电池研究院：电池分类与命名大全

黄恒乐 主编 技术学堂 2021-02-04 00:11

《电池研究院》是一个专门针对汽车动力电池技术展开讨论的科普类专栏，有读者们说阅读我的文章期间，有些电池技术基础知识不太了解，网上查的也不准。因此，笔者这次先从电池分类方式和命名方式入手，为大家简单描述一批电池领域的基础条目（以后还有很多批）。

划重点重点：本文今后会持续更新。

一次电池（不可充电）的分类

一次电池（Primary cells）和不可充电电池（non-rechargeable batteries）是同一个意思，平时我们接触最多的是碱性电池，其实还有数不清的角色，比如强大到续航数十年的原子能电池。

一次电池列表 命名 负极 电解质 正极 标称电压(V) 备注

Alkaline battery

碱性电池

锌 碱金属氢氧化物 二氧化锰 1.5 容量大

自放电率低

价格便宜 Aluminium?air batteries

铝空气电池 铝 氢氧化钾

氢氧化钠 氧 1.2 军事用途 Atomic battery

原子能电池 放射性同位素 航天器

登月车

水下仪器 Bunsen's cell

本生电池 锌 碳 1.9 1841发明

以本生命名

有毒 Earth battery

接地电池 铜/铁/锌 土壤 铜/铁/锌 防强电冲击 Frog battery

青蛙电池 青蛙腿 生物电试验 Galvanic cell

Voltaic cell

原电池 锌 硫酸锌 铜 伽伐尼VS伏打

最终两人同登

名人堂 Grove cell

格罗夫电池 铂 浓硝酸 锌 还记得武汉

格罗夫汽车

吗？ Leclanch? cell 二氧化锰

碳 氯化铵 锌 碳锌电池雏形

目前Leclanch?是

电池企业品牌 Lemon/potato battery

柠檬/马铃薯电池 锌 柠檬/马铃薯 铜 教学电池 Lithium battery

锂电池 碳 锂化合物 3.7 21世纪

电池之王 Lithium?air battery

锂空气电池 氧 酸性水溶液

等 锂 2.91 Magnesium battery

镁电池 二硫化锆

氧化钴

二硒化钨 镁 3.1 Mercury battery

汞电池 锌 碱金属氢氧化物 氧化汞

二氧化锰 1.4 纽扣电池

记得放

?有害垃圾?桶 Molten-salt battery

熔盐电池 盐类熔融体 高温电池

储能成本低 Nickel oxyhydroxide battery

羟基氧化镍电池 锌 碱金属氢氧化物 二氧化锰

羟基氧化镍 1.5 Organic radical battery

有机自由基电池? 塑料电池？ Paper battery

纸电池 PPT产物？ Silver-oxide battery

银锌电池 锌 碱金属氢氧化物 氧化银 1.55 Solid-state battery

固态电池 固态电解质 Sugar battery

糖电池 麦芽糖糊精 PPT产物？

索尼率先发表

论文的喔 Zinc?carbon battery

锌碳电池 锌 氯化铵

氯化锌 二氧化锰 1.5 Zinc?air battery

锌氧电池 锌 氯化铵

氯化锌 氧 1.4 也叫

?锌空气电池? 字母代码 负极 电解质 正极 标称电压(V) 样例

下面我们挑几种电池来聊聊。首选，我们平时用最多的是碱性电池， 二氧化锰-锌配方，能量密度高，一节碱性能顶镍氢充三次，价格便宜，内阻低，不含汞，垃圾分类回收的时候扔?其他垃圾?就行了，不是有害垃圾。

此外，南孚?聚能环?就是一个绝缘塑料片，跟能量密度和能量一毛线关系都没有。

原子能电池始于1913，跟 福特 搞流水线模式同年，在20 世纪 五六十年代实用化，上太空很好使，阿波罗12号到17号都使用过，好奇号火 星 车也有装备。

原子能电池全名叫Radioisotope Thermoelectric Generator（TRG，放射性同位素热电发生器），利用放射性同位素在衰变过程中产生的热来发电。由于不是链式反应，所以不会炸，但放射性还是有的，所以钢铁侠身体不会太好。

