2.2　實用化學電源

電池可分為化學電池和物理電池（如太陽能電池和溫差發電器等）兩大類。本書只討論化學電池（電源）。任何兩個氧化還原反應都可構成電化學電池，但要開發為商用電池，卻受到諸多條件的限制。

化學電源可追溯到1800年伏打（Volta）的工作。1836年丹尼爾（Daniell）以一鋅負極浸于稀酸電解質，銅正極浸于硫酸銅溶液，中間用鹽橋連接。這樣的設計改善了電池Zn（s）|H2SO4（a）|Cu（s）的電流減小過快的缺點，即改善了連續放電的性能。但該鹽橋電池（圖2-5）仍不適于商用，原因是：a.電池室和鹽橋中的離子導電路徑過長，產生了高內阻，結果導致引出電壓的急劇下降和引不出大電流。b.缺乏便攜性所要求的簡潔和牢固，在放置或移動電池時，只能正放、平移，不可斜放、斜拿，更不允許倒置，攜帶也不方便。c.反應一段時間后，銅極上聚集了許多氫氣泡，把銅極與電解液隔開，阻礙了電極反應，電流迅速衰減。

1860年法國的勒克朗謝（George Leclanche）發明了世界廣泛使用的碳鋅電池的前身。它的負極是鋅和汞的合金棒，而它的正極是以一個多孔的杯子盛裝著碾碎的二氧化錳和碳的混合物。在此混合物中插有一根碳棒作為電流收集器。負極棒和正極杯都被浸在作為電解液的氯化銨溶液中。此系統被稱為“濕電池”。直到1880年才被改進的“干電池”取代，負極被改進成鋅罐（即電池的外殼），電解液變為糊狀而非液體，基本上這就是現在的碳鋅電池。

（-）Zn|NH4Cl（aq）|MnO2+C（+）

以此為基礎，勒克朗謝電池屢經改進，成為了現今干電池工業的主軸與一次電池工業的基礎。由于一次電池放電后就無法再充電循環使用，故可反復使用的二次電池應運而生。1859年Plante發明了第一種可反復使用的電池——鉛酸蓄電池。此后又陸陸續續出現了鎘鎳、鎳氫、鋰離子電池等。

在100多年的發展過程中，新型化學電源不斷出現，化學電源的性能得到不斷改善。特別是第二次世界大戰之后，化學電源的發展更加迅速。進入20世紀70年代，由于能源危機的出現，迫使人們必須考慮能源的節約和采用代用能源的問題。這樣燃料電池得到相應的重視和發展。到了20世紀80年代，科學技術發展越發迅速，對化學電源的要求也日益增多、增高。如集成線路與微機械的發展，要求化學電源必須小型化；電子器械、醫療器械和家用電器的普及，不僅要求化學電源體積小，而且還要求能量密度高、儲存性能好、電壓精度高；電動自行車、電動汽車和電站調峰儲能等則要求電池具有大功率、高比能量和循環壽命長等特點；此外航天技術的發展也大大促進了化學電源的發展。

在1990年以前充電電池幾乎都是鉛酸電池的世界。到1990年以后，鎘鎳和鎳氫電池逐漸嶄露頭角，到了2000年以后鋰電池得到大量應用，迅速席卷了原來鎳系電池的市場，取而代之成為市場主流。至今除了鉛系電池還有一席之地外，鎳系家族不論是鎘鎳還是鎳氫都已經變成了昔日王孫，所有的電池議題，除了造就一代股王的太陽能電池外，就是燃料電池和鋰離子電池，其它所有的可充電型化學電池都面對淪為配角的困境。

展望未來，電池的發展趨勢是高容量、高比能量、大功率、高溫或低溫性能良好、輕薄、超微型、形狀可調、安全可靠、無污染、低價；電池品種趨向多元化；一次電池將越來越多地被可充電池所取代。

