电池类型有哪些？

电池有各种不同的形状、大小、电压和容量（存储的电荷或能量）。尽管它们可以用各种不同的化学电解质和电极制成，但实际上只有两种主要类型：初级和次级。原电池是普通的一次性电池，通常不能充电；二次电池可以充电，有时可以充电数百次。您只需让电流以与正常情况下（放电时）相反的方向通过它们即可为二次电池充电；你通常不能用原电池做到这一点。当您为手机充电时，您实际上只是在反向运行电池（以及其中的化学反应）。

照片：我刚从家里收集的一些一次性（一次）和可充电（二次）电池。锌碳电池、碱性电池和锂相机电池是原电池。镍镉和锂离子电池是二次电池。

原电池

您可能会认为一次性电池相当讨厌和过时；因为我们不得不把它们扔掉，所以它们使用起来很昂贵，而且它们一点也不环保. 即便如此，它们还是有一个主要优势：与相同尺寸的可充电电池相比，它们通常可以储存更多的能量并且持续时间要长得多。如果您在手电筒之类的东西中从使用一次性电池改为使用可充电电池，您会立即注意到这一点。是的，您可以节省很多钱（可充电电池充电几乎不需要任何费用）并且您正在帮助地球，但与更换一次性用品相比，您需要更频繁地为电池充电。有时这根本无关紧要（拥有两套可充电电池并保持一套始终充电很容易）；其他时候，它非常重要：例如，心脏起搏器通过外科手术植入了一次性锂电池。继续切开某人根本不切实际' 就这样你可以给他们的起搏器电池充电！简而言之，虽然如果可能的话最好使用可充电电池，但有时一次性电池会更好。

原电池主要有锌碳、碱性、锂三种。由于其中没有液体，它们通常被称为干电池。

锌碳

用于手电筒等物品的最便宜、普通的日常电池是锌碳电池。一次性锌碳电池的历史可以追溯到大约 1865 年，当时由法国工程师 Georges Leclanché 发明；这就是为什么它们有时被称为 Leclanché 细胞。虽然它们很便宜，但它们不会储存那么多能量或持续那么久。“锌碳”本质上是对电池制造方式的描述：正极由碳棒制成，周围环绕着碳粉和氧化锰（IV）；负极（外壳）为锌合金；电解液为氯化铵糊状。当锌碳电池连接到电路中时，两个电极会发生不同的反应。在负极，锌转化为锌离子和电子，为电路提供电源。在正极，氧化锰 (IV) 变成氧化锰 (III) 和氨。

 

照片：最便宜的电池通常由锌和碳制成。

碱性

碱性电池看起来与锌碳电池非常相似，但功能更强大：它们储存的能量更多，使用寿命更长，这就是它们成本更高的原因。它们可以充电数年，这使它们成为非常可靠的电源。虽然它们看起来与锌碳完全一样，但它们使用不同的化学物质并且在它们内部发生不同的反应。正极基于氧化锰 (IV)，负极由锌制成，但电解液是浓碱性溶液（氢氧化钾）。能量是通过两个化学反应产生的。在正极，氧化锰 (IV) 转化为氧化锰 (III) 和氢氧根离子。在负极，锌与氢氧根离子发生反应，释放出为电路供电的电子。

纽扣电池

许多纽扣电池（广泛用于 石英表和助听器等产品）的工作方式与普通碱性电池相同，具有相似的电极材料和碱性电解液；其他人使用锂和有机电解质，并通过不同的化学反应工作。仔细观察纽扣电池，您会发现顶部中央部分形成负极，由锌或锂制成。外壳和底部形成正极，通常由氧化锰、氧化银或氧化铜制成。曾经，纽扣电池通常使用氧化汞和石墨作为正极，但由于汞有毒，现在已基本从电池中撤出。

二次电池（可充电）

我们不经常提到“二次”电池；谈论可充电设备更为常见。在 1980 年代和 90 年代手机（移动电话）等便携设备流行之前，可充电电池在手电筒和玩具等物品中相对不常见，因为它们的使用寿命不如一次性电池那么长；大多数是镍镉（或偶尔是镍金属氢化物）。在那些日子里，到目前为止，最常见的可充电电池是汽车中使用的铅酸“蓄电池”。这是可充电电池的快速概览。您可以在我们关于电池充电器工作原理的主要文章中阅读更多内容 。

 

铅酸

自 19 世纪中叶以来，铅酸电池就一直伴随着我们，经过反复试验、测试和信赖。它们的总额定电压为 12 伏，有六个独立的电池，每个电池产生 2 伏。粗略地简化为基本组件，每个电池都有一个“海绵状”铅金属电极（负极）、一个二氧化铅电极（正极）和硫酸电解质。当电池放电时，两个电极都被硫酸铅覆盖，硫酸大部分转化为水，同时电子从外部电路流出以提供电力。

 

