、锌汞电池、锌空气电池、固体电解质电池和锂电池。锌锰电池又分为干电池和碱性电池。

最早至今仍在量产的一次电池，有圆柱型、叠层型两种结构，特点是使用方便、价格低廉、原材料便宜。

来源丰富，适合大批量自动化生产，但放电电压不够稳定，容量受放电率影响大，适合中小放电率及间歇放电。新型锌锰干电池采用高浓度氯化锌电解液，优良的二氧化锰粉及纸板浆层结构，使容量和寿命提高一倍，密封性能提高。

碱性锌锰电池

一种使用碱性电解液代替中性电解液的锌锰电池。有圆柱型和纽扣型两种类型。这种电池的优点是容量大、电压稳定、可以大电流持续放电，并能在低温下（-40℃）工作。在规定条件下，这种电池可以充电和放电数十次。

锌汞电池

由美国人S.罗宾发明，又称罗宾电池，是最早发明的小型电池。有纽扣式和圆柱式两种类型。放电电压稳定，可作为要求不太严格的电压标准。缺点是低温性能差（只能在0℃以上使用），汞有毒。锌汞电池已逐渐被其他系列电池所取代。

锌空气电池

利用空气中的氧气作为正极活性物质，故比容量大。有碱性和中性两大系列，有湿式和干式两种结构。湿式电池只有碱性一种，以NaOH为电解液，价格便宜，多制成大容量（100安时以上）铁路信号用固定蓄电池。干电池有碱性和中性两种。中性空气干电池原料丰富，价格低廉，但只能在小电流下工作。碱性空气干电池能用大电流放电，比能量高，持续放电性能比间断放电好。所有空气干电池受环境湿度影响，使用寿命短，可靠性差，不能在密封状态下使用。

固体电解质电池采用固体离子导体作为电解质，分为高温型和常温型。高温型有钠硫电池，可在大电流下工作。常温型有银碘电池，电压为0.6伏，价格昂贵，尚未使用。锂碘电池已开始使用，电压为2.7伏。这种电池可靠性高，可用于心脏起搏器。但这种电池的放电电流只能达到微安级。

碱性电池

碱性电池是最成功的高容量干电池，也是性价比最高的电池之一。碱性电池以二氧化锰为正极，锌为负极，氢氧化钾为电解液，特性上优于碳性电池，容量大。化学式为：Zn+2MnO2+2H2O==+Zn(OH)2

锂电池是以锂作为负极的电池，是20世纪60年代后发展起来的新型高能电池，根据所用电解质不同，可分为：

①高温熔盐锂电池；

②有机电解质锂电池；

③无机非水电解质锂电池；

④固体锂电池电解质锂电池；

⑤锂水电池。锂电池的优点是单体电压高、比能量高、储存寿命长（可达10年），高低温性能好，可在-40~150℃使用。缺点是价格高，安全性不高，另外电压滞后、安全性问题有待改进。动力电池的蓬勃发展，新型正极材料的出现，特别是磷酸铁锂材料的发展，将对锂电池的发展有很大的帮助。储备电池

激活方法有两种，一种是将电解液与电极分开存放，使用前将电解液注入电池组进行激活，如镁海水电池、后备铬酸电池、锌银电池等。另一种是采用熔融盐电解液，电解液常温下不导电，使用前点燃加热剂，使电解液迅速熔化进行激活，称为热电池。该类电池可采用钙、镁或锂合金作为负极，KCl、LiCl低共晶作为电解液，.PbSO4或V2O5作为正极，锆粉或铁粉作为加热剂。全密封结构，可长期保存（10年以上）。

标准电池

最著名的是惠斯通标准电池，分为饱和型和非饱和型两种，其标准电动势为1.01864伏（20℃），非饱和型的电压温度系数约为饱和型的1/4。

电池型号规格

碱性电池的型号中第一个字母是“L”，例如LR6表示AA碱性电池，LR03表示AA碱性电池，上面的“R6”和“R03”分别代表AA和AA电池，前面的“L”表示碱性电池；

高能碱性锌锰电池，如LR6、LR03等。该类电池采用特制电解二氧化锰作为正极材料，负极为颗粒状锌粉，电解液采用氢氧化钾溶液，电池外壳为镀镍钢壳，不参与电化学反应。电池容量是同等大小普通电池的3-7倍，能大电流连续放电，具有耐漏电性好等特点，是各方面性能最优异的锌锰电池，通常称为碱锰或碱性电池。

一般分为：1号、2号、3号、5号、7号，其中5号和7号是特别常用的。所谓AA电池就是5号电池，AAA电池就是7号电池！AA和AAA都是电池的型号。比如：AA就是我们通常所说的5号电池，一般尺寸是：直径14mm，高度49mm；AAA就是我们通常所说的7号电池，一般尺寸是：直径11mm，高度44mm。下面来自本站：镍氢电池论坛网友补充的一些电池知识：先说一下常见的“AAAA、AAA、AA、A、SC、C、D、N、F”这些型号 AAAA型号比较少见，偶尔能看到一次性的AAAA 碱性电池，一般用在电脑笔上。标准的AAAA（平头）电池高度为41.5±0.5mm，直径为8.1±0.2mm。

