作為人類活動的物質(zhì)基礎，能源就如一只扼住人類社會發(fā)展咽喉的手，我們的日常生活處處離不開能源的使用。而在這個能源有限的藍色星球，能源的發(fā)展，能源和環(huán)境，能源的存儲和再生，是全世界、全人類共同關心的問題。隨著科學技術的不斷發(fā)展，諸如多晶硅太陽能電池，電動汽車，生物質(zhì)能等新能源技術如同雨后春筍般在我們的生活中流行開來，人們對便攜式能源存儲設備的需求比以前更加龐大，并繼續(xù)保持指數(shù)級增長。

為了順應這種潮流，電池技術的發(fā)展和生產(chǎn)變得越來越多樣化，以滿足人們對電池全面功效的需求。小到隨身攜帶的電子設備，大到出行的交通工具，電池幾乎遍布于我們生活的每一個角落。今天，小編就來給大家說道說道這小小電池世界里的大學問！

步入有趣的電化學世界

在電池世界里面，首先要提到的就是使用普遍的且有著近150年發(fā)展歷史的鉛酸電池，其廣泛應用于交通、通信、電力、軍事、航海、航空等領域。從結構上來說，鉛酸電池的電極主要由有毒的重金屬鉛及其氧化物制成，電解液是腐蝕性很強的硫酸溶液。鉛酸電池在放電狀態(tài)下，正極主要成分為二氧化鉛，負極主要成分為鉛；充電狀態(tài)下，正負極的主要成分均為硫酸鉛。

鉛酸電池在耐用性、便攜性和環(huán)保性方面有比較大的局限。一般深充深放電在300次以內(nèi)，且有記憶，壽命在兩年左右，并且電池內(nèi)的液體在消耗一段時間后，如果發(fā)現(xiàn)電池發(fā)燙或者充電時間變短，就需要補充液體；同時，一般鉛酸電池的重量是16~30公斤，體積較大，不易攜帶；此外，電池在生產(chǎn)過程或回收過程容易造成環(huán)境污染。

為了倡導可持續(xù)發(fā)展，對環(huán)境無毒害的綠色電池技術正在成為主流。最常見的有堿性電池和鋰電池。堿性電池也稱堿性干電池、堿性鋅錳電池、堿錳電池，是鋅錳電池系列中性能最優(yōu)的電池品種，適用于需放電量大及長時間使用。相比鉛酸電池，堿性電池在某些應用中被證明是一種更有效率和安全的替代品，因為它們不含有劇毒和腐蝕性的成分。

堿性電池在結構上采用了與普通電池相反的電極結構，采用二氧化錳與石墨粉的混合物為正極，鋅和其他添加物為負極，增大了正負極間的相對面積，而且用高導電性的氫氧化鉀溶液替代了氯化銨、氯化鋅溶液為電解液，允許離子在兩極間移動。特別是負極鋅也由片狀改變成粉末狀，增大了負極的反應面積，加之采用了高性能的電解錳粉，所以電性能得以很大提高。

總的電池反應式為：Zn+MnO₂+2H₂O+4OH^－=Mn(OH)₄^2－+Zn(OH)₄^2－

堿性電池是成功的高容量干電池，也是最具性價比的電池之一。由于它的防漏性相當好，所以可被使用在任何環(huán)境。

最后來帶大家來看看目前電子設備中流行最廣泛的鋰電池。鋰系電池可分為鋰金屬電池和鋰離子電池。由于金屬鋰非常活潑的化學性質(zhì)導致的安全問題尚未完全突破，因此目前廣泛使用的鋰系電池均為鋰離子電池，而非鋰金屬電池。

鋰離子電池是一種充電電池。一般是使用鋰合金金屬氧化物為正極材料，石墨為負極材料，使用非水電解質(zhì)的電池。主要依靠鋰離子在正負極之間的往返嵌入和脫嵌來工作，實現(xiàn)能量的存儲和釋放。鋰離子電池常見的正極材料主要有鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳酸鋰、磷酸鐵鋰等。在這里，我們拿擁有較好安全性的磷酸鐵鋰電池舉例。

