蓄电池

蓄电池是一种可逆的低压直流电源，主要由正负极板、隔板、电解液壳体、极柱等组成。^[1]其主要作用是将电能储蓄起来，需要使用时再把化学能转变为电能放出来。^[8]蓄电池在充电时利用外部的电能使内部活性物质再生，把电能储存为化学能，需要放电时再次把化学能转换为电能输出^[7]。蓄电池主要可以分为铅酸蓄电池，镍niè碱蓄电池，动力蓄电池等。^[1]

1800年，意大利物理学家Alessandro Volta发明出真正意义上的现代电池^[13]蓄电池在光伏领域，军事领域，电动汽车领域都有着应用^[3][4]。伴随着科技材料不断的进步，蓄电池也朝着更长的使用寿命，以及智能化、智慧化，储备一体等方向发展^[14]。

电池出现的时间之早超出了我们的想象。1938年，巴格达博物馆主任在该博物馆的地下室中，找到了现在被称为“巴格达电池”的原始电池。分析表明，这一原始电池可以追溯到公元前250年，属于美索不达米亚文明时期的造物。这枚最早的电池引发了很多的争论。对于它的用途，人们众说纷纭，可能的假说包括用于电镀，止痛或者是人们通过与之接触时的刺痛感，来产生宗教体验。^[13]

1749年美国发明家本杰明•富兰克林首次使用了“Battery”这一词语。当时他使用了一组串联的电容器来进行电学实验。^[13]

1780年，意大利解剖学家伽伐尼在实验中意外发现，同时触摸两种不同的金属器械可以引起青蛙腿部的肌肉抽搐，他称之为“生物电”。此发现引起了物理学家们的极大兴趣。^[15]

1799年，意大利物理学家伏特通过多次实验，得出结论认为：肌肉之所以能产生电流，是因为肌肉中的某种液体在起作用。他通过把两种不同的金属片浸在各种溶液中进行试验，发现了金属片与溶液发生化学反应时能产生电流。在此基础上，伏特成功制成了世界上第一个电池“伏特电堆”，由许多锌片和银片之间垫上浸透盐水的绒布或纸片组成。这种“电堆”实际上就是串联的电池组。只要有两种金属浸泡在某种溶液中，就有可能产生类似电池的作用。^[15]

1800年，意大利物理学家Alessandro Volta发明出真正意义上的现代电池。他通过在一枚铜片和一枚锌片中间夹上浸有盐水的布片构筑成一个小单元，再将这些小单元堆叠起来，就得到了“伏打电堆”。导线将电堆的两端连接起来，就能够产生稳定的电流。每一个小单元能够产生0.76伏特（V）的开路电压。通过将这些小单元串联，我们能够得到电压相当于每一个小单元电压的总和。^[13]

1836年，英国的丹尼尔对“伏特电堆”进行了改良，发明了更有效的“本生电池”和“格罗夫电池”。然而，当时的电池都需在两个金属板之间灌装液体，搬运很不方便，特别是蓄电池所用液体是硫酸，在挪动时很危险。^[15]

1860年，法国的雷克兰士(George Leclanche)发明了碳锌电池，这种电池更容易制造，且最初潮湿水性的电解液逐渐用黏浊状类似糨jiàng糊的方式取代，于是装在容器内时，“干”性的电池出现了。同年，法国普朗泰(Gaston Plante)发明出用铅做电极的电池。这种电池的独特之处是当电池使用一段时间电压下降时，可以给它通以反向电流，使电池电压回升。因为这种电池能充电，并可反复使用，所以称它为“蓄电池”。^[15]

1887年，英国人赫勒森(Wilhelm Hellesen)发明了最早的干电池。相对于液体电池而言，干电池的电解液为糊状，不会溢漏，便于携带，因此获得了广泛应用。^[15]

1970年代，M.S.Whittingham制成了首个锂电池，其中正极材料为硫化钛，负极材料为金属锂。这奠定了锂离子电池的发展基础。^[16]

1980年，美国物理学教授John Goodenough发明了一种新型的锂电池。在这种锂电池中，锂能够在电池中以锂离子的形式，穿梭于两个电极之间。锂是周期表中最轻的元素之一，同时拥有着极强的电化学势，这两点优势使得它能够以最小的体积提供最高的电压。^[13]

1982年，伊利诺伊理工大学的R.R.Agarwal和J.R.Selman发现锂离子可以快速地、可逆地嵌入石墨中。这一发现为制作充电电池提供了新的思路。随后，贝尔实验室成功试制了首个可用的锂离子石墨电极。1983年，M.Thackeray和J.Goodenough等人发现了锰尖晶石这一优良的正极材料，它具有低价、稳定和优良的导电、导锂性能。此外，它的分解温度高，氧化性远低于钴酸锂，因此更为安全。^[16]

1989年世界上最早的充电电池之一，镍镉电池（NiMH）发明，这种电池拥有比镍-镉电池更长的寿命。同样使用的是碱性电解质。^[13]同年，A.Manthiram和J.Goodenough发现采用聚合阴离子的正极可以提高电池的电压。