相片：典型的铅酸汽车电池（蓄电池）。如果仔细观察，您可以看到顶部的负极端子（黑色，标有 - 符号，左侧）和正极端子（红色，标有 + 符号，右侧）。

铅酸电池可以在不借助危险且肮脏的手摇曲柄的情况下启动汽车。通常，您永远不必为它们充电——因为您的汽车会自动充电。电池放电（放弃一点能量）以帮助汽车的汽油发动机启动，并在发动机开始通过称为交流发电机的设备产生电能时充电（再次获取能量）。至于缺点，铅酸电池比较大，重得惊人（举一个试试！），价格昂贵，不能完全充放电太多次。另一个问题是它们使用有毒的铅金属，当它们被倾倒在垃圾填埋场时会导致环境问题。

镍镉

镍镉（NiCd，发音为“nicad”）被广泛用作玩具、手电筒和电动工具等物品中一次性 1.5 伏电池的替代品。它们相对便宜，可以充放电数百次，如果处理得当，可以使用大约十年。

虽然非常可靠，但人们常说镍镉电池在充电之前需要完全放电，否则它们存储的电荷量（及其有效寿命）会大大减少。关于这是否属实，以及如果属实，为什么会发生，意见不一，但根据经验，定期将电池完全放电然后再充电是一个很好的做法。NiCd 电池的另一个问题是它们含有有毒的金属镉。如果将它们掩埋在垃圾填埋场，而不是进行适当的回收利用，镉就会逃逸到土壤中，并可能污染附近的水道。

 

照片：别把电池扔进垃圾桶！有些电池含有镉、汞和铅等有毒金属，但所有电池都是由可以回收利用的有用材料制成的。与其将电池扔掉，不如尝试将它们收集起来并送到回收点。

镍金属氢化物 (NiMH)

镍氢电池以类似的方式工作，但受所谓的“记忆效应”影响较小。它们在 1990 年代成为 NiCd 电池的流行替代品，部分原因是对镉的环境担忧。NiMH 电池在手机等小工具中更有效地工作，这些小工具通常通过快速充电而不是完全放电和充电（这在电动工具等东西中更常见）来“充满”。

锂离子

锂离子电池是增长最快的可充电电池类型。您的手机、MP3 播放器和笔记本电脑中可能装有锂离子电池。锂有什么好处？它是一种轻质金属，很容易形成离子，因此非常适合制造电池。最新的锂离子电池可以存储大约两倍于传统 NiCd 可充电电池的能量，可以在更高的电压下工作，并且更环保，但不会持续那么久。即便如此，它们可以充电和放电数百次，通常可以使用数年，因此它们非常适合日常使用的电子产品，这些电子产品的使用寿命不会那么长。

它们是如何工作的？当您将手机或笔记本电脑插入电源时，内部的锂离子电池开始因化学活动而嗡嗡作响。电池的工作是尽可能快地储存尽可能多的电能。它通过将锂离子（失去电子而带正电的锂原子）从电池的一部分分流到另一部分的化学反应来实现这一点。当您拔下电源并使用笔记本电脑或手机时，电池会切换到反向：离子以相反的方式移动，电池逐渐失去电量。在我们关于锂离子电池工作原理的主要文章中阅读更多内容。

燃料电池

这些实际上根本不是电池，尽管它们的相似之处在于它们通过化学反应产生电能。您可以在我们关于燃料电池的另一篇文章中找到更多关于它们的信息。

测量电池

当手电筒中的电池没电时，您会出去购买替换电池。通常情况下，您只需购买一个相同尺寸的，这样它就可以装进箱子里。但电池就像盒子：就像更大的盒子可以装更多的东西一样，电池的大小实际上是衡量它能储存多少电能的标准。为什么？更大的电池包含更多的化学电解质和更大的电极，因此它们可以释放更多的能量（或在更长的时间内释放相同的能量）。AAA、AA、C 和 D 型电池的额定电压均为 1.5 伏，但它们的尺寸各不相同。较大的（D 和 C）比较小的（AA 和 AAA）储存的能量更多。如果您想更准确地了解电池能容纳多少电能，请在侧面查看以 mAh（毫安小时，这是存储电量的测量值）为单位的测量值充电通常印在小电池上）或瓦特小时（大电池上使用的电能的测量 ）。

 

照片：较大的电池通常比较小的电池储存更多的能量。更大的 mAh 值意味着电池可以存储更多电量并持续更长时间，但也需要更长的时间来充电。

电压是电池上标记的另一个重要测量值。电压越高，电池连接到给定电路时产生的电流就越大，这就是为什么这种电压有时被称为电动势(EMF)的原因。电灯或电动机产生（或消耗）的功率与其两端的电压成正比，因此电压越大通常意味着功率越大。换句话说，大功率小工具（需要更多能量和电“力”的小工具）往往需要比小功率小工具更高的电压，这就是为什么，例如，无绳电钻（带有强大的电动机）需要更高-电压电池比简单的手电筒（只需为小灯泡或 LED供电）。