前言

一次電池,也稱為原電池,是一次性使用的電池,其化學能不可逆地轉化為電能。與可充電的二次電池不同,一次電池在電量耗盡后無法再次充電。盡管如此,一次電池在許多領域仍然發揮著重要作用,因為它們提供了可靠和即時的電源解決方案。并且作為最早出現的電池類型,一次電池種類繁多,本期我們來盤一盤,一次電池都有哪些種類。

定義

一次電池,學名原電池,意指不可充電電池,是化學電池的一種,以化學能轉變為電能而提供電力,且只可放電一次,當內里的化學物質全部起了化學作用后便不能再能提供電能,也不能將外部提供的電力儲存,因此完全放電后便不可再用,這是因為其電化反應不可逆轉。

一次電池類型

一次電池是電池技術發明以來就誕生的電池種類,所以到如今已經十分成熟,到如今圍繞不同材料體系,已經發展出很多電池類型,包括鋅錳電池、鍍鋅電池、鋰鐵電池、水銀電池等多種類型,以下為不同電池詳情。

鋅錳干電池

鋅錳干電池是一種原電池,分為酸性和堿性兩種。酸性鋅錳電池成本低廉但性能有限,而堿性鋅錳電池具有更高的能量密度和穩定性,適合大電流和穩定電壓需求的設備。

全球鋅錳干電池市場在2023年的銷售額達到102億元人民幣,預計到2030年將增長至125億元,年復合增長率為2.9%。中國是全球最大的生產基地和出口國,市場規模和產量均占全球重要比例。

鋅錳干電池廣泛應用于家電、玩具、醫療設備等,隨著智能家居和老齡化社會的需求增加,市場空間有望進一步擴大。未來,環保型鋅錳電池將成為主流,行業將更加注重綠色生產和可持續發展。

鋰電池

一次性鋰電池是不可充電的電池,具有高容量和穩定性能,但成本較高且不利于環保。它們廣泛應用于家用電器、電動工具、數字產品和醫療設備等。全球市場規模在增長,中國是主要市場之一,主要廠商包括Panasonic、FDK、Duracell等。

這類電池根據正極材料不同有多種類型,包括鋰亞硫酰氯、鋰-二氧化錳和鋰-二氧化硫電池等,每種類型都有其特定的電壓、放電次數和優缺點。隨著技術進步和市場需求,一次性鋰電池行業預計將持續發展,同時環保和可持續性成為關注焦點。

銀鋅電池

銀鋅電池是一種高能量密度的電化學儲能設備,多見于紐扣電池。使用鋅作為負極和銀作為正極,通過電解質中的離子交換來釋放能量。這些電池因其優異的比能量和穩定性,在軍事和航空航天領域有廣泛應用,如導彈、魚雷和衛星。民用方面,銀鋅電池用于新聞攝影、電視攝像和便攜式通訊設備。

銀鋅電池的優點包括高能量、高放電效率、穩定的放電電壓和良好的力學性能,但同時也存在成本高、壽命短和低溫性能差等缺點。電池按工作性質可分為一次電池、二次電池和貯備電池,且有多種放電倍率和結構形式。

隨著對高效能源存儲解決方案的需求增加,銀鋅電池的研究與開發受到重視,尤其是在電動汽車和大規模電能儲存領域。盡管存在挑戰,預計未來銀鋅電池的性能將提升,成本將降低,應用范圍將進一步擴大。

鋰鐵電池

鋰鐵電池是一種高能量的一次性鋰電池,以二硫化亞鐵為正極材料,金屬鋰為負極。它具有高能量密度(約297Wh/kg)、標稱電壓1.5V、優異的低溫性能和10年的存儲壽命。鋰鐵電池在便攜式電子設備和重負載應用中表現良好,但因成本較高和一次性使用限制了其普及。

盡管鋰鐵電池目前市場普及率不高,但隨著技術發展和成本降低,其在未來電池市場中的潛力被看好。磷酸鐵鋰電池則因其綜合性能優勢,預計將繼續在儲能和動力電池領域發揮重要作用。

鋅空氣電池

鋅空氣電池是一種以金屬鋅為負極、空氣中的氧氣為正極活性物質的高能量密度電池。它們具有成本低、安全、環保的優點,但面臨充電復雜和使用壽命短的挑戰。

2023年中國鋅空氣電池市場規模為37.53億元,全球市場規模為147.29億元,預計到2029年全球市場將達到241.02億元。主要企業包括Arotech、Camelion、Duracell等。技術進步,如復旦大學的可充電鋅空氣電池和Form Energy公司的鐵—空氣電池,預示著鋅空氣電池在電動車和其他領域的應用潛力。

水銀電池

水銀電池,也稱為鋅汞電池,是一種早期的干電池,以其穩定的放電和平緩的電壓特性被用于小型電子設備,如計算器和手電筒。

由于含有有毒的水銀,對環境和健康有害,水銀電池已逐漸被淘汰。替代品如堿性電池、鋰離子電池和鎳氫電池因其環保性和穩定性而成為主流選擇。索尼等公司已成功開發無水銀電池,進一步減少了對環境的影響。

燃料電池

燃料電池是一種高效、環保的發電裝置,通過電化學反應將化學能直接轉化為電能,不經過熱機過程,因此能量轉化效率高,且排放物主要為水。主要類型包括質子交換膜燃料電池(PEMFC)、堿性燃料電池(AFC)、固體氧化物燃料電池(SOFC)等。

燃料電池廣泛應用于交通運輸(如燃料電池汽車)、固定電源、便攜式電源和家庭用能源。技術改進聚焦于催化劑、電解質膜和雙極板材料,旨在提升效率、降低成本和延長使用壽命。隨著技術發展,燃料電池預期將在能源領域發揮更加關鍵的作用。

電池交易網總結

一次電池,作為電力世界的一次性戰士,雖然不能重復利用,卻在關鍵時刻提供了穩定而可靠的能量支持。它們以多樣的化學配方和形態出現,從鋅錳到鋰電池,從銀鋅到鋅空氣,每一種都以其獨特的方式在電子設備、醫療儀器、甚至遙遠星體的探索中發揮著作用。這些電池不僅推動了科技的進步,也在我們的日常生活中扮演著重要角色。

隨著技術的不斷革新,一次電池的性能在提升,應用范圍在擴大。它們在環保和能效方面的表現也越來越受到重視。盡管面臨著可持續性挑戰,但一次電池在特定場合下仍具有不可替代的優勢。它們的故事,就像一次性的火焰,雖然短暫,卻照亮了人類探索和創新的道路。