一、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？ leclanché cell 二氧化锰
碳 氯化铵 锌 碳锌电池雏形
目前leclanché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，黄色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