没所谓了，外太空哪哪都是各类辐射，多一个没所谓。

青蛙电池虽然很残忍，但的确是电池领域的启蒙之作（之一），试验的主导者是大名鼎鼎的伽伐尼同志。这哥们的研究成果被人抄袭了之后愤而转向电的研究，最终 发现 人工电和生物电都是一回事，并认为?青蛙腿里面储藏了电?。

伽伐尼和伏打因为青蛙腿里面究竟有没电吵得不可开交，最终试验结果倾向于伽伐尼（其实每个细胞都相当于一个小电池），而不服气的伏打同志则发明了更加伟大的原电池伏打电池。

汞电池是我们经常用得到的一次电池，一般都会制作成?纽扣电池?形式，很薄、很小、容量低、自放电率低、有毒。笔者最近收拾房间的时候还找到一台高考用时的卡西欧计算机，纽扣电池居然还有电，这都十几年了。

下面剖面图解读了纽扣电池的构造，**部分是锌或者铬正极，蓝色部分是氧化汞负极。

此外还有一个大项就是锂电池，在二次电池总也有这个分类，是21世纪最有前景的电池分类。

二次电池（可充电）的分类

在汽车领域，二次电池才是最重要的话题，毕竟没人想买一次性的汽车动力系统

二次电池领域，全球研发机构进行过数十亿次试验，索尼锂离子电池推出市场之前，试过的配方就达一亿种。因此，二次电池是一个非常非常复杂的领域，技术路线绝不止下表描述的这些，但考虑到科普型文章的篇幅最好不好超过8000字，笔者决定下次再对细分的技术路线进行拆解。