1990年，日本SONY公司正式推出LiCoO2/石墨这种锂离子电池，该电池成功的利用能可逆脱嵌锂的碳材料替代金属锂作为负极，克服了锂二次电池循环寿命低、安全性差的缺点，锂离子电池得以商品化。标志着电池工业的一次革命。^[17]而在1992年，索尼公司发布了首个商用锂离子电池，这标志着锂离子电池进入了商业化阶段，同时也革新了消费电子产品的面貌。^[16]

21世纪初，日本开发了人造石墨和改性天然石墨负极的新技术，逐渐替代了昂贵的MCMB，至今仍然是商业化负极的首选。^[18]

蓄电池的工作原理:充电时利用外部的电能使内部活性物质再生，把电能储存为化学能，需要放电时再次把化学能转换为电能输出，如生活中常用的手机电池等。^[7]

蓄电池用填满海绵状铅的铅基板栅(又称格子体)作负极，填满二氧化的铅基板栅作正极，并用密度为1.26~1.33/mL的稀硫酸作电解质。电池在放电时，金属铅是负极，发生氧化反应，生成硫酸铅；二氧化铅是正极，发生还原反应，生成硫酸铅。蓄电池在用直流电充电时，两极分别生成单质铅和二氧化铅:移去电源后，它又恢复到放电前的状态，组成化学电池。铅蓄电池能反复充电、放电，它的单体电池电压是2V，一个或多个单体电池构成的电池组(简称蓄电池)，最常见的电压是6V，其他还有2V、4V、8V、24V、蓄电池。例如，汽车上用的蓄电(俗称电瓶)是6个蓄电串联成12V的电池组。^[7]

总反应：^[7]

负极：^[7]

正极：^[7]

阴极：^[7]

阳极：^[7]

注（充电时阴极为放电时负极）

蓄电池主要由正负极板、隔板、电解液壳体、极柱等组成。^[1]

极板分为正极板和负极板，均由栅架和活性物质组成，是蓄电池的核心部件。正极板的活性物质为二氧化铅(PbO)，星棕褐色。负极板上的活性物质为海绵状纯铅(Pb)，呈深灰色。将活性物质做成膏状涂敷在栅架的空隙里并进行干燥，便制成极板。

蓄电池充放电的化学反应主要是依靠极板上的活性物质与电解液进行。将正负极板各一片浸入电解液中，可获得2V 的电动势。为了增大蓄电池容量，通常把多片正负极板并联，用横板焊接成正负极板组，构成一个单格蓄电池。一个需电池通常由一个或几个单格蓄电池串联而成。^[1]

栅架的作用是固结活性物质，一般由铅锦合金铸成，具有良好的导电性、耐腐蚀性和一定的机械强度。为了减小蓄电池的内阻，改善露电池的起动性能，有些蓄电池采用了放射形栅架。^[1]

隔板在正、负极板间起绝缘作用，使蓄电池结构更为紧凑。隔板上有许多微孔，有利于电解液渗透。隔板一面平滑，另一面有凹槽。带沟槽的一面应朝向正极板，使正极板在充电、放电过程中电解液能顺利地上下流通。另外，当正极板上的活性物质脱落时，能沿隔板槽迅速沉至容器底部。^[1]

电解液的作用是使离子间导电，并参与蓄电池的化学反应。电解液由纯硫酸(HSO)和蒸馏水按一定的比例配制而成，密度一般为1.24~1.30g/cm。电解液的密度和纯度对蓄电池的性能和使用寿命有很大的影响。电解液的密度越大，越不容易结冰，并能提高蓄电池的容量;但密度过大，则黏度增加，会降低蓄电池的容量，缩短蓄电池的使用寿命。^[1]

蓄电池壳体的作用是盛放电解液和极板组，使铅酸蓄电池构成一个整体，多采用硬橡胶或聚丙烯塑料制成，壳内由间壁分为3个或6个相互分离的单格，单格之间用铅质联条串联。^[1]

壳体底部有凸起的筋条支撑极板组，凸筋之间的空间用来容纳极板脱落的活性物质，以防极板短路。壳体上部有蓄电池盖密封，警电池盖上有每个单格警电池的加液孔，用于添加电解液和蒸馏水，以及测量电解液密度、温度和液面高度。蓄电池化学反应产生的气体可通过加液孔盖上的通风孔顺利排出。^[1]

汇流排的作用是将单格蓄电池串联起来，提高整个蓄电池的端电压。汇流排一般由铅锦合金制成，有外露式、穿壁式和跨越式三种。^[1]

普通的铅酸蓄电池首尾两极板组的横板上焊有极柱。一个为正极柱，旁边标有+或P记号;另一个为负极极柱，旁边标有-或记号，有的用不同颜色表示。^[1]

