電池型別

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簡介

近年來，大多數電子裝置都配備了電池，幫助將化學能轉化為電能。主要地，電子裝置的電池可以分為兩種不同的型別：原電池或電池和蓄電池或電池。電池是指一個或多個電池的集合，這些電池經歷不同的化學反應，為機器的其他裝置產生電流。最近，不同的技術被用於製造電動電池，例如突破性技術。

電池及其應用

電池是指電子裝置中一種小型且重要的元件，它引導裝置的其他機械部件的工作過程。一些電池可以充電，它們被用於不同的領域，如複雜住宅、醫療器械製造、醫療行業、物流以及建築工地。此外，在消防、軍事甚至緊急情況下，電池的應用也十分常見（Tamilselvi 等人，2021）。例如，在住宅用途方面，電池用於手電筒、逆變器和大多數電子裝置。在醫療領域，電池驅動不同的病理裝置。在軍事領域，電池對於無線電通訊非常有用。

電池的組成部分

電池包含不同型別的元件，例如陽極、陰極以及電解質。電池的陽極表示負極，而陰極表示正極。陽極向連線電池的電子電路產生電子。建立連線後，電子產生過程開始，從而導致電極之間產生差異。在不同型別的電池中，這三種電池元件的排列方式不同（Löbberding 等人，2020）。電池的其他元件包括功率容量、功率能力、電壓容量、功率密度和儲存壽命。

不同型別電池及其應用

電池主要分為兩類：原電池和蓄電池。

原電池/電池

原電池具有更高的密度和更慢的放電速度。它還具有更高的內阻和不可逆的化學反應。

圖 1：原電池的構造

這種型別的電池設計更小、更輕、更薄，便於攜帶。這種電池的成本也低於蓄電池（Halimah、Rahardian 和 Budiman，2019）。這種電池在陽極處的氧化還原反應為 $\mathrm{Zn(s)\: \rightarrow \: Zn^{2+} (aq) + 2e^{–}}$，而在陰極處，方程式變為 $\mathrm{Zn(s) + 2 NH_{4}^{+ }(aq) + 2 MnO_{2} (S) \:\rightarrow\: [Zn(NH_3)_2]^{2+} (aq) + Mn_{2}O_{3} (S) + H_{2}O (l)}$

蓄電池/電池

圖 2：蓄電池的構造

蓄電池具有較低的能量密度，主要由溼電池和熔鹽製成。它還包括較低的內阻、可逆的化學反應，並且這種型別的電池設計比原電池更復雜且更重（Thirugnanam 等人，2018）。這種電池在陽極處的氧化還原反應為 $\mathrm{Pb\:\rightarrow\: Pb^{2+}+ 2 e^{–}}$ 和 $\mathrm{Pb+ SO_4^{2–} \:\rightarrow \:PbSO_4(electrode) + 2 e^{–}}$，而在陰極處，方程式變為 $\mathrm{2 e^{–}+ PbO_{2}+ 4 H^{+}\:\rightarrow\: Pb^{2+}+ 2 H_{2}O}$ 和 $\mathrm{2 e^{–}+ PbO_{2}+ 4 H^{+}+ SO_4^{2-} \:\rightarrow\: PbSO_{4}(electrode) + 2 H_{2}O}$。蓄電池分為兩類：可充電電池和不可充電電池。

蓄電池的分類

圖 3：乾電池的構造

可充電電池也具有不同的型別，如鉛酸電池，是一種廉價的電池，主要用於汽車、重型機械、不間斷電源和車輛。這些型別電池的標稱電壓從 2V 到 24V 不等，功率密度為 7 Wh/Kg。

蓄電池/電池

鉛酸電池

優點

• 成本低廉
• 易於充電
• 具有較高的功率容量

缺點

• 重量較重
• 佔用空間較大
• 功率密度較低

鋰離子電池由鋰製成，幷包含先進的技術。這些型別電池的標稱電壓從 3.7V 開始，功率密度為 126 Wh/Kg（Helbig 等人，2018）。

優點

• 重量輕
• 更高的 C 倍率功能
• 更高的電池電壓
• 具有較高的功率容量

缺點

• 缺少電池保護電路
• 比其他型別的電池貴
• 短路機率大

不可充電電池也分為不同的類別，例如鹼性電池和紐扣電池。鹼性電池由鋅和二氧化錳構成化學結構。這種型別電池的功率密度為 100 Wh/Kg。這種型別電池的應用可見於手電筒、各種遙控器、掛鐘以及許多其他日常用品。

優點

• 迴圈壽命較短
• 洩漏機率低
• 尺寸小巧，效率高
• 內阻功率低，易於攜帶

缺點

• 比其他型別的電池貴，在區域市場上大多不常見。

結論

鎳鎘電池是另一種型別的可充電電池，由鎳和鎘組成。這些型別電池的標稱電壓從 1.2V 開始，功率密度為 60 Wh/Kg。這些電池主要用於遙控玩具、無繩電話以及太陽能燈。它具有標準尺寸和更高的功率密度。

常見問題

Q1. 原電池和蓄電池的區別是什麼？

A1. 原電池具有更高的能量密度和內阻，尺寸更小、更輕。蓄電池具有較低的能量密度和內阻，設計複雜且重量較重。

Q2. 什麼是工業電池？

A2. 工業電池需要重型服務質量，例如更高的電池備用時間和功率容量。在工業中，鎳鐵和溼式鎳鎘電池通常使用。

Q3. 什麼是車輛電池？

A3. 車輛電池比工業電池版本更簡單。鉛酸電池通常用於車輛。

Q4. 什麼是家用電池？

A4. 這些是最常見的電池型別，分為兩種不同的型別：可充電電池和不可充電電池。它具有較短的迴圈壽命，成本低廉，並且具有更高的密度。