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手電筒

１．鋅錳乾電池

　即常見的乾電池或碳鋅電池，以鋅為陽極，陰極則為碳棒加上活性物質二氧化錳，電解質由氯化銨、氯化鋅、澱粉等組成。在 25℃時可以提供 1.5V 左右的電壓值。此種電池的發展相當的早，約在 1862 年由法國人 G. Lechance 所發明；雖然發展的早，但因為具有價格便宜、製造容易、自放電率低、高重量能量比 ( 50~80 Wh/Kg ) 及攜帶方便的優勢；所以在一次電池中，仍然是產量最高、用途最廣的一種。

　儘管技術發展已久，但還是有功率過小的缺點，使得該種電池並不適用於大電流的放電；此外，放電過程中也有著電壓不穩的問題。 鋅錳乾電池的開路電壓會因為儲存時間的長短及陰極二氧化錳的性質不同 ( 有電解二氧化錳、天然二氧化錳等 ) 而改變，範圍大概在 1.50~1.80V 之間。如果所使用的是電解的二氧化錳，因為純度以及活性較高的關係，可以提昇電池的電壓與電容量。

　鋅錳乾電池的保存相當重要，若放置於高溫潮濕的環境中，會使得陽極的鋅產生腐蝕而進一步的造成嚴重的自放電情形。此外，鋅錳乾電池的密封良好度也相當重要；倘若密封情形不佳，電解液中的水分將會揮發掉，使得電池無法放電，另一方面也可能因為氧的進入電池而造成自放電率加劇。



２．鋅汞電池

　即常見的水銀電池，因為電解液為鹼性故屬於鹼性電池，常見的形狀除鈕扣型外亦有圓筒型。負極使用 90% 的鋅粉與 10% 的汞製成，正極則為 80~95% 的氧化汞與 5~15% 的石墨組成，電解液是 35~40% 的氫氧化鉀溶液。此類電池放電平穩、開路電壓也非常穩定、易保存且有相當高的體積能量比，於 25℃ 時具有 1.34V 的放電電壓。因此，適用於助聽器或照相機上。



３．鋅空氣電池

　被視為汞電池的替代品，結構上與鋅錳乾電池以及鎂乾電池都相似，所使用的陽極材料為金屬鋅，但陰極則是空氣中的氧或為純氧，電解液為氫氧化鉀水溶液。因為陰極所使用的是氣體，所以罐體無法密封；因此使得電解液的成分會隨環境改變，而進一步影響到電池的性能。但也因為此氣體可使用取之不擷的空氣，所以成本與體積皆可降低。此電池的開路電壓約為 1.4V，但工作電壓則隨放電條件的不同而會在 1.0~1.2V 間變化。



４．鎳鎘電池

　鎳鎘電池是以氫氧化鎳為正極活性材料，負極使用的是海綿狀的鎘，電解質為KOH，電解液為水。電壓值為 1.2V，體積能量密度約為 130~200 Wh/L，重量能量密度則是在 40~50 Wh/kg 間。因為發展已久，成本較低；再加上循環壽命長達 2000~4000 次，以及大電流放電的特性、適用溫度範圍廣、自放電率小等的優點所以佔有率頗高。不過受到記憶效應的影響，效能會隨充放電次數增加而下降。鎳鎘電池的市場佔有率在數年前相當的高，但受到環保意識抬頭的影響，有鎘污染疑慮的鎳鎘電池佔有率已逐年下降。



５．鎳氫電池

　鎳氫電池與鎳鎘電池所使用的陽極材料與電解液相同，都是以氫氧化鎳為陽極活性材料，電解液是以水及電解質 KOH 組成。但鎳氫電池的陰極活性物質則是儲氫合金。所能提供的電壓約為 1.2 V，具有不錯的能量密度 ( 50 ~ 60 Wh/kg 或 250 ~ 300 Wh/L )，以及良好的循環壽命。因為所使用的陰極活性物質不含鎘，所以不會像鎳鎘電池有鎘污染的問題。但鎳氫電池在高溫下效能較差，且在一般使用上有自放電率高及記憶效應的問題。



６．鉛酸電池

　鉛酸電池也是一種歷史悠久的電池系統，所使用的陽極為鉛、陰極是二氧化鉛，電解質則為 27~39% 的硫酸溶液，在 25℃ 時能提供 2.0V 的電壓。因為該電池具有電動勢大、操作溫度廣、結構簡單、技術成熟與價格低廉等的優勢，再加上兩好的循環壽命，使得此種電池的產量與產值在電池產出中具有相當重要的地位。

　其應用以汽機車領域為主，或用於UPS、無線電機、緊急照明設備、通信電機以及工業用電機設備等處。此外，也有使用於電廠中，作為緊急的電力來源之用。



７．一次鋰電池

　所有以鋰金屬為陽極活性材料的電池皆可稱作鋰電池，因為鋰金屬具有較負的電位值與密度小的特性，所以搭配上適當的陰極便可構成具有高重量能量比、高放電電壓、放電電壓平穩、自放電率小、儲存壽命長、工作溫度範圍廣 ( -20 ~ 50℃ ) 以及低溫性能佳的良好電池。而陰極的選擇可以為 I2、Ag2CrO4、MnO2、CuO、SO2、SOCl2 等等，在電解質部分也有有機電解質、無機電解質、固態電解質、熔融鹽類電解質等。透過這些不同的組合，鋰電池可以為一次電池也可以為二次電池；這裡的一次鋰電池指的是鋰二氧化錳電池。其所使用的陰極、陽極分別是二氧化錳與鋰金屬，電解液為加入約 1 ml/L 的 LiClO4 的有機電解液，而開路電壓為 3.5 V，工作電壓則是 2.9 V。



正極： Li → Li+ + e-

負極： MnO2 + Li+ + e- → LiMnO2

全反應： MnO2 + Li → LiMnO2



８．鋰離子電池

　鋰離子電池以鋰鈷氧化物、鋰錳氧化物、鋰鎳氧化物等作為陽極活性材料，在陰極材料的部分則為碳材料，電解質也有許多種可能：LiPF6、LiClO4、LiBF4等，電解液為PC與EC為主。電壓可達到3.6V，而能量密度為250~300 Wh/L(或90~110 Wh/kg)。該電池具有相當高的能量密度及工作電壓，再加上長循環壽命與較無記憶效應的特性，使得鋰離子二次電池佔有率日益上升。但其成本過高，過充、放電時有安全顧慮而需保護迴路等問題仍是需要克服的缺點。



充電反應式可寫為：



正極： LiCoO2-------> Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-

負極： 6C + xLi+ + xe- ------->LixC6

全反應： 6C + LiCoO2------->LixC6 + Li1-xCoO2



９．高分子鋰電池

　　高分子鋰離子電池以高分子電解質取代液態鋰離子電池所使用的是有機電解液，以避免後者容易揮發燃燒與造成漏液的現象，使得高分子鋰電池有更佳的安全性。這是因為此種高分子電解質，一方面可以作為傳導離子的媒介、一方面又可以作為隔離膜使用，再加上與鋰金屬的反應性低，所以在安全性方面受到的質疑較小，也因此受到廣泛的研究與開發。 在分類上，高分子鋰離子電池因所使用的高分子電解質有不同而有完全固態的固態高分子電解質與加入可塑劑的膠態高分子電解質兩類。



※參考資料有付各種電池的圖，可以去看看喔～