掃描電鏡的基本結(jié)構(gòu)和工作原理

1、掃描電鏡的基本結(jié)構(gòu)和工作原理掃描電子顯微鏡利用細聚焦電子束在樣品表面逐點掃描，與樣品相互作用產(chǎn)行各種物理信號，這些信號經(jīng)檢測器接收、放大并轉(zhuǎn)換成調(diào)制信號，最后在熒光屏上顯示反映樣品表面各種特征的圖像。掃描電鏡具有景深大、圖像立體感強、放大倍數(shù)范圍大、連續(xù)可調(diào)、分辨率高、樣品室空間大且樣品制備簡單等特點，是進行樣品表面研究的有效分析工具。掃描電鏡所需的加速電壓比透射電鏡要低得多，一般約在130kV,實驗時可根據(jù)被分析樣品的性質(zhì)適當?shù)剡x擇，最常用的加速電壓約在20kV左右。掃描電鏡的圖像放大倍數(shù)在一定范圍內(nèi)（幾十倍到幾十萬倍）可以實現(xiàn)連續(xù)調(diào)整，放大倍數(shù)等于熒光屏上顯示的圖像橫向長度與電子束在樣品上

2、橫向掃描的實際長度之比。掃描電鏡的電子光學系統(tǒng)與透射電鏡有所不同，其作用僅僅是為了提供掃描電子束，作為使樣品產(chǎn)生各種物理信號的激發(fā)源。掃描電鏡最常使用的是二次電子信號和背散射電子信號，前者用于顯示表面形貌襯度，后者用于顯示原子序數(shù)襯度。掃描電鏡的基本結(jié)構(gòu)可分為電子光學系統(tǒng)、掃描系統(tǒng)、信號檢測放大系統(tǒng)、圖像顯示和記錄系統(tǒng)、真空系統(tǒng)和電源及控制系統(tǒng)六大部分。這一部分的實驗內(nèi)容可參照教材第十二章，并結(jié)合實驗室現(xiàn)有的掃描電鏡進行，在此不作詳細介紹。三、掃描電鏡圖像襯度觀察1樣品制備掃描電鏡的優(yōu)點之一是樣品制備簡單，對于新鮮的金屬斷口樣品不需要做任何處理，可以直接進行觀察。但在有些情況下需對樣品進行必要

3、的處理。1）樣品表面附著有灰塵和油污，可用有機溶劑（乙醇或丙酮）在超聲波清洗器中清洗。2）樣品表面銹蝕或嚴重氧化，采用化學清洗或電解的方法處理。清洗時可能會失去一些表面形貌特征的細節(jié)，操作過程中應該注意。3）對于不導電的樣品，觀察前需在表面噴鍍一層導電金屬或碳，鍍膜厚度控制在5-10nm為宜。2表面形貌襯度觀察二次電子信號來自于樣品表面層5lOnm,信號的強度對樣品微區(qū)表面相對于入射束的取向非常敏感，隨著樣品表面相對于入射束的傾角增大，二次電子的產(chǎn)額增多。因此，二次電子像適合于顯示表面形貌襯度。二次電子像的分辨率較高，一般約在36nm。其分辨率的高低主要取決于束斑直徑，而實際上真正達到的分辨率

4、與樣品本身的性質(zhì)、制備方法，以及電鏡的操作條件如高匝、掃描速度、光強度、工作距離、樣品的傾斜角等因素有關，在最理想的狀態(tài)下，目前可達的最佳分辯率為lnm。掃描電鏡圖像表面形貌襯度幾乎可以用于顯示任何樣品表面的超微信息，其應用已滲透到許多科學研究領域，在失效分析、刑事案件偵破、病理診斷等技術部門也得到廣泛應用。在材料科學研究領域，表面形貌襯度在斷口分析等方面顯示有突出的優(yōu)越性。下面就以斷口分析等方面的研究為例說明表面形貌襯度的應用。利用試樣或構(gòu)件斷口的二次電子像所顯示的表面形貌特征，可以獲得有關裂紋的起源、裂紋擴展的途徑以及斷裂方式等信息，根據(jù)斷口的微觀形貌特征可以分析裂紋萌生的原因、裂紋的擴展

5、途徑以及斷裂機制。圖實5-1是比較常見的金屬斷口形貌二次電子像。較典型的解理斷口形貌如圖實5-1a所示，在解理斷口上存在有許多臺階。在解理裂紋擴展過程中，臺階相互匯合形成河流花樣，這是解理斷裂的重要特征。隹解理斷口的形貌特征見圖實51b，準解理斷口與解理斷口有所不同，其斷口中有許多彎曲的撕裂棱，河流花樣由點狀裂紋源向四周放射。沿晶斷口特征是晶粒表面形貌組成的冰糖狀花樣，見圖實51c。圖51d顯示的是韌窩斷口的形貌，在斷口上分布著許多微坑，在一些微坑的底部可以觀察到夾雜物或第二相粒子。由圖實71e可以看出，疲勞裂紋擴展區(qū)斷口存在一系列大致相互平行、略有彎曲的條紋，稱為疲勞條紋，這是疲勞斷口在擴展

