[资料]

专家开讲：深入了解电池威廉希尔官方网站 ──Part 6 (锌空气电池)

2014-8-18 10:14:43 3594

0 ` 专家开讲：深入了解电池威廉希尔官方网站 ──Part 6 (锌空气电池) 资深工程师 Ivan Cowie 的电池专栏这一次要介绍的是锌空气电池(zinc-airbatteries；钮扣型小电池，多应用在助听器)；在正式开始之前先来个电池威廉希尔官方网站小诀窍… 设计诀窍：如何打造并使用电池组进行电池组(battery pack)设计时，请尽可能在一个电池组中使用相同种类的电池芯，而且这些电池芯最好是同一批制造；此外还需要考虑该电池组是否需要保护电路，或是考虑其使用条件──过电流、过温、低电压锁定、过充、机械性耐受度、压力隔离、湿气…等等因素。另一个需要检视的设计议题是组装程序，包括当电池芯连结成电池组时的荷电状态(the state ofcharge)，这对并联电池组来说特别重要；如果两个电池芯是并联的，其中一个已经放电、另一个却是充饱的状态，充饱的电池芯可能会导致一个互连接脚毁损，并将高电流倾倒至另一个电池芯，使得两个电池芯的使用寿命都因此缩短。最后还要考虑把电池组装到应用终端产品时的荷电状态以及连结；许多装置在与电池的链接上都有基本的去耦电容(decouplingcapacitors)，在这种情况下，充饱的电池组会在输入电容充电到电池组的电压时产生大电流，这点需要纳入考虑。值得注意的是，若是以上提到的关键出了任何错误，有可能导致灾难性的提早失败。我曾经看过一个电池组原型，以串联方式堆栈镍镉(NiCd)电池，然后又并联一颗9V电池；这种设计从头到尾都很糟糕，因为是把一次电池与拥有不同内部电阻与容量的二次电池并联。不用说，该电池组如预期无法运作，只有镍镉电池发挥作用，不管有没有连上9V电池时的整体表现都是一样的；而当该电池组内的镍镉电池芯电压高于9V电池芯，几乎会把后者烧掉(产生的烟雾可能跟火警差不多…)──这当然不是我设计的，绝对不要学啊！锌空气电池的历史多孔铂金/碳空气(porous platinum/carbon-air)结合材料在1878年就被发现，可取代湿式勒克朗社电池(Leclanche cell)内的二氧化锰(MnO2)；美国业者National Carbon的George Heise 与 Erwin Schumacher在1932年开始推出利用该替代材料优势的产品，他们的电池在电极上使用蜡来抑制液泛(flooding)问题。这种电池通常尺寸较大且容量低(低放电率)，不过在铁路运输产业仍可看到一些应用。在1970年代，电极威廉希尔官方网站的改善催生了医疗装置使用的钮扣型锌空气电池，其中又以助听器应用为大宗。1996年，斯洛文尼亚籍(Slovenian)发明家Miro Zoric 开发出首款可重复充电的锌空气电池，并于1997年正式针对车辆应用商业化量产。现在有一些企业在评估锌空气电池于网格储存(grid storage)领域的应用，因为它具备可再生元素(空气)，符合当红的可再生能源概念。(点选此连接有针对锌空气电池的更详细介绍) 在典型使用寿命期间，不同温度条件下的有效性锌空气电池有非常高的能量密度，而且重量比密封型电池轻得多；因为氧气是一种反应耗材，如果电池没有经常密封起来，内部的空气有可能耗尽使得电池提早失效。这种电池有很高的内部电阻，因此适合低放电速率的应用；除了大型车辆使用的电池组，采用增压空气(forcedair)改善整体性能。大气内的湿度也会影响这类电池的性能表现，因此要采用该种电池也要考虑到这个环境因素。以妥善隔绝空气密封并保持干燥的方式储存，工业版的锌空气电池可以有无限期的库存寿命，而迷你型的锌空气电池库存寿命大约是三年，或是电量会有些微损失。此类电池的充电方式有两种：一是机械式，也就是替换内部的锌以及/或是电解质；另一个是电气式，也就是传统的充电方法。