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动力电池的工作原理是什么?

2025-01-08 19:59 发布

动力电池的工作原理是通过化学反应来实现充电和放电的过程:

以锂电池为例,充电时,锂离子会从正极迁移到负极,而放电时,锂离子则从负极返回正极。在这个过程中,锂离子的移动会产生电流,为汽车提供动力。当锂离子全部返回正极时,电池即为充满电状态。

电池中有一些关键概念,包括电压和电池容量。电压方面,有开路电压,指的是电池未连接外部电路时的电压,它与电池剩余能量有关,也是电量显示的基础;工作电压则是电池工作状态下正负极之间的电势差,由于电流通过内阻会产生阻力,因此工作电压低于开路电压;放电截止电压是指电池充满电后放电结束时达到的电压,若继续放电,会损伤电池;充电限制电压则是指在恒流充电转变为恒压充电时的电压。

电池容量是指电池储存的电量多少,它由电极活性物质决定,容量大小受活性物质数量、质量和利用率的影响。电池容量通常用安时(Ah)或毫安时(mAh)来表示。

铅酸蓄电池的基本单元是单体电池,由正负极板和隔板组成,单体电池的基本电压为2V。根据需求,这些单体电池被组合并装在塑料外壳中。一些铅酸蓄电池采用密封等技术,形成“胶体”电解质,使用更方便。典型的例子是阀控式密封铅酸蓄电池,在充电过程中,负极会吸收产生的氧气,剩余氧气则通过控制阀排出。

以磷酸铁锂电池为例,正极材料为磷酸铁锂,负极材料为石墨。在充电和放电过程中,锂离子会在正负极材料上进行嵌入和脱落。内部集流体是电池正负极材料的载体,正负极集流体通常由铝箔和铜箔制成。电池由电芯、模组、电池包和电池管理系统构成。电芯是基本单位,由正负极、隔膜和电解液等组成。模组由多个电芯连接组成,以提升电压和容量。电池包则是将若干模组集合在保护壳中。

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