蓄电池按电池类型可以分类为：镉镍碱性蓄电池^[19]、镍碱蓄电池^[10]、镍镉蓄电池^[20]、动力蓄电池^[11]、铅酸蓄电池^[9]、胶体蓄电池^[21]、镍氢蓄电池^[22]、氢蓄电池^[23]、锂蓄电池^[24]、锂离子蓄电池^[25]。

以酸性水溶液为电解质的蓄电池称为酸蓄电池，铅酸蓄电池电极是以铅及其氧化物为材料。酸蓄电池理论比能量175.5(W·h)/kg，实际比能量35(W·h)/kg，能量密度80(W·h)/L。铅酸电的基本单元是单体电池(BatterCell)。每个单体电池都是由正极板、负极板和装在正极板与负极板之间的隔板组成。每个单体电池的基本电压为2.1V多一点，不过习惯称为2V。实际用的铅酸蓄电池是由不同容量的单体电池按使用要求进行组合，装置在不同的塑料外壳中获得不同电压和不同容量。^[9]

铅酸蓄电池的特点是开路电压高，放电电压平稳，充电效率高，能够在常温下正常工作，生产技术成熟，价格便宜，规格齐全。^[9]

镍碱蓄电池与铅酸蓄电池在结构上相似，但使用的材料有显著差异。其极板主要采用袋式和烧结式两种类型。袋式极板是将活性物质（正极板活性物质为氢氧化镍粉末上添加的石墨，负极板活性物质为主要成分的粉末）包裹在有许多小孔的薄钢板（钢带）内，并保持其在钢制外框中，以确保活性物质不会脱落。^[10]

烧结式极板是通过在金属丝网中烧结镍粉来制作多孔活性物质基板，然后浸透镍盐溶液（正极板用）或盐溶液（负极用），使其沉淀附着来制成正负极极板。电解液采用高纯度氢氧化钾（KOH）溶液，其比重为1.20。^[10]

隔板采用多孔合成树脂板、非编织布或绝缘棒等。电池槽（即外壳）则由合成树脂或镀镍的钢板制成。需要注意的是，氢氧化钾溶液容易吸收空气中的二氧化碳，为避免这一现象，通气孔常采用活门式^[10]

镍镉碱性蓄电池，正极板含有氢氧化高镍(Ni(OH)3)，负极板含有镉(Cd)，电解液为氢氧化钾(KOH)溶液，电动势约为1.35V。在这个电化学反应中，同铅酸蓄电池有很大不同，镍碱蓄电池的电解液不直接参与反应而只起导电作用，所以在充放电过程中电解液比重不发生变化。^[10]

镉镍碱性蓄电池由正负极板，电解液，电槽等组成。电槽由镀镍钢板制成，正负极板均用穿孔制成的匣子分别装入正、负极活性物质(氧化镍、镉铁合金等)而构成。正负极板间用硬橡胶隔离，负极板与电槽绝缘，而正极板与电槽相连，正极板比负极板多一片。蓄电池箱组装时每个蓄电池单元用尼龙隔板支撑，并与外壳绝缘以防短路。蓄电池的上盖有3个孔，2个孔用来引出正负极另一孔作为排电解液用。镉镍碱性蓄电池极板活性物质充电后，正极板为氢氧化镍(Ni(OH)3)，负极板为金属镉(Cd)。而放电终止时正极板转化为氢氧化亚镍，负极板转化为化(Cd(OH)2)。电解多用氢氧化钾(KOH)溶液。电解液只作电流的传导体其浓度不起变化，因而不能根据比重来判断充、放电的程度，唯一可靠的办法是根据电压的变化判断充放电的程度。^[19]

镍镉蓄电池的正极材料为二氧化镍(NiO2)和石墨粉的混合物，负极材料为海绵状镉粉和氧化镉粉，电解液通常为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。当环境温度较高时，使用密度为1.17~1.19g/cm³(15°C时)的化钠溶液。当环境温度较低时，使用密度为1.19~1.21g/cm³(15°C时)的氢氧化钾溶液。在-15°C时以下时，使用密度为1.25~1.27g/cm³(15°C时)的氢氧化钾溶液。为兼顾低温性能和荷电保持能力，密封镍镉蓄电池采用密度为1.40g/cm³(15°C时)的氢氧化钾溶液。为了增加蓄电池的容量和循环寿命，通常在电解液中加入少量的氢氧化锂(每升电解液加15~20g)。^[20]

镍镉蓄电池充电后，正极板上的活性物质变为NiO2，负极板上的活性物质变为金属镉;镍镉蓄电池放电后，正极板上的 NiO2，变为Ni(OH)2，负极板上的Cd变为Cd(OH)2。^[20]

蓄电池是电动汽车的关键部件，同时也是制约其发展的主要因素。在电动汽车中，一般使用两种类型的蓄电池：动力蓄电池和辅助蓄电池。动力蓄电池主要负责为驱动电机提供电能，而辅助蓄电池则主要用于起动、照明和点火等功能，也被称为起动蓄电池（SLI）。与辅助蓄电池相比，动力蓄电池需要保证长时间持续供电。^[11]