此外锌空气电池的放电曲线相对平缓，价格也低廉。锌空气电池基本规格： ˙能量比(specificenergy)：442Wh/kg； ˙能量密度(Energydensity)：1,673Wh/L； ˙功率比(specificpower)：约100W/kg； ˙放电效率(Dischargeefficiency)：可充电版本50%，一次性、低放电率版本60~70%； ˙能量/消费价格(Energy/consumerprice)：1美元2.8 Wh； ˙自放电率(self-dischargerate)：每月0.17%(密封保存，三年期限内)； ˙循环耐久性(cycledurability)：高(但须在妥善保存状态下，且是可充电版本)； ˙标称电压(nominalcell voltage)：典型值1.45~1.65V； ˙截止电压(Cutoffvoltage)：每节0.9V，装载情况下 (依制造商规格，有的采用1.05Vpc)； ˙适用温度(Temperaturerange)：通常为0°C~ +50°C (依制造商规格)。化学反应式：O2 + 2Zn → 2ZnO (E0 = 1.59 V) 与电池有关的数据以及测试也可参考IEC60086-SER规格书，其内容1~5章涵盖一次性电池的威廉希尔官方网站规格。下面是根据美国厂牌Duracell的675尺寸Zn/O2电池产品，在21°C与50%相对湿度下的放电曲线图：采用标准测试协议的端电压放电曲线，在负载电压为5mA的背景下，使用15mA脉冲负载在一天十二个小时、每两小时一次持采用高汲极测试协议(high-drain test protocol)的端电压放电曲线，在负载电压为8mA的背景下，使用24mA脉冲负载在一天十二个小时、每两小时一次持续0.1秒在典型使用寿命期间，不同温度条件下的有效性下次的专栏再见啦！编译：JudithCheng (参考原文：by IvanCowie，MaxVision首席工程师) 扩展阅读：专家开讲：深入了解电池威廉希尔官方网站 ──Part 1 专家开讲：深入了解电池威廉希尔官方网站 ──Part 2-1 专家开讲：深入了解电池威廉希尔官方网站 ──Part 2-2 专家开讲：深入了解电池威廉希尔官方网站 ──Part 2-3 专家开讲：深入了解电池威廉希尔官方网站 ──Part 3铅酸电池专家开讲：深入了解电池威廉希尔官方网站 ──Part 4 (碱性电池) 专家开讲：深入了解电池威廉希尔官方网站 ──Part 5 (碳锌电池) 专家开讲：深入了解电池威廉希尔官方网站 ──Part 6 (锌空气电池) 专家开讲：深入了解电池威廉希尔官方网站 ──Part 7 (锂亚硫酸氯电池) 专家开讲：深入了解电池威廉希尔官方网站 ──Part 8 (锌/氧化银电池) 专家开讲：深入了解电池威廉希尔官方网站 ──Part 9 (钠硫电池) 专家开讲：深入了解电池威廉希尔官方网站 ──Part 10锂二氧化硫电池 ` 0
举报淘帖0 只看该作者相关推荐 • 锌空电池的工作原理是什么？ 2234 • 专家开讲：深入了解电池威廉希尔官方网站 ──Part 10锂二氧化硫电池 7921 • 专家开讲：深入了解电池威廉希尔官方网站 ──Part 7 (锂亚硫酸氯电池) 7994 • 专家开讲：深入了解电池威廉希尔官方网站 ──Part 5 (碳锌电池) 3661 • 专家开讲：深入了解电池威廉希尔官方网站 ──Part 4 (碱性电池) 3473 • 专家开讲：深入了解电池威廉希尔官方网站 ──Part 3 2734 • 专家开讲：深入了解电池威廉希尔官方网站 ──Part 2-3 2982 • 专家开讲：深入了解电池威廉希尔官方网站 ──Part 2-2 2932 • 专家开讲：深入了解电池威廉希尔官方网站 ──Part 2-1 3345 • 专家开讲：深入了解电池威廉希尔官方网站 ──Part 1 4549