二次电池列表 命名 负极 电解质 正极 标称电压(V) 备注

Aluminium-ion battery

铝离子电池

石墨 铝 2.0(?) 理想很丰满

现实很骨感 Dual carbon battery

双碳电池 碳 钾离子电解液 碳 耐高温

充电超快

当超级电容吧 Flow battery

液流电池 需要建设

全产业链

才能运作 Lead?acid battery

铅酸电池 铅 硫酸溶液 二氧化铅 12 电压稳定

产业成熟

能量密度低 Glass battery

玻璃电池 石墨 固态电解质 碱金属 可能是下

一个突破口 Lithium-ion battery

锂离子电池 石墨

等 无数种 无数种 3.2

3.7 21世纪

电池之王 Magnesium-ion battery

镁离子电池 镁 1.5

2.0 高能量密度

循环寿命长 metal?air electrochemical cells

金属-空气电池 镁

铝

锌

等 碱性溶液 氧 细分种类

非常多 Molten-salt battery

熔盐电池 盐类熔融体 高温电池

电网级储能

储能成本低 Microbial fuel cell

微生物燃料电池 微生物电极 微生物电极 利用污水

或光合作用

发电 Nickel?cadmium battery

镍镉电池 镉 二氧化镍 1.2 老式手机电池 Nickel hydrogen battery

镍氢气电池 镍 氢氧化钾

氢气 催化剂 1.25 使用气态氢

高压电池

循环寿命长

用在卫星上 Nickel metal hydride battery

镍氢电池 金属氧化物 氢氧化钾 氢氧化镍 1.2 镍镉进化版 Nickel?iron battery

镍铁电池 铁 氢氧化钾 氧化镍 1.2 爱迪生发明

价格高

可靠性极高

铁道车辆使用 Nickel?zinc battery

镍锌电池 锌 氢氧化钾 镍 1.65 历史悠久

一致性差

不能过充 Organic radical battery

有机自由基电池 塑料电池？

不含重金属

可制薄膜电池 Solid-state battery

固态电池 固态电解质 能量密度高 Potassium-ion battery

钾离子电池 金属氧化物 固态聚合物 碳类 钾便宜 Rechargeable alkaline battery

可充电碱性电池 锌 碱金属氢氧化物 二氧化锰 1.5 循环寿命短

20个深度循环 Silicon?air battery

硅空气电池 氧 硅 1.2 材料便宜环保

能量密度高

暂未实用化 Silver zinc battery

银锌电池 锌 碱金属氢氧化物 氧化银 1.55 笔记本电脑

助听器

人造卫星

潜艇与鱼雷 Silver-cadmium battery

银镉电池 镉 氢氧化钾 氧化银 1.1 有毒

电压太低 Sodium-ion battery

钠离子电池 无烟煤基 锰基

铜基 钠丰度高

替代铅酸

低速电动车 Sodium?sulfur battery

钠硫电池 熔融金属钠 液态硫

多硫化钠熔盐 高温电池

制造简单

电网储能 字母代码 负极 电解质 正极 标称电压(V) 样例

2015年，铝离子电池领域突发一个新闻，斯坦福大学和湖南大学的几位教授在《自然》上发表了一篇创新性铝离子电池的研究报告，声称铝离子电池有潜力做到充电1小时（超充）、用电3-4天（高容量）。

很明显，这只是一个实验性质的雏形（虽然真的非常有吸引力，反应机理也很清晰可行），距离成品还有一个跟斗云的距离。5年过去了，没后续，暂时别想了。

液流电池是个有趣的东西，笔者与 @谢鹏 同事在6年前合著过一篇长文，讲的是一位出唱片的 霸道 总裁 造液流电池纯电动车的事情：

其实，从技术实现的可能性来看，NANO Flowcell真的不算PPT造车/庞氏骗局，个人认为最大的问题是一个小公司根本不可能完成配套基建设施（液流电池换液站和物流l链）的建设，到顶了只能造一些Demo出来然后拉 丰田 大众通用这类巨头下水

液流电池通过正负极电解液在液流电池模块的交互来发电，与氢燃料电池动力系统的原理差不多，只不过氢气氧气换成了电解液。

上世纪50年代以来，汽车用电设备开始增加，12V取代了6V，12V铅酸电池一直沿用至今，统治期超过60年。

铅酸电池的结构很简单，就是铅负极和二氧化铅正极之间隔着稀释之后的硫酸，单体容量有60Ah左右，也即是0.72kWh的能量，装上5V降压线之后可以给行车记录仪做十几天的驻车记录。

玻璃电池是固态电池中的一种，固态电池是锂电池中的一种。2017年，约翰?班尼斯特?古迪纳夫（John Bannister Goodenough），锂电池领域最大的大神推出了一款固态电池，使用玻璃电解质和碱金属阳极（由锂、钠或钾组成）。古迪纳夫博士早在1976年开始了固体化学的研究。

锂离子电池（ Lithium-ion battery ）的名称是索尼在上世纪90年代为了方便推广起的，其实有点以偏概全，应该用发挥主要作用的正极/负极/电解液命名才对，比如叫磷酸铁锂电池就代表 LiFe PO 4 是最大功臣。

锂离子电池需要进一步细分成极多的技术路线，需要数篇万字长文，我们之后再另辟文章单聊。

关于大家用得比较多的镍氢电池，笔者之前写过一篇长文可供参考。目前镍氢电池有一条非常成熟的产业链，但98%以上的大型镍氢电池（动力电池）产能都被丰田松下合资公司垄断了。

小型镍氢电池（5号）是我们平时最常用的，遥控器、夜灯、四驱车、录音笔，数不尽的用电器都在用5号规格的镍氢电池（5号有多大，下文会详细说），1000次以上的循环寿命也让它的经济性超过了一次电池。

固态电池的优势有很多比如能量密度高、可使用金属锂负极、安全性能更高、可薄膜柔性化、循环寿命长、可以做更大的单体电芯、自放电率很低等，缺点就是太贵了、电导率过低等。

更多详细信息可以点击下方链接查看我的科普长文：

电池尺寸分类规则

平时我们会遇到很多不同尺寸的电池型号，下面的表格和解释能帮助我们更好地读懂电池尺寸分类。

1 圆柱电池（锂离子二次电池）

在汽车领域，圆柱型锂离子二次电池是最常见的角色，一开始是由特斯拉 Model S 在2012年带起来的风潮，居然可以用自研电控把7000多节18650圆柱电池驯服得如此乖巧。

锂离子二次电池完全充电（SOC 100%）的电压为4.2V，标称电压3.7V，完全放电（SOC 0%）的电压为3.0V。其中，磷酸铁锂电池只能提供3.2V标称电压。