2.2.1　電池的組成

任何電池都由四個基本部分組成，即由電極、電解質、隔離物及外殼組成。

（1）電極

電極是電池的核心部分，由活性物質、導電材料和添加劑組成，有時還包含集流體（圖2-6）。活性物質是能夠通過化學變化將化學能轉變為電能的物質，導電骨架主要起傳導電流、支撐活性物質的作用，電池內的電極又分正極和負極。導電材料也常用作集流體，如圖2-7和圖2-8所示鉛銻合金柵架和泡沫鎳（MH-Ni電池常用導電材料）；在碳鋅電池、堿性鋅錳電池中分別用碳棒和銅針作為正極、負極集流體，外殼也常用于正負極電流匯集，例如在堿性鋅錳電池中是正極集流體，在Cd-Ni、MH-Ni電池中則是負極集流體（有興趣的讀者可以對比一下兩種類型電池剝了塑料外套后的外觀）。

（2）電解質

保證正負極間離子導電作用。電流經閉合的回路作功，在電池外的電路中電流傳輸由電子導電完成，而在電池的內部靠離子的定向移動來完成，電解質溶液則是離子導電的載體。電解質不能具有電子導電性，否則會造成電池內部短路。電解質也不能與電池其它組分反應。在有的電池系列中，電解質還參與電化學反應，如干電池中的氫化銨（NH4Cl），鉛酸電池中的硫酸（H2SO4）等。電解質一般是酸、堿、鹽的水溶液，當構成電池的開路電壓大于2.3V時，水易被電解成氫氣和氧氣，故一般使用非水溶劑的電解質。很多電池系列的電解質有較強的腐蝕性，所以無論電池是否用過，消費者不要解剖電池。

（3）隔離物

防止正、負極短路，但允許離子順利通過（如圖2-5b所示）。在電池內部，如果正負兩極材料相接觸，則電池出現內部短路，其結果如同外部短路，電池所儲存的電能也被消耗，所以在電池內部需要一種材料或物質將正極和負極隔離開來，以防止兩極在儲存和使用過程中被短路，這種隔離正極和負極的材料被稱作隔離物。隔離物可分三大類：板材，如鉛酸電池用的微孔橡膠隔板和塑料板；膜材，如漿層紙、無紡布、玻璃纖維等；膠狀物，如漿糊層、硅膠體等。

（4）外殼

主要做容器。電池的殼體是儲存電池其它組成部分（如電極、電解質、隔離物等）的容器，起到保護和容納其它部分的作用，所以一般要求殼體有足夠的力學性能和化學穩定性，保證殼體不影響到電池其它部分的性能。為防止電池內外的相互影響，通常將電池進行密封，所以還要求殼體便于密封。防爆蓋是為了防止電池內部意外出現高壓發生危險而配套的安全裝置，所以在封口工序點焊防爆蓋時，不得將泄氣孔封死，以免出現危險。鋅錳干電池的負極鋅筒既是負極活性材料，又是殼體，這要求它有相應的厚度。

2.2.2　化學電源的主要性能指標

（1）電壓

包括開路電壓、工作電壓、額定電壓、中點電壓、充電電壓等。

開路電壓（open circuit voltage）　電池不放電時，電池兩極之間的電位差被稱為開路電壓。電池的開路電壓，會依電池正、負極與電解液的材料而異，同種材料制造的電池，不管電池的體積有多大，幾何結構如何變化，其開路電壓都是基本上一樣的。

工作電壓　電池輸出電流時，電池兩電極端間的電位差。

終止電壓（end of discharge voltage）　指電池放電時，電壓下降到電池不宜再繼續放電的最低工作電壓值。電池放電電位低于終止電壓，就會造成過放電（over discharge）。電池過放電可能會給電池帶來災難性后果，如會使電池內壓升高，正負極活性物質可逆性受到破壞，即使充電也只能部分恢復，容量也會有明顯衰減。特別是大電流過放，或反復過放對電池影響更大。放電終止電壓與電池類型及放電電流的大小有關。通常根據放電電流來確定放電截止電壓，放電電流越大，放電終止電壓也越低。MH-Ni電池0.2～2C（放電信率C的含義見下文），放電截止電壓一般設定1.0V/支，3C以上如5C或10C放電設定為0.8V/支。表2-1給出了鉛蓄電池的放電終止電壓與放電電流的關系。