6、區(qū)的主要形貌特征。圖實51示出的具有不同形貌特征的斷口，若按裂紋擴展途徑分類，其中解理、隹解理和韌窩型屬于穿晶斷裂，顯然沿晶斷口的裂紋擴展是沿晶粒表面進行的。圖實52是顯示灰鑄鐵顯微組織的二次電子像，基體為珠光體加少量鐵素體，在基體上分布著較粗大的片狀石墨。與光學顯微鏡相比，利用掃描電鏡表面形貌襯度顯示材料的微觀組織，具有分辨率高和放大倍數(shù)大的優(yōu)點，適合于觀察光學顯微鏡無法分辨的顯微組織。為了提高表面形貌襯度，在腐蝕試樣時，腐蝕程度要比光學顯微鏡使用的金相試樣適當?shù)厣钜恍?。O表面形貌襯度還可用于顯示表面外延生長層（如氧化膜、鍍膜、磷化膜等）的結(jié)晶形態(tài)。這類樣品一般不需進行任何處理，可直接觀察。

7、圖實5-3是低碳鋼板表面磷化膜的二次電子像，它清晰地顯示了磷化膜的結(jié)晶形態(tài)。3原子序數(shù)襯度觀察原子序數(shù)襯度是利用對樣品表層微區(qū)原子序數(shù)或化學成分變化敏感的物理信號，如背散射電子、吸收電子等作為調(diào)制信號而形成的一種能反映微區(qū)化學成分差別的像襯度。實驗證明，在實驗條件相同的情況下，背散射電子信號的強度隨原子序數(shù)增大而增大。在樣品表層平均原子序數(shù)較大的區(qū)域，產(chǎn)生的背散射信號強度較高，背散射電子像中相應的區(qū)域顯示較亮的襯度；而樣品表層平均原子序數(shù)較小的區(qū)域則顯示較暗的襯度。由此可見，背散射電子像中不同區(qū)域襯度的差別，實際上反映了樣品相應不同區(qū)域平均原子序數(shù)的差異，據(jù)此可定性分析樣品微區(qū)的化學成分分布。

8、吸收電子像顯示的原子序數(shù)襯度與背散射電子像相反，平均原子序數(shù)較大的區(qū)域圖像襯度較暗，平均原子序數(shù)較小的區(qū)域顯示較亮的圖像襯度。原子序數(shù)襯度適合于研究鋼與合金的共晶組織，以及各種界面附近的元素擴散。JJJ*a在此順便指出，由于背散射電子是被樣品原子反射回來的入射電子，其能量較高，離開樣品表面后沿直線軌跡運動，因此信號探測器只能檢測到直接射向探頭的背散射電子，有效收集立體角小，信號強度較低。尤其是樣品中背向探測器的那些區(qū)域產(chǎn)生的背散射電子，因無法到達探測器而不能被接收。所以利用閃爍體計數(shù)器接收背散射電子信號時，只適合于表面平整的樣品，實驗前樣品表面必須拋光而不需腐蝕。鬧甚5】兒種廷和觀昭闿城特！E

9、lWi聽門ML圖實54是A1-L合金鑄態(tài)共晶組織的背散射電子像。由圖可見，基體a-A1固溶體由于其平均原子序數(shù)較大，產(chǎn)生背散射電子信號強度較高，顯示較亮的圖像襯度。在基體中平行分布的針狀相為鋁鋰化合物，因其平均原子序數(shù)小于基體而顯示較暗的襯度。二次電池(Rechargeablebattery)：充電電池又稱為二次電池，是指在電池放電后可通過充電的方式使活性物質(zhì)激活而繼續(xù)使用的電池。充電電池的充放電循環(huán)可達數(shù)千次到上萬次，故其相對干電池而言更經(jīng)濟實用。充電電池主要有“鎳氫”、“鎳鎘”“鉛酸”、“鋰離子”等。二次電池的自放電又稱荷電保持能力，它是指在開路狀態(tài)下，電池儲存的電量在一定環(huán)境條件下的保持

10、能力。一般而言，自放電主要受制造工藝，材料，儲存條件的影響自放電是衡量電池性能的主要參數(shù)之一。一般而言，電池儲存溫度越低，自放電率也越低，但也應注意溫度過低或過高均有可能造成電池損壞無法使用，BYD常規(guī)電池要求儲存溫度范圍為-2045。電池充滿電開路擱置一段時間后，一定程度的自放電屬于正?，F(xiàn)象。IEC標準規(guī)定鎳鎘及鎳氫電池充滿電后，在溫度為20度濕度為65%條件下，開路擱置28天，0.2C放電時間分別大于3小時和3小時15分即為達標。與其它充電電池系統(tǒng)相比，含液體電解液太陽能電池的自放電率明顯要低，在25下大約為10%/月。二次鋰電池的優(yōu)勢是什么?高的能量密度高的工作電壓3.無記憶效應4.循環(huán)