根据GB/T 19596-2017《电动汽车术语》的定义，动力蓄电池系统是由一个或多个电池包及相应的附件（如蓄电池管理系统、高压电路、低压电路、热管理设备以及机械总成）组成的，为电动汽车提供电能的能量存储装置。^[11]

而在汽车行业标准OC/T 1023-2015《电动汽车用动力蓄电池系统通用要求》中，动力蓄电池被定义为用于承装蓄电池组、蓄电池管理模块以及相应的辅助元器件的总成，它也包含了机械连接、电气连接和防护等功能，并且可以简称为蓄电池箱。^[11]

通常，动力蓄电池包包括蓄电池模块、蓄电池管理模块（不包含蓄电池控制单元）、蓄电池箱以及相应的附件。作为一个从外部获取电能并可对外输出电能的单元，它具有能够在短时间内（通常不超过5分钟）在电动汽车上完成安装的特点，并且可以在非车载情况下对其承装的蓄电池进行充电，这种蓄电池包被称为快换动力蓄电池包。^[11]

汽车用蓄电池的主要性能指标包括比能量、比功率、循环寿命和成本等。理想的电动汽车蓄电池应具备高比能量、低内阻、高放电电流、高充电效率、放电时电压几乎恒定的扁平放电特性、良好的高低温工作性、长工作寿命、充放电循环次数多以及低成本等特点。^[11]

胶体蓄电池结构与普通蓄电池相同，只是电解质不是液体，而是胶状体，故称胶体电解质蓄电池，简称胶体蓄电池。其电解质成分为纯净的硅酸钠与稀硫酸。电解质粘稠，呈白色透明半流态。与普通蓄电池相比，有以下特点^[21]:

(1)电解质不会流动无出。便于维护使用保和运输。^[21]

(2)胶体电解质失水量小。因此不用测和调整电解质密度也不要测量电解液液面高度，只需添加少量蒸馏水。^[21]

(3)耐强电流放电，活性物质不易脱落。凝胶状电解质像保护套紧紧包住极板。所以，耐强电流放电，也耐振动，使用寿命较长。^[21]

(4)耐硫化。放电时产生的硫酸很难溶解到胶体中去。胶体中的硫酸铅也难于再附回极板，形成再结晶。可在一定程度上，防止极板的硫化。^[21]

(5)内阻大。胶体电解质电阻大整个蓄电池内阻增加。大电流放电时容量有所降低。^[21]

各种干电池、蓄电池，包括锂电池和锂离子电池以及超级电容电池都是先把电能存储，然后才能给用电器提供电能。氢燃料电池是使用氢元素，在电池里面直接与氧气发生化学反应而产生电能。氢燃料电池严格说起来不是电池，因为它并不直接存储电能，而是储存氢气，在使用时才把氢气和氧气变成电能。就好像内燃机一样，并不储存能量，只储存燃油，发动机工作时才把燃油变成能量。所以，更贴切地说，氢燃料电池应该是氢燃料发动机。^[23]

氢燃料电池的基本原理是电解水的逆反应。电池含有正负两个电极，分别充满电解液，两个电极被具有渗透性的薄膜隔开。氢气由燃料电池的正极进入电池，氧气(或空气)由负极进入电池。催化剂可使正极的氢分子分解成两个质子(proton)与两个电子(electron)。质子被氧吸引到薄膜的另一边，电子不能穿过质子交换膜，只能经过外部电路到达燃料电池负极，从而在外电路中产生电流。在负极催化剂作用下，质子、电子及氧发生反应，形成水分子。由于供应给电池负极的氧可以从空气中获得，因此只要不断地给电池正极供应氢，负极从空气中获取氧气，并及时把发电后产生的水蒸气带走，就可以不断地提供电能。^[23]

镍氢蓄电池是正极使用与镍锅蓄电池相同的镍的氧化物，负极使用可以进行电化学反应并能吸收、释放活性物质氢的贮氢合金，电解液使用高浓度的氢氧化钾水溶液的蓄电池。镇氢需电池除了具有卓越的能量密度、输出功率特性、再生恢复特性、寿命等基本特性之外，还具有卓越的安全性能和回收性能，是功能均衡的电池系统、所以被用于电动汽车，特别是用于混合动力车驱动的动力、能量源，得以开发并普及。^[22]

锂蓄电池是20世纪90年代发展起来的高容量可充电电池，其比能量大、循环寿命长、自放电率小、无记忆效应和环境污染，是各国能量存储技术研究的热点，主要集中在大容量长寿命和安全性3个方面的研究。锂蓄电池体系仍在发展完善之中，目前根据电解质的不同主要分为以下3种类型：①非水电解液体系、②聚合物电解质体系、③固体电解质体系。其中，第一种体系电解质是有机物或无机物。后两种体系电解质是无机物，属于固体锂蓄电池。^[24]