平均電壓（mid-point voltage）　又名中點電壓，電池放電容量達到50％時的電壓。

標稱電壓（又稱額定電壓）　規定的電池開路電壓的最低值。充電電池外套上標的1.2V是其標稱電壓（大致相當平均電壓或者平臺電壓，一般對于MH-Ni、Cd-Ni電池，0.2C放電1.2V以上時間應占總時80％以上，1C放電1.2V以上時間應占總時60％以上）。

圖2-9給出了MH-Ni電池以2.5小時率（0.4C5率）放電的放電曲線（鎘鎳電池與之相似）。由圖2-9可見，電池開始放電后，其電壓從接近1.4V的開路電壓迅速下降到1.2V的平臺電壓，在放電結束時曲線出現明顯的膝形，電壓在此迅速降低。由平臺電壓的平穩和曲線的對稱性可看出，可以用中點電壓估計整個放電過程中的平均電壓。

（2）容量（capacity）

容量是指電池存儲電量的大小，是指以維持一定大小的工作電流所給出的電量

Q=It　　（2-4）

或者說，容量是指在一定放電條件下，電池所能釋放出的總電量。電池容量的單位是mA·h（毫安時），對于大容量電池如鉛蓄電池，常用“A·h（安時）”，1A·h=1000mA·h。

理論容量是根據活性物質的質量，按Faraday定律計算得到的；實際容量是在使用條件下，電池實際放出的電量；額定容量是在設計和生產時，規定和保證電池在給定的放電條件下應放出最低限度的電量，一般標明在電池外殼或外包裝上。電池的容量也通常用C表示，通常制造廠家在設計電池的容量時以某一特定的放電電流為基準，這一放電電流通常在數字上是設計容量的1/20，1/10，1/8，1/5，1/3或1等，相應地其容量被稱為20h，10h，5h，3h，或1h容量。鉛蓄電池的額定容量一般以20h為基準，那么容量為4A·h的電池意味著以1/20×4A=0.2A的電流放電至規定的終止電壓，時間可持續20h。充電或放電電流（安培）通常表示為額定容量的倍數（稱之為C率）。例如額定容量為1A·h的電池，C/10（也稱為10小時率放電）放電電流為1A/10=100mA。

按照國際電工委員會標準（IEC）標準和國標，鎘鎳和鎳氫電池在（20±5）℃條件下，以0.1C充電16h后以0.2C放電至1.0V時所放出的電量為電池的額定容量，以C表示；鋰離子電池在常溫、先恒流（1C）后恒壓（4.2V）條件下充電3h后再以0.2C放電至2.75V時所放出的電量為電池的額定容量。以AA 2300mA·h鎳氫充電電池為例，表示該電池以230mA（0.1C）充電16h后以460mA（0.2C）放電至1.0V時，總放電時間為5h，所放出的電量為2300mA·h。若以230mA的電流放電，其放電時間約為（一般大于）10h。

由于單個電池的電壓和容量都十分有限，經常需要用幾個電池組成電池組，電池的組合有3種形式，如圖2-10所示，圖中b與c的區別在于b是通過工廠的點焊（圖2-11）實現電池連接的。焊接的導電性與牢固性優于c的簡單接觸。另外c中相連的兩個電池觸點處的腐蝕還會引起接觸不良。在數碼相機中，最常見的電池組合方式是串聯，即把電池正負極首尾相連，如把4節1.2V、1000mA·h的電池串聯，就組成了一個電壓是4.8V、容量為1000mA·h的電池組；而在筆記本電腦中，電池一般采用的是混聯方式，既有串聯也有并聯（見圖2-12）。

電池組合設計首先要考慮的是單體電池性能的一致性，因此在組合時首先對電池分選，使電池在容量、內阻、充放電電壓平臺、充放電時溫升、自放電率、壽命等方面盡量一致。組合標準中最重要的原則就是這些性能指標的偏差越小越好，單節電池的各主要曲線能重合是最佳的狀態。