11、壽命長5.無污染6.重量輕7.自放電小鋰聚合物電池具有哪些優(yōu)點?無電池漏液問題,其電池內(nèi)部不含液態(tài)電解液,使用膠態(tài)的固體.可制成薄型電池:以3.6V400mAh的容量，其厚度可薄至0.5mm.電池可設計成多種形狀電池可彎曲變形:高分子電池最大可彎曲900左右可制成單顆高電壓:液態(tài)電解質(zhì)的電池僅能以數(shù)顆電池串聯(lián)得到高電壓,高分子電池由于本身無液體,可在單顆內(nèi)做成多層組合來達到高電壓.7.容量將比同樣大小的鋰離子電池高出一倍IEC規(guī)定鋰電池標準循環(huán)壽命測試為:電池以0.2C放至3.0V/支后1.1C恒流恒壓充電至到4.2V截止電流20mA擱置1小時再以0.2C放電至3.0V（一個循環(huán)）反復循環(huán)50

12、0次后容量應在初容量的60%以上國家標準規(guī)定鋰電池的標準荷電保持測試為（IEC無相關標準）.電池在25攝氏度條件下以0.2C放至3.0/支后,以1C恒流恒壓充電到4.2V截止電流10mA,在溫度為20+_5下儲存28天后，再以0.2C放電至2.75V計算放電容量什么是二次電池的自放電不同類型電池的自放電率是多少?自放電又稱荷電保持能力,它是指在開路狀態(tài)下,電池儲存的電量在一定環(huán)境條件下的保持能力.一般而言,自放電主要受制造工藝,材料,儲存條件的影響自放電是衡量電池性能的主要參數(shù)之一.一般而言,電池儲存溫度越低,自放電率也越低,但也應注意溫度過低或過高均有可能造成電池損壞無法使用，BYD常規(guī)電池

13、要求儲存溫度范圍為-2045.電池充滿電開路擱置一段時間后，一定程度的自放電屬于正?，F(xiàn)象.IEC標準規(guī)定鎳鎘及鎳氫電池充滿電后，在溫度為20度濕度為65%條件下，開路擱置28天,0.2C放電時間分別大于3小時和3小時15分即為達標.與其它充電電池系統(tǒng)相比,含液體電解液太陽能電池的自放電率明顯要低,在25下大約為10%/月.什么是電池的內(nèi)阻怎樣測量電池的內(nèi)阻是指電池在工作時,電流流過電池內(nèi)部所受至的阻力,一般分為交流內(nèi)阻和直流內(nèi)阻,由于充電電池內(nèi)阻很小,測直流內(nèi)阻時由于電極容量極化,產(chǎn)生極化內(nèi)阻,故無法測出其真實值,而測其交流內(nèi)阻可免除極化內(nèi)阻的影響,得出真實的內(nèi)值.交流內(nèi)阻測試方法為:利用電池

14、等效于一個有源電阻的特點，給電池一個1000HZ,50mA的恒定電流,對其電壓采樣整流濾波等一系列處理從而精確地測量其阻值.什么是電池的內(nèi)壓電池正常內(nèi)壓一般為多少?電池的內(nèi)壓是由于充放電過程中產(chǎn)生的氣體所形成的壓力.主要受電池材料制造工藝,結(jié)構(gòu)等使用過程因素影響.一般電池內(nèi)壓均維持在正常水平,在過充或過放情況下,電池內(nèi)壓有可能會升高:如果復合反應的速度低于分解反應的速度,產(chǎn)生的氣體來不及被消耗掉,就會造成電池內(nèi)壓升高.什么是內(nèi)壓測試?鋰電池內(nèi)壓測試為:（UL標準）模擬電池在海拔高度為15240m的高空（低氣壓11.6kPa）下,檢驗電池是否漏液或發(fā)鼓.具體步驟:將電池1C充電恒流恒壓充電到4.

15、2V,截止電流10mA然后將其放在氣壓為11.6Kpa,溫度為（20+_3）的低壓箱中儲存6小時,電池不會爆炸,起火,裂口,漏液.環(huán)境溫度對電池性能有何影響?在所有的環(huán)境因素中,溫度對電池的充放電性能影響最大,在電極/電解液界面上的電化學反應與環(huán)境溫度有關,電極/電解液界面被視為電池的心臟.如果溫度下降,電極的反應率也下降,假設電池電壓保持恒定,放電電流降低,電池的功率輸出也會下降.如果溫度上升則相反,即電池輸出功率會上升,溫度也影響電解液的傳送速度溫度上升則加快,傳送溫度下降,傳送減慢,電池充放電性能也會受到影響.但溫度太高,超過45,會破壞電池內(nèi)的化學平衡,導致副反應過充電的控制方法有哪些

