防爆知识--电池应用

电池（Battery），一些防爆设备中不可获缺的核心部件，本章进行简单的介绍。

一、世界电池发展史
1800年：Alessandro Volta 发明世界上第一个电池。

1802年：Dr.William Cruikshank 设计了第一个便于生产制造的电池。

1859年：Gaston Plante 发明可充电的铅酸电池。
1868年：George Leclanche 开发出电解液电池。
1888年：Dr.Gassner开发出第一个干电池。
1890年：Thomas Edison 发明可充电的铁镍电池。
1899年：Waldmar Jungner 发明镍镉电池。
1914年：Thomas Edison 发明碱性电池。
1947年：Neumann 开发出密封镍镉电池。
1949年：Lew Urry (Energizer) 开发出小型碱性电池。
1954年：出现太阳能电池。
1956年：Energizer.制造第一个9伏电池。
1970年：出现免维护铅酸电池。
1976年：Philips Research发明镍氢电池。

1991年：索尼可充电锂离子电池商业化生产。

二、我国电池发展史
1911年：建厂生产干电池和铅酸蓄电池（上海交通部电池厂）。
1921年：第一家专业铅蓄电池厂-上海蓄电池厂。
1941年：延安中央军委三局所属电信材料厂开始生产锌锰干电池和修理铅酸蓄池。
1956年：建设第一个镍镉电池工厂（风云器材厂（755厂））。
1957年：组建机电部电材局化学电源研究室。
1958年：成立我国第一个专业研究所，既原一机部化学电源研究所（原电子工业部天津电源研究所）。
1960年：我国第一家碱性蓄电池厂“风云器材厂”在河南新乡正式验收投产。
1983年：开始研究镍氢电池（南开大学）。
1987年：改进镍镉电池工艺，采用发泡镍，电池容量提升40％
1987年：商业化生产一次锂电池。
1989年：镍氢电池研究列入国家计划 。
1995年：我国镍氢电池商业化生产初具规模。
2000年：我国锂离子电池商业化生产。

三、目前常用电池：

1、铅酸电池（VRLA）：

定义：一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。铅酸电池放电状态下，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。

优点：安全密封、维护简单、质量稳定、可靠性高、生产工艺简单。

缺点：循环寿命差、密度低、充电时间久、重量较重、污染环境。

2、镍铬电池（Ni-Cd）：

定义：最早应用于手机、超科等设备的电池种类，具有良好的大电流放电特性、耐过充放电能力强、维护简单。

优点：价格便宜、内阻小、无漏液、质量稳定、可靠性高、生产工艺简单。

缺点：寿命短、容量小、污染环境、有记忆效应。

3、镍氢电池（Ni-MH）：

定义：由氢离子和金属镍合成。

优点：价格便宜，电量储备比镍镉电池多30%、比镍镉电池更轻、使用寿命长、寿命高、耐过充过放、对环境无污染、低温性能好于锂电池、回收价值高。

缺点：价格贵、能量密度低、标称电压低、自放电大、高温充电性能差、性能比锂电池差。

4、锂电池（Lithium Cell）：

定义：一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。一般使用二氧化锰为正极材料、金属锂或其合金金属为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。

优点：能量密度高，使用寿命长、额定电压高、自放电率低、重量轻、具备高功率承受力、高低温适应性强、生产基本不消耗水、对环境无污染。

缺点：价格贵、安全性不稳定、钴酸锂电池不能大电流放电。

几种常用锂电池介绍：

注：石墨烯、钛酸锂、硅基、软碳等不常用类型在此不做介绍。

1、锰酸锂（LiMn2O4） ：

优点：价格便宜、低温性能好，在-20℃放电能有90%以上的效率、安全性能佳、倍率性高。
缺点：高温性能差 、循环寿命低(正常寿命大概300到400次)、克比容量低(112)、能量密度低。

行业：电动汽车。

2、钴酸锂(LiCoO2)：

优点：性能稳定、电化学性能优越、一致性好、振实密度大。

缺点：安全性一般、成本高、对环境有污染。

行业：手机和笔记本电脑及其它便携式电子设备。

3、三元锂Li（NiCoMn）O2：

优点：容量高(150.可以节省体积)、循环寿命佳(600到700次)、倍率放电佳。
缺点：安全性能是锂电池中最差的(特别是用钢壳的) 。

行业：电动汽车。

4、磷酸铁锂（LiFePO4）：

优点：价格适中、容量适中(130) 、循环寿命高(1500次左右) 、高温性能好、倍率放电好。
缺点：导电性不好、价格不便宜、低温放电性能不好、在电动汽车上才能充分体现其优越的性能(能6分钟充满电,能20倍放电)、一致性差。

行业：电动汽车。

总结：随着锂电池的技术水平不断提高，传统的铅酸、镍氢、镍铬电池市场正被锂电池快速取代中。

四、防爆场所电池要求：

GB3836，IEC60079对于电池有明确要求，由于GB3836落后国际标准，所以对于锂电池的使用，还未放开。

注1：国内大多数认证机构，其实都会接受锂电池设备，每个机构的要求理解不一样，但统一的都需要提供第三方测试报告，或在单位内进行测试。

注2：本安产品会按标准进行随机测试。

五、防爆场所锂电池测试报告如下：

1、GB31241-2014《便携式电子产品用锂离子电池和电池组 安全要求》。
注：此标准是国家强制性锂电池便携式标准。
2、MT/T 1051-2007 《矿灯用锂离子蓄电池》。
注：此标准是矿灯专用锂电池标准。
3、QC/T 743-2006 《电动汽车用锂离子蓄电池》。
注：此标准是电动汽车用锂电池标准。
4、IEC62133-2012《含碱性或非酸性电解液的二次单体电池和电池（组）便携式密封二次单体电芯，由电芯组成的电池（组）以及应用于便携式设备的安全要求》。

注：此标准是国际电池安全方面的标准。

5、IEC61960-2012《含碱性或其它非酸性电解液的二次电池单体或电池：便携式锂二次电池单体或电池》

注：此标准主要是电池性能方面的标准，测试周期非常长（10个月左右），也是国际防爆标准中规定的锂电池要求。

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