采用聚合物电解质的锂蓄电池又分为两类:一类称为聚合物锂蓄电池；另一类称为聚合物锂离子蓄电池或称塑料钾离子若电池。聚合物锂蓄电池由金属锂和聚合物(不含任何液体)电解质组成。这种电池的原理与普通的有电解液的金属电池相同，用聚合物代替液体电解质，以保证锂离子在电极间转换。这样极大地减少了枝晶形成和锂的腐蚀，增加了安全性和循环寿命。其工作温度可达60°C。聚合物离子蓄电池与采用微孔聚丙烯和聚乙烯隔板及液体电解质组成的锂离子蓄电池的主要不同之处，在于用聚合物代替电解液，因而可卷制成多种形状的薄形小型电池，目前应用于设备供电的钾蓄电池主要有锂离子蓄电池、聚合物锂离子蓄电池、聚合物锂蓄电池。^[24]

锂离子蓄电池是1990年由日本索尼公司首先推向市场的新型高能蓄电池，是目前世界最新一代的充电电池。与其他蓄电池相比，锂离子蓄电池具有电压高、比能量高、充放电寿命长、无记忆效应、无污染、快速充电、自放电率低、工作温度范围宽和安全可靠等优点，它已成为未来电动汽车较为理想的动力电源。锂离子蓄电池由正极、负极、隔板、电解液和安全阀等组成。按照按照锂离子蓄电池外形形状可以分为方形锂离子蓄电池、柱形锂离子蓄电池。按照锂离子蓄电池正极材料的不同可以分为锰酸锂离子蓄电池、磷酸铁锂离子蓄电池、镍钴锂离子蓄电池或镍钴锰锂离子蓄电池。^[25]

蓄电池的技术参数有电解液密度、静止电动势、电压、内阻和容量等。这里主要介绍电解液密度、静止电动势和内阻^[26]。

电解液密度是指电解液中 H₂SO₄ 成分所占的比例。因为密度与温度密切相关，所以实际测量密度时应同时测量电解液的温度，并按下式换算成标准温度(25℃)时的密度ρ25°c。^[26]

ρT——实测电解液密度，g/cm³;

T—— 实测电解液温度，℃;

β——密度温度系数(β=0.0007)，即温度每升高1℃，密度将降低0.0007g/cm³。

静止电动势 E， 是指蓄电池在静止状态(不充电也不放电)时，正、负极板之间的电位 差(即开路电压)。静止电动势的高低与电解液密度和温度有关，在密度为1 . 05~1.30g/cm³  的范围内，可由下式计算近似值 (V)。^[26]

汽车用蓄电池电解液的密度在充电时增大，放电时减小，变化范围在1.12～1.30g/cm³之间，其静止电动势相应地在1.97～2.15V 之间变化。^[26]

蓄电池内阻的大小反映了蓄电池带负载的能力。在相同条件下，内阻越小，输出电流越 大，带负载能力越强。蓄电池的内阻为极板电阻、隔板电阻、电解液电阻和连接条电阻的总和，用R₀表示。^[26]

极板电阻很小，且随极板上活性物质的变化而变化。充电时电阻变小，放电时电阻变 大，特别是在放电终了时，由于活性物质转变成为导电性能极差的硫酸铅，因此内阻显著增大。隔板电阻与其材料的孔径和孔率有关。木质隔板比微孔塑料、微孔橡胶和聚氯乙烯袋式隔板的电阻大。此外，隔板越薄则电阻越小。^[26]

电解液电阻随温度和密度不同而变化。连接条电阻与蓄电池单格之间的连接形式有关。内部穿壁式和跨越式连接的电阻比表面

外露式连接的电阻要小。^[26]

对于完全充足电的蓄电池，在标准温度25℃时的内阻R₀ 可按以下经验公式计算^[26]：

Ue——表示蓄电池的额定电压，V；

Cn——表示20小时率额定容量，A·h；

在航空、通信、电站及交通要求不间断供电的地方，电池为不可缺少的储能后备能源。大量移动通讯站和手机、电动汽车、助力电瓶车都依靠电池提供能量。小型风力发电和太阳能发电也用电池作为后备能源。蓄电池是直流电源系统的应急电源，它的主要用途是当电网不能供电时，向维持通信所必需的用电设备应急供电一定的时间。^[27]蓄电池还可以作为动力来源，例如电动汽车则是以车载电池为动力，依靠大功率电动机提供动力的新型交通工具，具有污染小、能量利用率高、使用维修方便等优点。燃料电池在无人机和潜艇中的应用也得到了讨论。美国航空航天局研制的无人驾驶飞机太阳神号使用燃料电池作为动力，创造了世界飞行高度的纪录。^[4]

光伏电站用储能电池与储能装置是离网型光伏电站及并网型“光伏+储能”电站的重要组成部分，其主要作用是存储电能，在连续阴雨天、夜晚及应急状态下为负载供电，或在并网系统中利用存储的电能调峰填谷，以减少对电网的冲击等。储存电能的方式有很多，主要方式之一是利用各类储能电池和储能装置来完成储能的任务。在光伏发电系统中，常用的储能电池及储能装置包括铅酸蓄电池、锂离子电池、磷酸铁锂电池、镍氢电池，以及当前具有前沿性的全钒液流电池、钠硫电池、超级电容器等，它们分别应用于光伏发电的不同场景和产品中。^[3]