16、?為了防止電池過充,需要對充電終點進行控制,當電池充滿時,會有一些特別的信息可利用來判斷充電是否達到終點.一般有以下六種方法來防止電池被過充:峰值電壓控制:通過檢測電池的峰值電壓來判斷充電的終點;dT/dt控制:通過檢測電池峰值溫度變化率來判斷充電的終點；T控制:電池充滿電時溫度與環(huán)境溫度之差會達到最大；-V控制:當電池充滿電達到一峰值電壓后,電壓會下降一定的值計時控制:通過設置一定的充電時間來控制充電終點,一般設定要充進130%標稱容量所需的時間來控制；TCO控制:考慮電池的安全和特性應當避免高溫（高溫電池除外）充電,因此當電池溫度升高60時應當停止充電.什么是過充電對電池性能有何影響?過充

17、電是指電池經(jīng)一定充電過程充滿電后,再繼續(xù)充電的行為.由于在設計時,負極容量比正極容量要高,因此,正極產(chǎn)生的氣體透過隔膜紙與負極產(chǎn)生的鎘復合.故一般情況下,電池的內(nèi)壓不會有明顯升高,但如果充電電流過大,或充電時間過長,產(chǎn)生的氧氣來不及被消耗,就可能造成內(nèi)壓升高,電池變形,漏液,等不良現(xiàn)象.同時,其電性能也會顯著降低.什么是過放電對電池性能有何影響?電池放完內(nèi)部儲存的電量,電壓達到一定值后,繼續(xù)放電就會造成過放電,通常根據(jù)放電電流來確定放電截止電壓.0.2C-2C放電一般設定1.0V/支,3C以上如5C或10C放電設定為0.8V/支,電池過放可能會給電池帶來災難性的后果,特別是大電流過放,或反復過

18、放對電池影響更大.一般而言,過放電會使電池內(nèi)壓升高,正負極活性物質(zhì)可逆性受到破壞,即使充電也只能部分恢復,容量也會有明顯衰減.不同容量的電池組合在一起使用會出現(xiàn)什么問題?如果將不同容量或新舊電池混在一起使用,有可能出現(xiàn)漏液,零電壓等現(xiàn)象.這是由于充電過程中,容量差異導致充電時有些電池被過充,有些電池未充滿電,放電時有容量高的電池未放完電,而容量低的則被過放.如此惡性循環(huán),電池受到損害而漏液或低（零）電壓.什么是電池的爆炸怎樣預防電池爆炸?電池內(nèi)的任何部分的固態(tài)物質(zhì)瞬間排出,被推至離電池25cm以上的距離，稱為爆炸.判別電池爆炸與否，采用下述條件實驗將一網(wǎng)罩住實驗電池,電池居于正中，距網(wǎng)罩任何一

19、邊為25cm.網(wǎng)的密度為6-7根/cm，網(wǎng)線采用直徑為0.25mm的軟鋁線，如果實驗無固體部分通過網(wǎng)罩，證明該電池未發(fā)生爆炸.鋰電池串聯(lián)問題由于電池在生產(chǎn)過程中,從涂膜開始到成為成品要經(jīng)過很多道工序.即使經(jīng)過嚴格的檢測程序,使每組電源的電壓、電阻、容量一致,但使用一段時間,也會產(chǎn)生這樣或那樣的差異.如同一位母親生的雙胞胎,剛生下時可能長得一模一樣,做為母親都很難分辨.然而,在兩個孩子不斷成長時,就會產(chǎn)生這樣或那樣的差異鋰動力電池也是這樣.使用一段時間產(chǎn)生差異后,采用整體電壓控制的方式是難以適用于鋰動力電池的，如一個36V的電池堆,必須用10只電池串聯(lián).整體的充電控制電壓是42V,而放電控制電壓

20、是26V用整體電壓控制方式，初始使用階段由于電池一致性特別好,也許不會出現(xiàn)什么問題.在使用一段時間以后電池內(nèi)阻和電壓產(chǎn)生波動,形成不一致的狀態(tài),（不一致是絕對的,一致性是相對的）這種時候仍然使用整體電壓控制是不能達到其目的的.例如10只電池放電時其中兩只電池的電壓在2.8V,四只電池的電壓是3.2V,四只是3.4V現(xiàn)在的整體電壓是32V我們讓它繼續(xù)放電一直工作到26V.這樣,那兩只2.8V的電池就低于2.6V處于了過放狀態(tài)鋰電池幾次過放就等于報廢反之，用整體電壓控制充電的方式進行充電,也會出現(xiàn)過充的狀況.比如用上述10只電池當時的電壓狀態(tài)進行充電.整體電壓達到42V時,那兩只2.8V的電池處于

21、饑餓的狀態(tài)，而迅速吸收電量，就會超過4.2V,而過充的超過4.2V的電池，不僅由于電壓過高產(chǎn)生報廢，甚至還會發(fā)生危險，這就是鋰動力電池的特性.鋰離子電池的額定電壓為3.6V（有的產(chǎn)品為3.7V）.充滿電時的終止充電電壓與電池陽極材料有關:陽極材料為石墨的4.2V;陽極材料為焦炭的4.1V.不同陽極材料的內(nèi)阻也不同，焦炭陽極的內(nèi)阻略大，其放電曲線也略有差別，如圖1所示.一般稱為4.1V鋰離子電池及4.2V鋰離子電池.現(xiàn)在使用的大部分是4.2V的，鋰離子電池的終止放電電壓為2.5V2.75V（電池廠給出工作電壓范圍或給出終止放電電壓，各參數(shù)略有不同）.低于終止放電電壓繼續(xù)放電稱為過放,過放對電池會