圆柱电池（锂离子）尺寸列表 型号 别称 外直径(mm) 长度(mm) 典型容量(mAh) 典型用处 07540 7.5 40 80-150 电子烟 08570 8.5 70 280 电子烟 10180 1?3 AAA 10 18 90 小型手电筒 10280 2?3 AAA 10 28 200 手电筒 10440 AAA 10 44 250-350 14250 ?1?2 AA 14 25 300 手电筒 14430 14 43 400-600 剃须刀 14500 AA 14 50 700-1000 LED手电筒 14650 14 65 940-1200 15270 RCR2 15 27 450-600 替代CR2 16340 RCR123A 16 34 550-800 替代CR123A 16650 16 65 1600-2500 窄版18650 17500 A 17 50 830-1200 CR123A的1.5倍长 17650 17 65 1200-1600 17670 17 67 1250-1600 CR123A的2.0倍长 18350 18 35 700-1200 18490 18 49 800-1400 18500 18 50 1100-2040 AA加长版 18650 168A, 1865 18 65 1500-3500 万能电池 20700 20 70 2800-4100 特斯拉 21700 21 70 3000-5000 特斯拉 25500 25 50 2500-5500 26500 C 26 50 26650 26 65 2400-5750 32600 D 32 60 3000-6100 32650 32 67.7 500-6500 LED灯具 38120 38120s 38 120 8000-10000 电动车/储能 38140 38140s 38 140 12000 40152 40152s 40 152 15000 46800 无极耳电池 46 80 ?20000 特斯拉 型号 别称 外直径(mm) 长度(mm) 典型容量(mAh) 用处

这里用得比较多的是14500圆柱电池，比1.2V/1.5V电压平台的镍氢/碱性5号电池要高压很多，钴酸锂材质的标称电压是3.7V，磷酸铁锂是3.2V。

最出名的要数18650，因为当时已有成熟的产业链（就是笔记本电芯同款），所以 特斯拉 可以用很短时间把高性能电动汽车造出来。

这种工业化方案可以类比?根据定装子弹设计枪械?，或者?根据GAU-8复仇者七管机 炮 造A-10强击机?。

再后来，特斯拉采用了21700电池来减少电池包内的电芯总数，精简电控。在上一年底的特斯拉电池日上，马斯克宣布了巨型的46800无极耳电池，预计单体容量能往着20000mAh甚至更高的方向去。

未来，圆柱型锂离子二次电池依然会是动力电池领域的主心骨。

2 圆柱电池（1.2V/1.5V等）

除了18650命名形式的分类方式，圆柱电池还有简称型号，就是我们平时见到的AA、AAA这种。

这是一种更通俗的分类方式，在1.2V/1.5V电压平台的圆柱电池中运用更加广泛。

圆柱电池尺寸列表 型号 外直径(mm) 长度(mm) 典型容量(mAh) 标称电压(V) 典型用处 4?5 AA 14 40 600-1500 1.2 剃须刀 1?2 AA 14-14.5 25 850-1200 3.0（锰酸锂）

3.6（锂亚硫酰氯） CMOS AAAA 8.3 42.5 625 1.5 激光笔 AAA 10.5 44.5 1200(碱性)

540(碳锌)

800-1000(镍氢)

500(镍锌) 1.5

1.2（镍氢/镍镉） 用处极广 AA 14.5 50.5 2700(碱性)

1100(碳锌)

3000(磷酸铁锂)

1700-2700(镍氢)

600-1000(镍镉)

500(镍锌) 1.5

1.2（镍氢/镍镉） 用处极广 A 17 50 1.5 旧笔记本 B 21.5 60 8350(碱性) 1.5

车东西

文?|?James

车东西3月2日消息，近年来，随着动力电池技术的不断发展，电动汽车的续航能力也在不断提升，部分电动汽车的续航能力甚至可以与燃油车比肩。不过，电动汽车仍存在动力电池老化的问题。当动力电池进行一定次数的充放电之后，电池能够储存的电量就会逐渐衰减，电动汽车的续航能力会随着时间推移有所下降。

近日，密歇根大学研究人员进行了一项锂电池寿命的研究，其中也对电动汽车动力电池寿命进行探索。研究发现，在使用过程中遵循九条建议，就能充分延长动力电池的寿命。

一、动力电池保养应遵循9条建议?电流、电量、温度是主要影响因?