铅酸蓄电池仍然是当今世界各国常规动力潜艇最普遍使用的蓄电池，因为它具有技术成熟、性能可靠和制造成本低等优势。然而，现代潜艇用铅酸蓄电池存在充电时间长、高倍率充放电效率不高、比能量和比功率不高的缺点。因此，需要开发更先进的铅酸电池，以满足潜艇机动作战的需求，并提高和完善常规潜艇的战术使命。^[4]

燃料电池在无人机和潜艇中的应用也得到了讨论。美国航空航天局研制的无人驾驶飞机太阳神号使用燃料电池作为动力，创造了世界飞行高度的纪录。美国波音公司与美国国防高级研究计划局签订了无人机燃料电池动力系统开发合同，旨在延长无人机的连续飞行时间。西门子燃料电池在德国AIP系统潜艇上的应用也较为成熟。^[4]

此外，锂离子电池已成为美军标准电池系列之一。美国Yardney公司为水下军事装备研制了三款锂离子动力电池，包括UUV电池系统、75kW级电动鱼雷用锂离子电池和微型潜艇用高性能锂离子电池系统。这些电池具有高能量密度和优秀的充放电性能，适用于各种水下军事装备。^[4]

电动汽车是以车载电池为动力，依靠大功率电动机提供动力的新型交通工具，具有污染小、能量利用率高、使用维修方便等优点。电动汽车分为纯电动汽车（EV）、混合式电动汽车（HEV）和燃料电池电动汽车（FCEV）三大类，其中EV的动力来自于各种蓄电池，HEV的动力来源于两种或两种以上的不同能源，如蓄电池和汽油发动机或柴油发动机，而PHEV的动力则来自燃料电池。^[4]

目前，大部分电动汽车的动力电池采用铅酸蓄电池、镍氢电池、锂离子电池和燃料电池。其中，铅酸蓄电池的技术最为成熟，但其能量密度和功率密度不高，不适合电动汽车的应用。镍氢电池的综合优势最为明显，已被国际知名汽车制造厂家如日本丰田、美国通用和德国大众等选用作为HEV的动力电池。锂离子电池具有重量轻、单体电池电压高等优点，是业内公认的动力汽车电池的新的发展方向，各大汽车企业均将锂离子电池作为未来的发展重点。^[4]

在安全性、循环稳定性和生产成本等方面，锂离子电池仍需进一步完善。尽管如此，锂离子电池仍具有很大的发展前途，有可能在将来代替镍氢电池组。^[4]

世界各国著名摩托车厂家已经在积极研制开发电动摩托车，包括日本的雅马哈与本田等企业。我国一些摩托车企业也在积极为摩托车寻找更为环保的动力来源。目前，新大洲、春兰、重庆嘉陵等摩托车厂商纷纷将目光投向极具优势的锂离子动力电池，正在与动力电池生产厂家共同开发电动摩托车。这种局面无疑给动力电池的未来市场创造了无限的商机。^[4]

铅酸蓄电池以其性能稳定的优点得到了广泛应用，但是随着铅资源的减少以及铅污染情况愈加严重，未来铅酸蓄电池的使用量将会减少。而镍氢电池已经大规模生产，其生产成本低、能量密度高、具有较强的竞争优势。但是相对于锂电池，镍氢电池性能还较低，因此不是取代现有铅酸蓄电池的最佳选择。并且锂电池具有体积能量比高、自放电率低、没有记忆效应、循环使用次数多等优点，是一种绿色环保的能源电池。因而在大容量蓄电池应用范围内成为了可取代铅酸蓄电池的重要选择。^[28]

从技术角度来看未来蓄电池系统发展将具有以下趋势：

更小的空间占用：随着数据中心规模的扩大，最大化提高机柜数量，减少蓄电池系统占地面积，将对数据中心的规划设计产生革命性影响。^[14]更长的使用寿命：寻找使用寿命更长的蓄电池，以与数据中心的生命周期同步，减少硬件更换费用和不可靠因素。^[14]更高的安全性和可靠性：提升蓄电池系统的安全性和可靠性，减少与蓄电池相关的故障原因，提高供电系统的质量。^[14]低能耗：减少蓄电池系统运维能量损耗，改善蓄电池的环境耐受性，降低数据中心的能耗。^[14]智能化、智慧化，储备一体：利用BMS技术和新能源技术，充分发挥蓄电池系统的管理和协同功能，引入新能源发电系统，节省数据中心运维成本。^[14]便捷化、易安装部署：研究蓄电池系统的模块化，实现简便安装和快速部署的目标。^[14]