22、有損害.便攜式電子產(chǎn)品以電池作為電源隨著便攜式產(chǎn)品的迅猛發(fā)展，各種電池的用量大增,并且開發(fā)出許多新型電池除大家較熟悉的高性能堿性電池、可充電的鎳鎘電池、鎳氫電池外還有近年來開發(fā)的鋰電池本文主要介紹有關鋰電池的基本知識這包括它的特性、主要參數(shù)、型號的意義、應用范圍及使用注意事項等.鋰是一種金屬元素,其化學符號為Li（其英文名為lithium），是一種銀白色、十分柔軟、化學性能活潑的金屬，在金屬中是最輕的它除了應用于原子能工業(yè)外，可制造特種合金、特種玻璃（電視機上用的熒光屏玻璃）及鋰電池在鋰電池中它用作電池的陽極.鋰電池也分成兩大類:不可充電的及可充電的兩類.不可充電的電池稱為一次性電池，它只能將

23、化學能一次性地轉(zhuǎn)化為電能，不能將電能還原回化學能（或者還原性能極差）而可充電的電池稱為二次性電池（也稱為蓄電池）它能將電能轉(zhuǎn)變成化學能儲存起來，在使用時，再將化學能轉(zhuǎn)換成電能，它是可逆的，如電能化學能鋰電池的主要特點.靈巧型便攜式電子產(chǎn)品要求尺寸孝重量輕，但電池的尺寸及重量與其它電子元器件相比往往是最大的及最重的例如，想當年的“大哥大”是相當“粗大、笨重”，而今天的手機是如此的輕巧其中電池的改進是起了重要作用的:過去是鎳鎘電池，現(xiàn)在是鋰離子電池.鋰電池的最大特點是比能量高什么是比能量呢？比能量指的是單位重量或單位體積的能量.比能量用Wh/kg或Wh/L來表示.Wh是能量的單位,W是瓦、h是小時

24、;kg是千克（重量單位）丄是升（體積單位）這里舉一個例來說明：5號鎳鎘電池的額定電壓為12V,其容量為800mAh,則其能量為096Wh（12VX08Ah）同樣尺寸的5號鋰-二氧化錳電池的額定電壓為3V,其容量為1200mAh,則其能量為36Wh.這兩種電池的體積是相同的，則鋰-二氧化錳電池的比能量是鎳鎘電池的375倍！一節(jié)5號鎳鎘電池約重23g,而一節(jié)5號鋰-二氧化錳電池約重18g.一節(jié)鋰-二氧化錳電池為3V,而兩節(jié)鎳鎘電池才24V.所以采用鋰電池時電池數(shù)量少（使便攜式電子產(chǎn)品體積減孝重量減輕），并且電池的工作壽命長.另外，鋰電池具有放電電壓穩(wěn)定、工作溫度范圍寬、自放電率低、儲存壽命長、無記

25、憶效應及無公害等優(yōu)點.鋰電池的缺點是價格昂貴，所以目前尚不能普遍應用，主要應用于掌上計算機、PDA、通信設備、照相機、衛(wèi)星、導彈、魚雷、儀器等隨著技術的發(fā)展、工藝的改進及生產(chǎn)量的增加，鋰電池的價格將會不斷地下降，應用上也會更普遍.不可充電的鋰電池不可充電的鋰電池有多種，目前常用的有鋰-二氧化錳電池、鋰一亞硫酰氯電池及鋰和其它化合物電池本文僅介紹前兩種最常用的.1、鋰-二氧化錳電池（LiMnO2）鋰-二氧化錳電池是一種以鋰為陽極、以二氧化錳為陰極，并采用有機電解液的一次性電池.該電池的主要特點是電池電壓高，額定電壓為3V（是一般堿性電池的2倍）;終止放電電壓為2V;比能量大（見上面舉的例子）;放

26、電電壓穩(wěn)定可靠;有較好的儲存性能（儲存時間3年以上）、自放電率低（年自放電率W2%）;工作溫度范圍-20C+60C.該電池可以做成不同的外形以滿足不同要求，它有長方形、圓柱形及紐扣形（扣式）圓柱形的也有不同的直徑及高度尺寸這里列舉大家較熟悉的1#（尺寸代碼D）、2#（尺寸代碼C）及5#（尺寸代碼AA）電池的主要參數(shù).CR表示為圓柱形鋰-二氧化錳電池;五位數(shù)字中，前兩位表示電池的直徑，后三位表示帶一位小數(shù)的高度例如,CR14505,其直徑為14mm,高度為505mm（這種型號是通用的）.這里要指出的是不同工廠生產(chǎn)的同型號的電池其參數(shù)可能有些差別另外，標準放電電流值是較小的，實際放電電流可以大于標

