作為人類活動的物質基礎，能源就如一只扼住人類社會發展咽喉的手，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，能源的發展，能源和環境，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展，諸如多晶硅太陽能電池，電動汽車，生物質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，并繼續保持指數級增長。

為了順應這種潮流，電池技術的發展和生產變得越來越多樣化，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下，正極主要成分為二氧化鉛，負極主要成分為鉛；充電狀態下，正負極的主要成分均為硫酸鉛。

鉛酸電池在耐用性、便攜性和環保性方面有比較大的局限。一般深充深放電在300次以內，且有記憶，壽命在兩年左右，并且電池內的液體在消耗一段時間后，如果發現電池發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，電池在生產過程或回收過程容易造成環境污染。

為了倡導可持續發展，對環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，因為它們不含有毒性和腐蝕性的成分。

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熱或是形成強氧化性物質。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，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，但是非常綠色環保，是一款清潔的能源存儲設備，是電池行業的發展趨勢。

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，形成并產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的一家生產磷酸鐵鋰電池的客戶舉例。據相關實驗顯示，鋰電池循環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，電池循環性能和倍率性能降低，放電比容量嚴重衰減，循環200周后容量衰減近40%，且電池內阻增大，電化學阻抗增加。同時，電池極片在實際生產中的專配環節也會吸收水分，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。客戶在電池生產過程中，每次僅需對電極材料粉末取樣3~5g，根據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，更節約了時間并提高了產能。

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，而且也能在工業環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生產中原料及成品水分測定方面的疑難咨詢，或正在尋求更專業細致的水分儀選型指導，請及時聯系我們，我們專業的工程師們屆時將會在第一時間為您提供最滿意的解答！

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.