在手機電池出現的早期，很多廠家生產的單體電池的循環壽命為500次，兩只組合則下降到200～300次，3支組合可能就只有50次，因此那種丟了一只，買一種別的品牌的電池代替的方法是不行的。即使是相同品牌，相同容量也不宜。在動力電池使用過程中，任何一只電池質量都會影響整個電池組的性能，使整個電池組損壞，因此對于384V/100A·h的高電壓體系要達到這樣高的要求，關鍵是電池的合理組合。

（3）比能量、比功率

即單位質量或單位體積電池輸出的電能、功率稱作電池的比能量、比功率。比能量也稱為能量密度（energy density）。一般在相同體積下，鋰離子電池的能量密度是鎘鎳電池的2.5倍，是鎳氫電池的1.8倍，因此在電池能量相等的情況下，鋰離子電池就會比鎳鎘、氫鎳電池的體積更小。實際比能量大約為理論比能量的1/5～1/3，其原因在于實際電池有一部分不可用的空間，當然還有一部分可能填充的空間，減少這部分空間體積，提高活性物質的填充密度可以提高實際比能量（圖2-13）。

例如鉛酸蓄電池的反應為

由Faraday定律可知，每產生1A·h的電量要消耗3.866g Pb（Pb→Pb2+），4.663g PbO2（PbO2→Pb2+）及3.659g H2SO4，三者之和約為12g，1kg反應物反應后產生的電量為1000/12=88.33（A·h/kg），故鉛酸蓄電池的理論質量比能量是

W=EQ=2.044×88.33=170.5（W·h/kg）　　（2-5）

（4）壽命

包括充放壽命（cycle numbers）、使用壽命和儲存壽命。其中充放壽命是指二次電池的充放周期次數［圖2-14（a）］。循環壽命與充放條件密切相關：a.一般充電電流越大（充電速度越快），循環壽命越短；b.放電深度（depth of discharge，DOD，在電池使用過程中，電池放出的容量占其額定容量的百分比）越深，其循環壽命就越短，有時二者呈指數變化，如圖2-14（b）所示，這是由于通常情況下，電池充放電一般伴隨著電極的膨脹與收縮，低DOD對電池機械結構的破壞較小，其壽命也長。鑒于不同的循環制度得到的循環次數截然不同，國標中規定MH-Ni電池的循環壽命測試條件及要求為：a.條件，在25℃室溫條件下，按照IEC標準，以深充深放方式進行；b.要求，可達到充放500～1000周；按1C充放電快速壽命性能測試，可達300～600周以上。實際的使用條件千差萬別，因此實際中也常用使用壽命來衡量循環壽命。使用壽命是指電池在一定條件下實際使用的時間。因充放電控制深度、精度及使用習慣的影響，同一電池在不同人、不同環境及條件下使用，其壽命差異可能很大。儲存壽命指電池容量或電池性能不降到額定指標以下的儲存時間。影響儲存壽命的重要因素是自放電。糊式鋅錳干電池、紙板鋅錳干電池、堿性電池、鋰一次電池的保質期通常是1年、2年、3～7年、5～10年，鎘鎳、鎳氫電池、鋰離子電池的保質期是2～5年（如果期間經歷充放電，且帶電存儲，可用10～20年）。

（5）荷電保持能力

自放電（self chscharge，俗稱“漏電”）是指電池在儲存期間容量降低的現象。荷電保持能力是表征電池自放電性能的物理量，它是指電池在一定環境條件下經一定時間存儲后剩余容量為最初容量的多少，用百分數表示（圖2-15）。自放電是由電池材料、制造工藝、儲存條件等多方面的因素決定的。通常溫度越高，自放電率越大。一次電池和充電電池都有一定程度的自放電。以鎳氫電池為例，IEC標準規定電池充滿電后，在溫度為（20±5）℃、濕度為（65±20）％條件下，開路擱置28d，0.2C放電時間不得小于3h（即剩余電量大于60％）。鋰離子電池和堿性鋅錳電池的自放電要小得多（表2-2）。