27、準放電電流，并且連續(xù)放電及脈沖放電的允許放電電流也不同，由電池廠提供有關數(shù)據(jù)例如，力興電源公司生產(chǎn)的CR14505給出最大連續(xù)放電電流為1000mA，最大脈沖放電電流可達2500mA.照相機中用的鋰電池多半是鋰-二氧化錳電池這里將照相機中常用的鋰-二氧化錳電池列入表2,供參考.紐扣式（扣式）電池尺寸較小，其直徑為125245mm，高度為1650mm.幾種較常用的扣式電池如表3所示.CR為圓柱形鋰-二氧化錳電池，后四位數(shù)字中前兩位為電池的直徑尺寸，后兩位為帶小數(shù)點的高度尺寸例如,CR1220的直徑為125mm（不包括小數(shù)點后的數(shù)），其高度為20mm.這種型號表示方法是國際通用的.這種扣式電池常用

28、于時鐘、計算器、電子記事本、照相機、助聽器、電子游戲機、IC卡、備用電源等.2、鋰-亞硫酰氯電池（LiSOCI2）鋰-亞硫酰氯電池是比能量最高的一種，目前可達到500Wh/kg或1000Wh/L的水平它的額定電壓是36V,以中等電流放電時具有極其平坦的34V放電特性（可在90%容量范圍內(nèi)平坦地放電，保持不大的變化）電池可以在-40C+85C范圍內(nèi)工作，但在-40C時的容量約為常溫容量的50%自放電率低（年自放電率W1%）、儲存壽命長達10年以上.以1#尺寸代碼D）鎳鎘電池與1#鋰-亞硫酰氯電池的比能量作一個比較:1#鎳鎘電池的額定電壓為12V,容量為5000mAh;1#鋰-亞硫酰氯的額定電壓為

29、36V,容量為lOOOOmAh,則后者的比能量比前者大6倍！應用注意事項上述兩種鋰電池是一次性電池，不可充電（充電時有危險!）；電池正負極之間不可短路;不可以過大電流放電（超過最大放電電流放電）;電池使用至終止放電電壓時，應從電子產(chǎn)品中及時取出;用完的電池不可擠壓、焚燒及拆卸;不可超過規(guī)定溫度范圍使用.由于鋰電池的電壓高于普通電池或鎳鎘電池，使用時不要搞錯以免損壞電路通過熟悉型號中的CR、ER就可以知道它的種類及額定電壓在購買新電池時，一定要按原來的型號來買，否則會影響電子產(chǎn)品性能.二次電池大觀2006-05-0715:49:49作者：蔡紹瑩來源：電子產(chǎn)品世界能反復充電的電池稱為二次電池，亦叫

30、蓄電池，它作為電子設備的關鍵部件之一受到注意，對以移動電話為首的小型設備的無線化、輕量化貢獻頗大。本文除介紹傳統(tǒng)密封鉛蓄電池、鎳鎘電池外，還講述確立了新型二次電池地位的鎳氫電池和鋰離子電池。密封鉛蓄電池鉛蓄電池于1859年由普朗特（法）發(fā)明，它是具有140年歷史，完善度很高的電池，被用作電子設備的電源。最新技術密封鉛蓄電池具有單位重量能量密度低、過放電會縮短壽命等缺點，但具有以下優(yōu)點：性能價格比高；在目前市售水溶液系電池中，電池電壓達2V；自行放電少；無存儲效應等，在市場上占有一席之地。表1二次電池的構(gòu)成及實用能量密度二次電池的種類正極活性物質(zhì)電解質(zhì)負極活性物質(zhì)電壓（V）實用能量物質(zhì)Wh/kg

31、Wh/L密封鉛蓄電池PbO2H2SO4Pb2.0304070100鎳鎘電池NiOOHKOHCd1.24555100180鎳氫電池NiOOHKOHMH1.25065150300鋰離子電池Li（i-x）CoO2有機溶劑LixC3.660100150300技術開發(fā)的焦點是在UPS（不間斷電源）中提高高效效電性能，在無線設備方面的高能量密度經(jīng)。其電池內(nèi)部的改進包括通過添加異向性石墨提高正極活性物質(zhì)的利用率；代替以往的鉛錫合金，用鉛鈣合金或鉛鈣錫合金作集電網(wǎng)，以圖高功能化。密封鉛蓄電池的技術課題是提高能量密度。具體地說有：減少電池內(nèi)的無效空間；減少與起電反應無關的結(jié)構(gòu)；提高活性物質(zhì)利用率。此外，還要性病

32、此種電池的弱點，即過放電產(chǎn)生的性能下降。鉛的價格低廉，在資源上也無問題，而且已建立回收再生途徑。密封鉛蓄電池的構(gòu)造其構(gòu)成包括正極板、數(shù)量相等或多1片的負極板、夾在極板間的隔離柵、電解液、裝入它們的合成樹脂成型電槽及中蓋，引外，還裝設有起到不讓大氣中氧進入的逆止閥功能的安全閥及上蓋。密封鉛蓄電池的特性殘留容量與保存溫度：自行放電與保存溫度大有關系。適當?shù)偷臏囟瓤蛇M行長期保存。保存溫度每低10C，自行放電約降低1/2。容量與開路電壓的關系：通過測定開路電壓可以推斷其容量。重復壽命：重復壽命受各次重復中放電深度的影響頗大。今后的展望密封鉛蓄電池在鎳鎘、鎳氫、鋰離子等家用二次電池中最便宜，故要求大容量