AAA电池比较常见，大部分MP3都是用AAA电池，标准AAA（平头）电池高度43.6±0.5mm，直径10.1±0.2mm。AA电池更是家喻户晓，数码相机、电动玩具都是用AA电池，标准AA（平头）电池高度48.0±0.5mm，直径14.1±0.2mm，只有一个A表示型号的电池不常见，这个系列一般是作为电池组中的电芯，我经常给别人换老相机的镍镉、镍氢电池，几乎都是4/5A或者4/5SC的电芯，标准A（平头）电池高度49.0±0.5mm，直径16.8±0.2mm，SC型号也不常见，一般是作为电池组中的电芯。 在电动工具、照相机、进口设备中都可以看到，标准SC（平头）电池高度为42.0±0.5mm，直径为22.1±0.2mm，C型为2号电池，用途较多，标准C（平头）电池高度为49.5±0.5mm，直径为25.3±0.2mm。

D型是1号电池，应用非常广泛，民用、军用、专用直流电源中都可以找到D型电池的身影。标准D型（平头）电池高度59.0±0.5mm，直径32.3±0.2mm。N型不常见，不知道是干什么用的，标准N型（平头）电池高度28.5±0.5mm，直径11.7±0.2mm。F型电池是现在电动自行车的新一代动力电池，大有取代铅酸免维护电池的趋势，一般作为电芯使用（个人看法：其实太大了，单独用的话，呵呵）。

标准的N（平头）电池高度为89.0±0.5mm，直径为32.3±0.2mm。大家可以看到，带字（平头）就表示电池正极是平的，没有凸起。电池组点焊用的电池芯比同型号的尖头电池芯高出0.5mm（可以作为单节电池供电），我就不一一解释了。另外，很多电池并不是常规的“AAA、AA、A、SC、C、D、N、F”主型号，前面往往会有分数，比如“1/3、2/3、1/2、2/3、4/5、5/4、7/5”，这些分数代表的是电池体对应的高度，比如“2/3AA”就表示高度是一般AA电池的2/3； 例如“4/5A”表示高度是一般A电池的4/5。还有一种表示型号的方法，是五位数字，例如14500、17490、26500。前两位数字指电池体直径，后三位数字指电池体高度。例如14500指AA电池，直径约为14mm，高度约为50mm。

电池型号

我国在命名上遵循国际惯例。圆柱电池型号分为：AAA、AA、A、SC、C、D、F，共七种。5号和7号只是大小不同，一般5号叫AA，7号叫AAA。5号标准尺寸为：电池高度49.0±0.5mm，直径16.8±0.2mm。7号标准尺寸为：电池高度48.0±0.5mm，直径14.1±0.2mm。5号和7号有干电池、锂电池、镍氢电池、镍镉电池等。

常见的碱性电池（如南孚能量环、金霸王等）5号和7号电压都是1.5V，5号容量大约为，也叫LR06，7号容量大约为，也叫LR03。

其实还有其他尺寸的电池，比如1号（D型），电池高度为59.0±0.5mm，直径为32.3±0.2mm，这种电池和老式手电筒用的电池一样，也被称为大电池。

还有2号：C型，电池高度49.5±0.5mm，直径25.3±0.2mm。这种类型比较少见，但有些锂电池含有很多。

碱性电池的容量是碳性电池的4-5倍，价格也比碳性电池贵1.5-2倍。碳性电池适用于小电流的电器，如石英钟、遥控器、收音机等；碱性电池适用于大电流的电器，如BP机、CD、PDA等。

最早进入市场的实用电池是锌锰干电池。早在1860年，法国人勒克朗什（）就发明了酸性锌锰电池的原型，因此这种电池又称为蓄电池。它的外壳是一个锌圆柱体作为负极，电池的中心是一个石墨棒作为正极导电材料。正极区是石墨棒周围包裹的粉末状二氧化锰和碳粉，负极区是ZnCl2和NH4Cl的糊状混合物。

碱性锌锰电池直到上世纪五十年代才进入市场，近些年在中国市场上，酸性锌锰电池正在被价格更昂贵的碱性锌锰电池所取代，碱性锌锰电池的电解液为KOH。

碱性电池的结构与电池的中心完全相反。

两者的电压都是相同的，1.5V，但具有相同尺寸的碱性电池具有更大的容量，并且更适合大电流排放。

有不同的方法来分类电池，分类方法可以大致分为三类：

第一类：由电解质类型分类，包括：碱性电池，电池的电池主要是氢氧化钾水溶液，例如碱性锌 - 曼加尼亚电池（通常称为碱性锰锰含量）例如，使用盐溶液作为介质的中性电池，例如锌 - 曼加尼亚干燥的电池（有些消费者也称其为酸电池），海水激活的电池等

第二类：由工作性质和存储方法分开，包括：主要电池，也称为主要电池，即无法充电的电池，例如锌 - 曼加纳人干电池，锂主电池等。也是次要电池，也就是说，当电池正常工作时，有效材料会从外部添加到电池中，例如氢 - 氧气燃料电池等；也就是说，储备电池，即不会直接添加电池的电池电池中使用的材料，包括：锌系列电池，例如锌 - 曼加尼亚电池，锌银电池等； 镍级电池，例如镍级电池，等铅型电池，例如铅酸电池，等等。