（6）安全性能

安全事故難以預測，常見安全事故有爆炸（圖2-16）、起火和漏液。一般電池無輻射，對此不必擔心。一節5號鎳氫電池爆炸的威力一般不大，但是離眼睛或心臟等重要且脆弱的部位太近也會造成較大傷害。例如2007年6月19日中午，甘肅肖某由于手機電池在高溫下發生爆炸，被炸斷肋骨刺破心臟而身亡；1997年春，一個東北少年因為購買兩節偽劣電池，使用時炸瞎了一只眼睛。

導致電池安全事故的原因主要包括電池材料本身（比如混入雜質）、電池制造技術（內壓、結構）、與工藝設計（如安全閥失效、鋰離子電池沒有保護電路等）和使用不當［如將電池短路（圖2-17）或投入火中等］三大類。對于二次電池系統，從電池本身到充電器都設有一定的安全防護措施，包括充電電流保護、充電電壓保護和溫度控制保護等，甚至是幾種保護同時應用。由于電池在充電或放電過程中一般都會有熱量生成，因此諸如電動汽車等大電池的熱量管理很重要。一般情況下，充電電池在充電末期的內壓最高（圖2-18），因此最好等充電結束一段時間后再啟用電池。

（7）內阻

電池的內阻是指電流通過電池內部時所受到的阻力（圖2-19）。充電電池的內阻很小，需要用專門的儀器才可以測量到比較準確的結果。一般說來，放電態內阻（電池充分放電后的內阻）比充電態內阻（充滿電時的內阻）大，并且不太穩定。電池內阻越大，電壓降低得越多，電池自身消耗掉的能量也越多，電池的使用效率越低。內阻很大的電池在充電時發熱很厲害，使電池的溫度急劇上升。對電池和充電器的影響都很大。隨著電池使用次數的增多，由于電解液的消耗及電池內部化學物質活性的降低，電池的內阻會有不同程度的升高，質量越差的電池上升越快。當干電池用舊了或二次電池經過多次充放電后或者電池有內部斷路，盡管電壓仍比較高，但是不能使負載工作，當在接入負載工作時電壓會明顯下降，短路電流下降更多甚至為0，這是由于電池內阻大大增加了，這時測得的電壓就是業余愛好者所說的“”。

（8）高倍率放電性能

即大電流放電能力（圖2-20）。數碼相機、電動工具、電動玩具、電動自行車與電動汽車等用電器具尤其需要大電流放電性能優秀的電池。

2.2.3　化學電源的分類

（1）按電池外形劃分

圓柱形電池、方形電池、口香糖電池、紐扣形電池、薄片形電池（圖2-21）。圓柱形電池最為常見，其中又以5號、7號電池銷量最大。

（2）按電池用途劃分

民用電池、工業電池（圖2-22）、軍用電池；鐘表電池、手機電池、動力電池、筆記本電池等；低溫電池、高溫電池；微型電池、小型電池、大型電池、發電站等。

（3）按電解液種類劃分

堿性電池，主要以KOH水溶液為電解質，如堿性鋅錳電池、鎘鎳電池、鎳氫電池等；酸性電池，如以硫酸水溶液為電解質的鉛酸蓄電池；中性電池，以鹽溶液為電解質，如鋅錳干電池、海水激活電池等；有機電解液電池，如鋰電池等。

（4）按電池工作方式劃分

可分為一次電池和二次電池、燃料電池、儲備電池、流動電池、光電化學電池（化學太陽能電池）等。

①原電池　又稱一次電池（primary battery），這種電池只能使用一次，即不能用充電的方法使之恢復到放電前的起始狀態。這類電池很多，如糊式鋅錳（這是目前中國農村最好銷的電池）、紙板鋅錳、堿性鋅錳、鋰錳、鋅空、鎂錳和鋅銀電池等。

②蓄電池（storage battery）　又稱二次電池（secondary battery）或可充電電池，這類電池在放電之后，可以再次充電使活性物質復原，以便重新放電，反復使用。二次電池主要有鎘鎳電池、鎳氫電池、鋰離子電池、堿錳充電電池和鉛蓄電池等類型。