近日，密歇根大学的研究人员对锂离子电池寿命进行研究并发布了一份报告，报告中对生活中常见的锂电池进行了深入研究，同时也对电动汽车动力电池提出了几项延长使用寿命的方法。

▲报告已发表于期刊《Journal?of?Energy?Storage》

报告中表示，研究人员在对数十篇学术论文、动力电池制造商用户手册以及客户服务中心网站的信息进行汇总后发现，动力电池温度、电池循环次数、循环频率、电池电量、充电电流、充电电压等六个因素都会影响动力电池寿命。其中，充电电流、电池电量和温度三个变量是影响动力电池寿命的主要因素。

▲报告总结了6种影响动力电池寿命的因?

也就是说，在日常使用过程中，如果关注并控制电池的电流、电池电量和温度这三个变量，汽车动力电池的寿命就会明显延长，减慢电量衰减。

报告指出，日常使用电动车过程中，九条使用建议可以延长动力电池的寿命。

1、车辆行驶或停放时，应尽量避免暴露在高温当中。

2、应尽量避免在低温下行驶，尤其应该避免在低温状态下充电。

3、尽量避免动力电池处于100%电量状态。

4、尽量避免动力电池电量处于0%。

5、避免使用快速充电。

6、避免动力电池快速放电。

7、避免在潮湿环境下行驶或停放车辆。

8、避免动力电池出现外观损坏。

9、遵循制造商的其他使用建议。

二、日常使用：尽量避免极端环境?还要少用快充

研究发现，不同的车企向用户提出的使用建议也不尽相同，研究人员对宝马、雪佛兰、福特、菲亚特、本田、现代、起亚、奔驰、日产和特斯拉十家汽车制造商的动力电池使用建议进行汇总，一共可以分为四个类别，分别是温度、电池电量、充电电流以及其他建议，如下表所示。

▲报告总结不同车企动力电池保养建议

在实际使用过程中，具体应如何呢？报告给出了四个方面的建议。

1、电池使用温度

报告中说，无论是高温还是低温，都会减少动力电池的寿命。如果车辆有电池冷却功能，那么开始充电时，电池会首先冷却再进行充电；而没有电池冷却功能的车辆应在自然环境下电池冷却后再进行充电。而在低温环境下，应使用电池预热功能之后再进行充电。

2、电池充电电量

报告建议，应尽量避免完全充电或完全放电。例如，如果车主需要使用电池30%左右的电量，那么从80%电量使用到50%的电量最佳，而从100%电量使用到70%电量对电池寿命影响更大。

此外，如果没有特殊需求，动力电池电量不宜充满，也不应该完全放电，而应该尽量保持在80%左右的电量，或者在电量达到100%时及时停止充电。

报告中还说，如果车辆需要长时间停放，动力电池电量尽量保持在20%以上。

3、控制车辆充电电流（功率）

报告指出，应该尽量使用标准充电功率进行充电，尽量不要使用快速充电。此外，也需要避免动力电池快速放电。也就是说，不建议用户急加速。

4、其他方面

报告建议，应尽量避免动力电池出现物理损坏。电池如果出现弯折、变形或者其他物理损坏，不但会造成寿命衰减，甚至还会出现安全隐患。此外，也应避免车辆长时间停放或行驶在潮湿环境，以免出现部件生锈。

报告作者Greg?Keoleian表示：“通过改变日常使用中损伤电池寿命的行为，电池就能使用更长的时间。这对于地球环境也有积极的作用，因为回收处理废旧电池时也会产生大量温室气体。”

结语：电动车使用“痛点”需要动力电池快速进步

电动汽车的研发正如火如荼地进行，但动力电池在实际使用中仍有不少“痛点”，充电速度慢、续航能力不行、电量衰减较快……不过，这些“痛点”对于燃油车来说从来都不是一个问题。但是，人们的未来出行，仍要依靠电动汽车。

目前，电动汽车的发展仍在上升阶段，动力电池科技也在不断突破，相信在不久的将来这些“痛点”会被一个个攻破，让电动汽车在使用、维护过程中都更加便捷。

本文来源于汽车之家车家号作者，不代表汽车之家的观点立场。