麻雀虽小，五脏俱全——奥豪斯与电池世界的不解之缘

作

为人类活动的物质基础，能源就如一只扼住人类社会发展咽喉的手，我们的日常生活处处离不开能源的使用。而在这个能源有限的蓝色星球，能源的发展，能源和环境，能源的存储和再生，是全世界、全人类共同关心的问题。随着科学技术的不断发展，诸如多晶硅太阳能电池，电动汽车，生物质能等新能源技术如同雨后春笋般在我们的生活中流行开来，人们对便携式能源存储设备的需求比以前更加庞大，并继续保持指数级增长。

为

了顺应这种潮流，电池技术的发展和生产变得越来越多样化，以满足人们对电池全面功效的需求。小到随身携带的电子设备，大到出行的交通工具，电池几乎遍布于我们生活的每一个角落。今天，小编就来给大家说道说道这小小电池世界里的大学问！

步入有趣的

电化学世界

在电池世界里面，首先要提到的就是使用普遍的且有着近150年发展历史的铅酸电池，其广泛应用于交通、通信、电力、军事、航海、航空等领域。从结构上来说，铅酸电池的电极主要由有毒的重金属铅及其氧化物制成，电解液是腐蚀性很强的硫酸溶液。铅酸电池在放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；充电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。

铅

酸电池在耐用性、便携性和环保性方面有比较大的局限。一般深充深放电在300次以内，且有记忆，寿命在两年左右，并且电池内的液体在消耗一段时间后，如果发现电池发烫或者充电时间变短，就需要补充液体；同时，一般铅酸电池的重量是16~30公斤，体积较大，不易携带；此外，电池在生产过程或回收过程容易造成环境污染。

为了倡导可持续发展，对环境无毒害的绿色电池技术正在成为主流。最常见的有碱性电池和锂电池。碱性电池也称碱性干电池、碱性锌锰电池、碱锰电池，是锌锰电池系列中性能最优的电池品种，适用于需放电量大及长时间使用。相比铅酸电池，碱性电池在某些应用中被证明是一种更有效率和安全的替代品，因为它们不含有剧毒和腐蚀性的成分。

碱

性电池在结构上采用了与普通电池相反的电极结构，采用二氧化锰与石墨粉的混合物为正极，锌和其他添加物为负极，增大了正负极间的相对面积，而且用高导电性的氢氧化钾溶液替代了氯化铵、氯化锌溶液为电解液，允许离子在两极间移动。特别是负极锌也由片状改变成粉末状，增大了负极的反应面积，加之采用了高性能的电解锰粉，所以电性能得以很大提高。

总的电池反应式为：

Zn+MnO2+2H2O+4OH－=

Mn(OH)42－+Zn(OH)42－

碱性电池是成功的高容量干电池，也是最具性价比的电池之一。由于它的防漏性相当好，所以可被使用在任何环境。

最后来带大家来看看目前电子设备中流行最广泛的锂电池。锂系电池可分为锂金属电池和锂离子电池。由于金属锂非常活泼的化学性质导致的安全问题尚未完全突破，因此目前广泛使用的锂系电池均为锂离子电池，而非锂金属电池。

锂

离子电池是一种充电电池。一般是使用锂合金金属氧化物为正极材料，石墨为负极材料，使用非水电解质的电池。主要依靠锂离子在正负极之间的往返嵌入和脱嵌来工作，实现能量的存储和释放。锂离子电池常见的正极材料主要有钴酸锂、锰酸锂、镍酸锂、磷酸铁锂等。在这里，我们拿拥有较好安全性的磷酸铁锂电池举例。

磷酸铁锂晶体中的P-O键稳固，难以分解，即便在高温或过充时也不会像钴酸锂一样结构崩塌发热或是形成强氧化性物质。电池分左右两边，左边是橄榄石结构的LiFePO4组成的电池正极，由铝箔与电池正极相连，中间是把正、负极隔开的聚合物隔膜，锂离子Li+可以通过而电子e-不能通过；右边是由石墨组成的电池负极，由铜箔与电池的负极相连。电池的上下端之间是电池的电解质，主要成分是六氟磷酸锂LiPF6，整个电池由金属外壳密闭封装。充电时，正极中的Li+通过聚合物隔膜向负极迁移；放电时，负极中的Li+通过隔膜向正极迁移。

锂电池耐用性较强，消耗慢，寿命长，且无记忆，同时便于携带。虽然价格相对比较昂贵，但是非常绿色环保，是一款清洁的能源存储设备，是电池行业的发展趋势。

水分仪跟电池也能

扯上关系？

看

完了上面对电池知识的普及，是不是有种回到了似曾相识的化学课堂的感觉？其实在电池生产过程中，还有一项指标对电池的性能和可制造性起到至关重要的作用，这就是电池的水分含量。有人会觉得匪夷所思了吧~

拿碱性电池来说，电池正负极材料成分被混进一种黏性物质，形成并产生合适的形状以构造电池。黏性混合物必须符合严格而又精确的水分含量规定，如果水分含量过多，导电性就会变差，因而电池容量就会不足；反之，如果水分含量不足，电池就很难成形。

全国乃至全球许多的电池生产商都信任奥豪斯的水分测定仪用来测定电池中的水分含量。下面拿来自我国华东地区的一家生产磷酸铁锂电池的客户举例。据相关实验显示，锂电池循环性能及倍率性能与电极水分含量密切相关，当电极水分含量超过0.06%时，电池循环性能和倍率性能降低，放电比容量严重衰减，循环200周后容量衰减近40%，且电池内阻增大，电化学阻抗增加。同时，电池极片在实际生产中的专配环节也会吸收水分，导致其电化学性能衰减。【1】因此在锂电池的生产当中，电极材料需要极其严格地控制水分。

奥豪斯MB 120水分测定仪配有全新的加热腔设计，同时精确控制的卤素加热系统可快速升温并均匀加热，结合高精度称重传感器可确保样品水分测试可读性达到0.01%/1mg。客户在电池生产过程中，每次仅需对电极材料粉末取样3~5g，根据样品的特性选择合适的温度进行测定，很快就能显示精准而又稳定的测定结果。整个过程不仅大大提升了测量的准确性，更节约了时间并提高了产能。

奥豪斯的设备不仅能在实验室中提供快速和重复性的结果，而且也能在工业环境中提供值得信赖的日常测量服务。如果你有更多关于工业生产中原料及成品水分测定方面的疑难咨询，或正在寻求更专业细致的水分仪选型指导，请拨打4008-217-188，或

参考文献：

【1】牛俊婷，孙琳，康书文，赵政威，马紫峰. 电极水分对磷酸铁锂电池性能的影响[J]. 电化学，2015，21(5)：465-470.