33、的用途成為倔后的目標，可望作為信息、通信網(wǎng)絡基礎設施的備用電源。鎳鎘電池實用二次電池中，歷史悠久的電池除上述鉛蓄電池外可說只有鎳鎘電池了，它作為高性能、高可靠性電池評價頗高。它發(fā)明了1899年，全密閉化是1947年。它有以下特點可用于廣泛的用途：可高效充放電；重復壽命長；容易對付過充電、過放電；可長期放置；使用溫度范圍寬。由于具有適應各種用途的特性，進而不同用途的專用電池的開發(fā)，更對擴大用途起了很大的作用。高容量化技術由于鎳鎘電池的反應是快速移動的OH-離子，與鉛蓄電池相比，反應更為平穩(wěn)，因此，其特點是在高放電率下放電容量也幾乎不下降。由于結(jié)晶構(gòu)造基本上改變，故其壽命長。通過提高正極活性物質(zhì)利

34、用率及采用泡沫鎳或鎳纖維等多孔基體，可實現(xiàn)高能量密度化。鎳鎘電池的構(gòu)造主要形狀為圓筒形和方形。圓筒形構(gòu)造把紙狀正負極板介入隔離片后卷成渦卷狀態(tài)，裝入金屬造的外殼中，注入苛性堿水溶液作為電解液，再用裝有安全閥的封口板把上部封口。方形刷則把若干長方形的正負極板隔入隔離片后裝入金屬造的外殼中。鎳鎘電池的特性放電性能：放電中的電壓變化小，即使放電電流增大，容量的減產(chǎn)也不大。充電特性：充電特性受電流、時間、溫度等的影響。在充電電流大或溫度低時電池電壓上升。此外，因充電發(fā)熱，電池溫度上升。重復壽命：按普通使用方法可充放電500次以上。保存特性：一般，如電池放置不用，由于自行放電容量下降，但通過充電可恢復。

35、專用電池種類基本構(gòu)造與一般用鎳鎘電池相同，而根據(jù)用途改進了需特性的電池即為專用電池。它不是用途受至限制，而是在其用途下讓它具有特別的特點。高容量型：達到比標準型高4060%的容量?？焖俪潆娦停簶藴市碗姵氐某潆娦枰?416小時，快速充電型的充電時間短，約1小時。高溫型：它是用作建筑標準法規(guī)定的特種燈等防災用照明器具的內(nèi)裝電池而開發(fā)的，即使在外部溫度很高（3545C）下，仍能發(fā)揮高性能。存儲器伯務用：易失性半導體存儲器件的停電補償用。5.展望鎳鎘電池有負極的鎘為環(huán)境污染物持，且有存儲效應（如持續(xù)進行淺放電便不能深放電的現(xiàn)象）等缺點。對鎘來說根據(jù)有限資源的有效利用及地球環(huán)保的觀點，建立電池回收體制及

36、重復利用技術此外，對存儲效應的一種解決辦法，可采取充電器放電之后再進行充電的方式。鎳鎘電池可說已達到了能量密度的極限，但總體看來，仍為二次電池中最佳的電池，今后亦將有廣泛的領域。鎳氫電池鎳氫電池基本上是把鎳鎘電池的鎘負極換成含氫合金構(gòu)成，所以可說是對環(huán)境極佳的電池工作電壓為1.2V,與鎳鎘電池一樣。容量為標準型鎳鎘電池（普通用）的.52.0倍，能量密度高。雖是歷史較短的電池，但是有與鎳鎘電池同樣的特點，可望有廣泛的用途。含氫合金負極的特性與課題含氫合金含藏了近乎體積6001000倍的氫。為了發(fā)揮作為電池負極的功能，除含氫能力巨大外，還要求以下幾點：氫的釋放進度進度快；在電池可使用的溫度范圍內(nèi)，

37、氫壓（氫平衡壓）低；對氫的吸入、放出、難致合金成為粉末或彎向一邊；氧化不夠的情況很少；能穩(wěn)定生產(chǎn)。鎳氫電池今后要大發(fā)展必須解決以下課題：在更寬的溫度范圍提高充電效率；開發(fā)高容量含氫合金。鎳氫電池構(gòu)造其構(gòu)造幾乎與鎳鎘電池一樣。鎳氫電池的特性放電特性：放電電壓幾乎與鎳鎘電池相同。充電特性：充電特性亦顯示與鎳鎘電池很相似。重復壽命：普通使用方法下可充放電500次以上。保存特性：顯示出鎳鎘電池大致相同的自行放電特性。展望負極采用的含氫合金比鎘價格昂貴，對電池容量的性價比不及鎳鎘電池。上市當初用于PC機及蜂窩式電話，現(xiàn)在已發(fā)展到電動工具、電動助力車、混合型到電動工具、電動助力車混合型汽車等高能用途。今后