③燃料電池（fuel cell）　燃料電池是指一種利用燃料（如氫氣或含氫燃料）和氧化劑（如純氧或空氣中的氧）的燃燒反應直接發電的裝置。燃料電池作為一種高效、靈活、清潔的能量轉換裝置，在化學電源中有特殊的重要性。有專家預言，燃料電池是繼水力、火電、核能發電之后的第四代新能源。燃料電池中質子交換膜燃料電池可以用于小型電池，例如手機電池。

④儲備電池　電池的正負極活性物質和電解質不直接接觸，或處于不能工作狀態，平時處于儲備狀態，需要工作時，使其激活。激活方法，可以注入電解液，或加熱，或使電液與活性物質迅速接觸，電池即開始工作。它們的特點是電池在使用前處于惰性狀態，因此能儲存幾年甚至十幾年。如鎂-銀電池（Mg|MgCl2|AgCl）（激活方法是注入海水）、熱電池（Ca|LiCl-KCl|CaCrO4）（激活方法是加熱電解質LiCl-KCl，使其熔融）。儲備電池主要用于在相當短時間內釋放高功率電能的目的，如導彈、魚雷以及其它武器系統。

⑤流動電池（flow batteries）　包括反應物、產物和電解質在內的物質流流經電池裝置。例如全釩氧化還原液流電池（vanadium redox battery）通過不同價態的釩離子相互轉化實現電能的儲存與釋放（圖2-23）。

2.2.4　電池性能的測試

電池性能的測試就是直接測試和比較以上各項主要性能指標，其中最重要的是充放電測試，即獲得電池的充電曲線和放電曲線，其次是溫度測試。

（1）四端子測量

由于測量導線與電池之間存在接觸電阻（圖2-24），因此若電壓線與電流線合二為一，那么由于接觸電阻導致的電位降在大電流測量時是非常可觀的（1A電流會導致幾十至200mV的電位降，業余電子、電工愛好者要注意了！）。

（2）充電

如果充電條件不當，就不能充分發揮電池的潛能，同時也會縮短電池的使用壽命。在極端情況下，充電不當會使電池漏液或爆炸。因此在電池充電前，要仔細閱讀電池產品規格書，充分考慮電池種類與型號、性能、放電狀態、充電電流、充電時間及環境溫度等注意事項。充電過程是強制進行的，要實現這一過程，充電電壓就必須高于電池的開路電壓和電動勢。充電電壓不能過高，也不能過低，過高則易于使電池組成部分的性能受到影響，例如使電解液電解和電池內壓升高，導致出現鼓脹現象，過低則充電時間過長，甚至充不進電。水溶液型電池在充電過程中，電池內部會產生少量氣體，一般會在放電時吸收。充電電流太大、經常過充會加劇氣體產生、使電池內壓增加。按照使用目的可將充電方法分為兩大類，即循環使用方式和備用方式。常見的充電方法有以下幾種。

①恒電流充電　即充電電流在充電過程中保持不變（圖2-25），使用最方便也最為普遍。

②恒電壓充電　即保持規定的充電電壓不變（圖2-26）。

③先恒流后恒壓

④分階段充電　開始用一定電流充電，充電一定時間后達到預定值時，改用另一電流值充電。

⑤浮充電　蓄電池一直與恒流電源及負載并接，使電池保持在全充電狀態。浮充電也可理解為用小電流充電以彌補電池自放電造成的容量損失，使得電池在使用前一直保持100％帶電量。

過充電（over charge）　電池在充滿電后，若還繼續充電，可能導致電池內壓升高、電池變形、漏液等情況發生，電池的性能就會顯著降低和損壞。

為避免電池過充，需要對充電過程進行控制或在充電完成時予以及時終止（圖2-27）。常見的充電控制方法有以下六種。

①時間控制　通過設置一定的充電時間來控制充電終點，一般按照充入120％～150％電池標稱容量所需的時間來控制。

②-ΔV控制　當鎳系電池充滿電時，電池電壓會達到一個峰值，然后電壓會下降。當電壓下降一定的值時，終止充電。要使用這兩種算法，充電電流必須不小于0.2C，這樣才能夠讓電池產生顯著的溫升或者電壓降，從而判別充電效果（如圖2-27所示）。