磷酸鐵鋰晶體中的P-O鍵穩(wěn)固，難以分解，即便在高溫或過充時也不會像鈷酸鋰一樣結構崩塌發(fā)熱或是形成強氧化性物質(zhì)。電池分左右兩邊，左邊是橄欖石結構的LiFePO₄組成的電池正極，由鋁箔與電池正極相連，中間是把正、負極隔開的聚合物隔膜，鋰離子Li⁺可以通過而電子e^-不能通過；右邊是由石墨組成的電池負極，由銅箔與電池的負極相連。電池的上下端之間是電池的電解質(zhì)，主要成分是六氟磷酸鋰LiPF₆，整個電池由金屬外殼密閉封裝。充電時，正極中的Li⁺通過聚合物隔膜向負極遷移；放電時，負極中的Li⁺通過隔膜向正極遷移。

鋰電池耐用性較強，消耗慢，壽命長，且無記憶，同時便于攜帶。雖然價格相對比較昂貴，但是非常綠色環(huán)保，是一款清潔的能源存儲設備，是電池行業(yè)的發(fā)展趨勢。

水分儀跟電池也能扯上關系？

看完了上面對電池知識的普及，是不是有種回到了似曾相識的化學課堂的感覺？其實在電池生產(chǎn)過程中，還有一項指標對電池的性能和可制造性起到至關重要的作用，這就是電池的水分含量。有人會覺得匪夷所思了吧~

拿堿性電池來說，電池正負極材料成分被混進一種黏性物質(zhì)，形成并產(chǎn)生合適的形狀以構造電池。黏性混合物必須符合嚴格而又精確的水分含量規(guī)定，如果水分含量過多，導電性就會變差，因而電池容量就會不足；反之，如果水分含量不足，電池就很難成形。

全國乃至全球許多的電池生產(chǎn)商都信任奧豪斯的水分測定儀用來測定電池中的水分含量。下面拿來自我國華東地區(qū)的一家生產(chǎn)磷酸鐵鋰電池的客戶舉例。據(jù)相關實驗顯示，鋰電池循環(huán)性能及倍率性能與電極水分含量密切相關，當電極水分含量超過0.06%時，電池循環(huán)性能和倍率性能降低，放電比容量嚴重衰減，循環(huán)200周后容量衰減近40%，且電池內(nèi)阻增大，電化學阻抗增加。同時，電池極片在實際生產(chǎn)中的專配環(huán)節(jié)也會吸收水分，導致其電化學性能衰減。^【1】因此在鋰電池的生產(chǎn)當中，電極材料需要極其嚴格地控制水分。

奧豪斯MB 120水分測定儀配有全新的加熱腔設計，同時精確控制的鹵素加熱系統(tǒng)可快速升溫并均勻加熱，結合高精度稱重傳感器可確保樣品水分測試可讀性達到0.01%/1mg。客戶在電池生產(chǎn)過程中，每次僅需對電極材料粉末取樣3~5g，根據(jù)樣品的特性選擇合適的溫度進行測定，很快就能顯示精準而又穩(wěn)定的測定結果。整個過程不僅大大提升了測量的準確性，更節(jié)約了時間并提高了產(chǎn)能。

奧豪斯的設備不僅能在實驗室中提供快速和重復性的結果，而且也能在工業(yè)環(huán)境中提供值得信賴的日常測量服務。如果你有更多關于工業(yè)生產(chǎn)中原料及成品水分測定方面的疑難咨詢，或正在尋求更專業(yè)細致的水分儀選型指導，請撥打4008-217-188，或點擊進入“索取資料”并留下相關信息，我們專業(yè)的工程師們屆時將會在第一時間聯(lián)系您！

參考文獻：

【1】牛俊婷，孫琳，康書文，趙政威，馬紫峰. 電極水分對磷酸鐵鋰電池性能的影響[J]. 電化學，2015，21(5)：465-470.