编号中文名称英文名称ANSI ATIS0600003-2007蓄电池外壳及其空间/面积Battery Enclosures and Rooms/AreasANSI C18.1M Part 1-2005干电池和电池组.规范Dry Cells and Batteries - SpecificationsANSI C18.1M Part 2-2003有水溶电解质的便携式原电池和蓄电池组.安全标准Portable Primary Cells and Batteries with Aqueous Electrolyte - Safety StandardANSI C18.1M-1994干电池和蓄电池的规范Dry Cells and Batteries - SpecificationsANSI C18.2M Part 1-2007便携式可充电电池用标准.总则和规范Standard for Portable Rechargeable Cells and Batteries - General and SpecificationsANSI C18.2M Part 2-2007便携式可再充电电池.安全标准Portable Rechargeble Cells and Batteries - Safety StandardANSI C18.3M Part 1-2005便携式锂原电池和电池组.总则和规范Portable Lithium Primary Cells and Batteries - General and Specifications

编号中文名称英文名称BS 2G 239-1992航空用原活性锂电池规范Specification for primary active lithium batteries for use in aircraftBS 3031-1996铅酸蓄电池用硫酸规范Specification for sulfuric acid used in lead-acid batteriesBS 3143-2-1990道路报警信号灯.第2部分:低亮度蓄电池灯规范Road danger lamps - Specification for low-intensity battery-operated lampsBS 3143-4-1985道路告警信号灯.第4部分:高亮度蓄电池灯规范Road danger lamps - Specification for high intensity battery operated beaconsBS 397-3-1985主电池.第3部分:不包括第1、第2部分的电池规范Primary batteries. Specification for batteries not included in Parts 1 and 2BS 4727-2 Group 17-1992电工、电力、电信、电子学、照明和颜色术语.第2部分:电力工程专用术语.第17集:蓄电池和蓄电池组Glossary of electrotechnical， power， telecommunication， electronics， lighting and colour terms - Terms particular to power engineering - Secondary cells and batteries

编号中文名称英文名称DIN 14679-2007消防.专用起动器电池和辅助电池的浮动充电用充电器.要求和测试Firefighting purposes - Chargers for float charge of starter batteries and auxiliary batteries for special uses - Requirements and testingDIN 19261-2005pH值测量.电位测量电池测量方法.术语和定义pH measurement - Measuring methods with potentiometric cells - Terms and definitionsDIN 27167-1987有轨车辆电气设备和空调设备.蓄电池箱.主要尺寸.结构Electrical and air-conditioning equipments on railway vehicles; battery housings; principal dimensions， designDIN 29831-1987航空航天.开启式镍镉电池24V.40AhAerospace; vented nickel-cadmium storage batteries， 24 V 40 AhDIN 29832-1983航空和航天.池24V.25Ah通气式镍镉蓄电池Aerospace; vented nickel-cadmium storage batteries， 24 V 25 AhDIN 29833-1983航空和航天.24V、15Ah通气式镍镉蓄电池Aerospace; vented nickel-cadmium storage batteries， 24 V 15 AhDIN 29834-1983航空和航天.镍镉电池.技术条件Aerospace; nickel-cadmium batteries; technical specification

编号中文名称英文名称EN 1175-1-1998工业货车安全 电气要求 第1部分：电池驱动货车的一般要求Safety of industrial trucks - Electrical requirements - Part 1: General requirements for battery powered trucksEN 2570-1996航空航天系列　镍镉电池　技术规范Aerospace series - Nickel-cadmium batteries - Technical specificationEN 2985-1996航空航天系列 A型规格的镍镉电池Aerospace series - Nickel-cadmium batteries of format A typeEN 2986-1996航空航天系列 B型规格的镍镉电池Aerospace series - Nickel-cadmium batteries of format B typeEN 2987-1996航空航天系列 C型规格的镍镉电池Aerospace series - Nickel-cadmium batteries of format C typeEN 2988-1996航空航天系列 D型规格的镍镉电池Aerospace series - Nickel-cadmium batteries of format D typeEN 2991-1996航空航天系列 E型规格的镍镉电池Aerospace series - Nickel-cadmium batteries of format E typeEN 2993-1996航空航天系列 F型规格的镍镉电池Aerospace series - Nickel-cadmium batteries of format F type

编号中文名称英文名称GB 11659-1989铅蓄电池厂卫生防护距离标准Health protection zone standard for lead storage battery plantsGB 18170-2000电池车类游艺机通用技术条件Specifications of amusement rides batterycar categoryGB 19521.11-2005锂电池组危险货物危险特性检验安全规范Safety code for inspection of hazardous properties for dangerous goods of lithium batteriesGB 4706.18-2005家用和类似用途电器的安全电池充电器的特殊要求Safety of household and similar electrical appliances Particular requirements for battery chargersGB 8897.2-2005原电池第2部分:外形尺寸和技术要求Primary batteries Part 2:Physical and technological specificationsGB 8897.4-2002原电池第4部分:锂电池的安全要求Primary batteries--Part 4:Safety of lithium batteries

