二次电池（蓄电池）的应用和优势

首先应在蓄电池中输入电能而储存化学能（充电），然后再使用蓄电池的电能（放电）。

能够反复充电与放电的原电池称为二次电池或蓄电池。

（1）充电过程 为了充电，则按图3-44a所示对电极施加直流电压，充电电流流过电解液（电解）。正离子迁移到负极，负离子迁移到正极，在电极上离子又以中性的原子或原子团而放电。它们与电极材料发生反应，形成两个不同的电极，从而成为一个电池。

（2）放电过程 如图3-44b所示，在放电时，反向进行化学过程。即放电电流的方向与充电电流的方向相反。电子又重新逐渐返回到原来的材料上，酸浓度降低，电池电压下降。蓄电池只能在达到放电终端电压（表3-3和表3-4）才允许放电，否则电池不能再充满电，其寿命将降低。

当过充电时，电解液被分解。自达到充电结束时的起泡电压起，在铅电池的正极形成氧气，而在负极上形成氢气。2H₂+O₂的混合气（爆呜气）需要一个蓄电池通气空间。密封的蓄电池壳体可能会开裂。因此要制作特殊的、无需维修的蓄电池，以限制或阻止“气体”。氢-氧的混合又还原成水（图3-45）。因此，在电解质中应保持一定量的水。

图3-44 铅蓄电池的充电与放电

图3-45 氢-氧还原成双铅蓄电池

表3-3 蓄电池的重要电气参数

表3-4 蓄电池的重要电压值

镍-镉（Ni/Ca）蓄电池是以氢氧化钾作为电解液，即水稀释的氢氧化钾（KOH+H₂O）。在充电状态，正极是NiOOH组成，负极由镉（Cd）组成。在放电时转化为氢氧化镍Ni（OH）2和氢氧化镉Cd（OH）2。电解液来参入反应。电解液的密度保持在1.19g/K。在过充电时，阳极形成的氧由阴极所吸收。这样在氧循环中产生一个安全的气封结构。为了避免在违反操作条件的情况下电池开裂，对电池安装了一个安全阀。

镍-镉电池由于每个电池的额定电压小（1.2V），所以在相同容量时其体积要比铅蓄电池大。与硫酸不同，氢氧化钾通常不腐蚀金属。电池容器可用钢板或塑料制做。电池的气封（图3-46）部分与一次电池的尺寸相同并且可以代用。气封蓄电池也可以是钮扣式。(www.xing528.com)

图3-46 气封式镍-镉圆电池

对Ni/Cd蓄电池很不利的是影响记忆效应。若在再充电之前来完全放电，则此蓄电池是不能使用的。

ⓘ记性效应

在蓄电池中通过化学过程的形成。对此没有记起如放电很多的不完全放电的蓄电池。不过对此将仍可使用与不完全放电相应的差额部分来测定容量。

镍-氢化金属蓄电池（Ni/MH），比Ni/Cd蓄电池这种蓄电池的测定容量要大40%，并几乎不出现记忆效应。在Ni/MH蓄电池中，含氢合金为负电极。由于这种蓄电池使用镉，所以其环保性要比Ni/Cd蓄电池好。但其可能的充电周期数常常比Ni/Cd小。

表3-5 蓄电池的比较（AA级）

锂离子蓄电池与其他蓄电池比有最高的能量密度（表3-5）。这种蓄电池的每单位体积或单位重量能储存和提取非常多的能量。所以，这种蓄电池特别适合装在轻、小和可运输的设备上，如视频摄像机、数字摄像机、照相机和笔记本电脑。

在充、放电时，在栅极电子间只有在电极之间振动的锂离子被交换，因此也称该系统为振动系统。在电极中储藏有用于作为充电电流和放电电流电子的锂离子（图3-47）。

这种系统不是作为单个电池制作，而是制成蓄电池组。如Ni/Cd蓄电池和Ni/MH蓄电池，对于锂离子蓄电池还装有安全排气孔。另外，还有其他的机械和电气保护元件，如过电压断路器，过载、温度及充/放电控制，以及安全地充电等，为有效地使用最现代的蓄电池创造了先决条件。

图3-47 锂离子蓄电池系统原理