③峰值電壓控制　通過檢測電池的電壓來判斷充電的終點，當電壓達到峰值時，終止充電。

④-ΔV控制　當鎳系電池充滿電時，電池電壓會達到一個峰值，然后電壓會下降。當電壓下降一定的值時，終止充電。

⑤TCO控制　當電池溫度升高到一定數值時停止充電。

⑥溫度差控制　電池在充電過程中，溫度會逐漸升高。充滿電時，電池溫度與周圍環境溫度的差值會達到最大，當差值最大時停止充電。

⑦dT/dt控制　通過檢測電池溫度相對于充電時間的變化率來判斷充電的終點。

在上述6種算法中，時間和-ΔV控制最為常見，時間控制最為廉價。這6種算法可以單獨使用，也可以聯合使用。要使用-ΔV和dT/dt控制這兩種算法，充電電流必須不小于0.2C，這樣才能夠讓電池產生顯著的溫升或者電壓降，從而判別充電效果（如圖2-27所示）。

充電時間的長短與電池的充電效率有關，充電效率高則充電時間短。充電效率達不到100％（圖2-28）的原因在于充入電池的電量不能全部轉化為電池的化學能，必然有一部分要轉化為熱能。熱能的轉化有兩個渠道：a.電池的內阻生熱；b.一般情況下，副反應最終導致了熱的生成。如圖2-29所示，氫氧化鎳電極在接近充電終止時，副反應比例增大，由于O2的再復合，MH-Ni電池的充電效率下降（圖2-28）。

（3）放電

電池的放電方法通常有恒流［充電電池常用，圖2-30（a）］與恒阻［一次電池常用，圖2-30（b）］兩種方式。

放電曲線通常有兩種形式：電壓-放電時間（或放電容量）曲線（圖2-31）；電壓-放電電流曲線圖（2-32）。一般一次電池與二次電池常采用電壓-時間曲線，而燃料電池由于是連續電池，短時間內電壓隨時間變化甚小，因此常用電壓-電流曲線，進一步可得到功率-電流密度曲線（圖2-32）。如圖2-31中曲線1那樣在端電壓平坦的后期，急劇到達放電終止電壓的電池，放電性能優異。如曲線2所示的電壓隨時間不斷下降的電池，其放電性能低劣，而且其放電容量也比曲線1小。

（4）電池性能的簡易檢測方法

由于電池的大部分性能指標都要使用專用儀器來測量，對于普通消費者來說不太可行。當然也有一些間接的手段可以用以粗略檢測。比如：a.用同一臺用電器（如隨身聽）以相同的條件使用兩種不同的電池，使用時間較長的電池自然就是容量較高的產品；b.看外觀包裝；c.用萬用表量電壓和短路電流。值得注意的是，電壓正常的電池未必可用，其短路電流甚至可能是0A（此即所謂“內部斷路”）；d.測試自放電性能（僅測開路電壓），開路電壓高的性能較好；e.通過電池某些性能指標的均一性的差別來判斷電池性能，如外觀、電壓、質量等。

2.2.5　二次電池的化成與分容

二次電池制造后，通過一定的充放電方式將其內部正負極物質激活，改善電池的充放電性能及自放電、儲存等綜合性能的過程稱為化成。二次電池只有經過化成后才能體現真實性能。

二次電池在制造過程中，因工藝原因使得電池的實際容量不可能完全一致，通過一定的充放電制度檢測，并將電池按容量分類的過程稱為分容。

2.2.6　常用電池簡介

2.2.6.1　一次電池

（1）普通鋅錳干電池和堿性鋅錳干電池

普通鋅錳干電池又叫鋅碳干電池，因其電解液ZnCl2和NH4Cl呈酸性，有時也稱酸性干電池（如圖2-33）。自1868年由法國工程師勒克蘭謝（Leclanchè）發明以來屢經改進，沿用至今，是目前使用最廣的一種電池。全世界每年一次電池的總產量約450億只，其中Zn-MnO2電池占了約70％，約315億只。