编号中文名称英文名称IEC 60050-482-2004国际电工词汇.第482部分:原电池和蓄电池及蓄电池组International Electrotechnical Vocabulary - Part 482: Primary and secondary cells and batteriesIEC 60086-1-2007原电池.第1部分:总则Primary batteries - Part 1: GeneralIEC 60086-2 Corrigendum 1-2007原电池组.第2部分:物理和电气规范.技术勘误1Primary batteries - Part 2: Physical and electrical specifications; Corrigendum 1IEC 60086-2-2007原电池组.第2部分:物理和电气规范Primary batteries - Part 2: Physical and electrical specificationsIEC 60086-3-2004原电池组.第3部分:钮扣电池Primary batteries - Part 3: Watch batteriesIEC 60086-4-2007原电池.第4部分:锂电池的安全性Primary batteries - Part 4: Safety of lithium batteriesIEC 60086-5-2005原电池组.第5部分:电解质为水溶液的电池组的安全Primary batteries - Part 5: Safety of batteries with aqueous electrolyteIEC 60092-305 AMD 1-1989船舶电气设施 第305部分:设备 蓄电池 修改1Electrical installations in ships; part 305: equipment; accumulator (storage) batteries; amendment No. 1 to publication 60092-305:1980

编号中文名称 日本語標題英文名称JIS B7026-1997钟表.电池寿命说明 時計　―　電池寿命の表示Watches and clocks -- Indication of battery lifeJIS C8500-2006原电池.通则 一次電池通則Primary batteries -- GeneralJIS C8501-2004碳锌蓄电池 マンガン乾電池Carbon zinc batteriesJIS C8511-2004碱性原电池 アルカリ一次電池Alkaline primary batteriesJIS C8513-2000原锂电池的安全性标准 リチウム一次電池の安全性Safety standard for primary lithium batteriesJIS C8514-2007带水电解质的原电池安全 水溶液系一次電池の安全性Safety of primary batteries with aqueous electrolyteJIS C8515-2007原电池.物理和电器规范 一次電池個別製品仕様yàngPrimary batteries -- Physical and electrical specifications

编号中文名称英文名称NF C01-481-1998电工词汇.第481章:原电池和电池组(Electrotechnical vocabulary. Chapter 481 : primary cells and batteries.)NF C01-486-1995电工词汇.第486章:蓄电池和电池组(Electrotechnical vocabulary. Chapter 486 : secondary cells and batteries.)NF C42-165-1993标准电池(Standards cells.)NF C52-291-1982家用和类似用途的蓄电池充电装置.自由电解液铅蓄电池.工作性能规则(BATTERY CHARGERS FOR HOUSEHOLD AND SIMILAR PURPOSES FOR LEAD-ACID BATTERIES WITH FREE ELECTROLYTE. PERFORMANCE REQUIREMENTS.)NF C52-292-1982家用和类似用途的蓄电池充电装置.镍镉密封蓄电池.工作性能规则(BATTERY CHARGERS FOR HOUSEHOLD AND SIMILAR PURPOSES FOR SEALED NICKEL-CADMIUM BATTERIES. PERFORMANCE REQUIREMENTS.)NF C57-322-1994光电器件.第2部分:基准太阳能电池的要求(Photovoltaic devices. Part 2 : requirements for reference solar cells.)

日立（HITACHI），是来自日本的全球500强综合跨国集团，1979年便在北京成立了第一家日资企业的事务所。日立在中国已经发展成为拥有约150家公司的企业集团。^[5]

事业领域涉及能源系统、保障人们安全舒适出行的铁路等交通系统，运用大数据进行创新的信息系统，以及通过健康管理、诊断、医疗技术等提供健康生活的医疗保健等等。^[5]

公司前身为风帆股份有限公司(简称风帆股份，是全球技术门类最全、国内最大的动力装备上市公司，涵盖燃气动力、蒸汽动力、化学动力、全电动力、柴油机动力、热气机动力、海洋核动力等动力及相关辅机配套。风帆股份公司是军用起动铅酸蓄电池的定点生产单位，多年来风帆股份公司引进了多条蓄电池专用生产线和检测设备，年生产能力达到350万KVAh。^[6]

公司在全国五个省份共拥有10大电池生产基地，覆盖多品类的铅蓄电池及锂离子电池的生产制造，铅蓄动力电池生产能力全国领先。2019年11月，公司被国家工业和信息化部、中国工业经济联合会联合认定为铅蓄电池制造业单项冠军示范企业，列入国家全球单项冠军培育名单。^[6]

子公司浙江卧龙灯塔电源有限公司具有五十多年的铅酸蓄电池生产历史，具有较强的设计、开发能力，引进了瑞士爱立康公司国际先进的固定型阀控密封式铅酸蓄电池的制造技术，并同时引进了美国、英国、意大利和瑞士等国的先进生产设备和德国迪卡龙公司的整套检测设备，形成了每年6亿的固定型阀控密封式铅酸蓄电池的生产能力。^[6]