38、的發(fā)展在于含氫合金特性的改進和降低價格。鋰離子電池使用金屬的二次電池有望成為最高能量密度的二次電池，在近年進行了積極的研究。但是，鑒于在金屬鋰充放電時溶解析出過程中討厭的可逆性，尚未找到對安全性、周期性的有效解決辦法，現(xiàn)在還主要進行基礎研究。作為解決安全性、周期性的辦法是把碳用作鋰吸藏體的鋰離子電池。與使用金屬鋰的電池比較，雖然能量密度要低，但安全低及周期性有飛躍提高。1.特點能量密度度。尤其是重量能量密度比其他電池都高。平均工作電壓為3.6V，相當于鎳鎘電池、鎳氫電池的3倍。在-2060C的溫度范圍內(nèi)工作，低溫下的工作優(yōu)于其它電池。無存儲效應（鎳鎘、鎳氫電池都有）。自行放電比鎳鎘、鎳氫電池小

39、。鋰離子電池的構(gòu)造正極采用鋁集電體上涂有正極活性物質(zhì)liCoO2的薄膜，負極用銅集電體上涂上碳的薄膜，用聚乙烯多孔膜隔在之間，經(jīng)過多重卷繞。電解液浸透電極與隔離膜。正極端子裝有防焊閥、經(jīng)隔斷裝置及PTC元件的安全機構(gòu)。鋰離子電池的特性放電性：由于隨放電的進行電池電壓緩慢下降，故可檢測殘存容量。重復壽命：普通使用方式下，5001000次充放電不成問題，而且容量不會急劇下降。用途及今后發(fā)展可裝于移動電話、PC機、攝像機等。它具有以往電池所沒有的3.6V工作電壓的重要特點，將來有可能容量增大到400WH/1以上。在快速充電、高負荷放電方面劣于鎳鎘、鎳氫電池，但此點是可以改進的。唯其價格最高，將來與其

40、它二次電池分庭抗禮會加快發(fā)展。二次電池使用注意事項勿投入火中，也別加熱、分檄開和短路；勿靠近明火或在烈使用、放置、拆開和充電；別用槌子打砸或腳踩使其變形；充電使用專用充電器或按規(guī)定的充電條件進行（二次電池充電時，切勿過充電，這不僅關系到電池壽命，也是關系到安全性的問題。充電方式及電路自行設計，可向電池廠商咨詢）。此外，鋰離子電池的情況還不適合過放電。鋰離子電池用的保護電路裝有保護電池的開關元件及其控制IC?？煞乐惯^充電和過放電。最近，還開發(fā)了除這些功能外，還能有效利用電池的IC。通過電池與負荷設備對話的輸出切斷時序電路的采用，通過遙控器ON/OFF控制減少設備停機時的損耗，以及保護電路本身的低

41、功耗化、電池平衡補償功能等都是針對這個問題的。據(jù)此，除確保電池的安全性外，還可望延長工作時間及電池使用期，今后將逐漸成為標準應用。本文介紹了各種實用的二次電池，但一種電池不可能包攬一切，應用選擇使用適合于設備的電池。對于需要大電流的設備，二次電池非常合適，但對于小電流又長時間工作的設備，建議采用一次電池。ic是指電池標稱容量的電流，電池以一定的電流放電至iB。ov電壓時，時間剛好一小時，這個一定的電流就是1C電流。不同國家的容量定義不一樣，有的標稱容量是以0.2C計算，有的以1C計算，但1C的定義是一樣的.高倍率放電，就是大于1C到10C或瞬間20C電流放電例1：16850電池容量：2000毫

42、安時（2安時）高倍率10C放電的意思是這個18650電池可以最大的工作電流瞬間達至到20000毫安（20安）放電，1。=標稱容量2000毫安時/時=2000毫安（mA）=2安（A）10C=20000毫安（mA）=20安（A）尖晶石型錳酸鋰尖晶石型錳酸鋰LiMn2O4是Hunter在1981年首先制得的具有三維鋰離子通道的正極材料，至今一直受到國內(nèi)外很多學者及研究人員的極大關注，它作為電極材料具有價格低、電位高、環(huán)境友好、安全性能高等優(yōu)點，是最有希望取代鉆酸鋰LiCoO2成為新一代鋰離子電池的正極材料。LiMn2O4是一種典型的離子晶體，并有正、反兩種構(gòu)型。XRD分析知正常尖晶石LiMn2O4是具有Fd3m對稱性的立方晶體，晶胞常數(shù)a=0.8245nm,晶胞體積V=0.5609nm3。氧離子為面心立方密堆積（ABCABC-.，相鄰氧八面體采取共棱相聯(lián)），鋰占據(jù)1/8氧四面體間隙（V4）位置（LiO.5Mn2O4結(jié)構(gòu)中鋰作有序排列：鋰有序占據(jù)1/16氧四面