在酸性鋅錳干電池中，鋅筒外殼作負極，插在中央的碳棒是正極的集流體，圍繞著碳棒的MnO2和石墨（用作導電材料）的混合物作正極，ZnCl2和NH4Cl的糊狀混合物作電解質。用火漆封固成干電池（圖2-33）。電池符號可表示如下。

（-）Zn|ZnCl2，NH4Cl（糊狀）|MnO2|C（石墨）（+）開路電壓為1.55～1.70V

電池反應如下。

該電池的優點是原材料豐富、價格便宜；缺點是壽命短、放電功率低、比能量小、存儲性能和低溫性能差，在-20℃即不能工作，且不能提供穩定電壓。鋅既然是消耗性的外殼，在使用過程中就會變薄以致穿孔，這就要求在鋅皮外加有密封包裝，有些劣質產品，在使用過程中會發生“滲漏”現象。

若用導電性好得多的KOH溶液代替普通鋅錳干電池中的ZnCl2和NH4Cl電解液，用反應面積大得多的鋅粉替換鋅皮做負極，正極集流體改為鍍鎳鋼筒，就變成堿性鋅錳干電池［圖2-34（a）］，簡稱堿錳電池，亦稱為堿性干電池（其實堿性干電池還有其它種類，只是堿錳電池最常用罷了）。堿性鋅錳電池采用了高純度、高活性的正負極材料和離子導電性強的堿液作為電解質，因而內阻小，放電后電壓恢復能力也強［圖2-34（b）］。電池特點：a.開路電壓為1.60～1.65V；b.工作溫度范圍寬（-20～60℃之間），適用于高寒地區；c.中等電流連續放電容量為普通鋅錳電池的5～7倍，存儲壽命超過2倍；d.自放電小。

電池表達式　（-）Zn︱KOH，K2[Zn（OH）4]︱MnO2，C（石墨）（+）

美國、歐洲和日本的堿錳電池所占市場比例已達80％以上。1995年我國堿錳電池年總產量只有約3億只，僅占干電池總產量的3％；2007年約70億只，占干電池總產量的23％，增長極為迅速。最近十多年來，鋅錳電池大幅度減少了汞（Zn的活性很大，汞可以大幅度降低Zn的自腐蝕，從而降低了電池的自放電）的使用量，發達國家已經禁用，我國也將在不長的時間實現零汞使用的目標。

（2）鋅-銀電池

鋅銀電池常被制成紐扣電池，主要用于自動照相機、助聽器、數字計算器和石英電子表等小型、微型用電器具。在醫學和電子工業中，它比堿性鋅錳干電池應用得更廣泛。與堿性鋅錳電池相比具有比能量高（表2-3）、電壓穩、使用溫度范圍廣、能大電流放電、自放電小、儲存壽命長等優點。鋅銀電池的主要缺點是使用了昂貴的銀作為電極材料，因而成本高；其次鋅電極易變形和下沉，特別是鋅枝晶的生長穿透隔膜而造成短路，因此鋅銀二次電池的充放電次數不高（最多150次）。

電池符號（-）Zn|Zn（OH）2（s）|KOH（40％，糊狀，含飽和ZnO）|Ag2O（s）|Ag（+）

負極（陽極）的電極反應與堿性鋅錳電池的負極反應相同。

Zn+2OH-（aq）→Zn（OH）2（s）+2e-　　（2-11）

正極（陰極）的電極反應　Ag2O（s）+H2O（l）+2e-→2Ag+2OH-（aq）　　（2-12）

；工作電壓為1.6V。

該電池反應的溫度系數為-3.4×10-4V/K。因溫度系數數值較小，鋅銀電池在較大的溫度范圍內使用不會引起電動勢大的波動。

當正極活性物質是過氧化銀時，則正極反應存在著由過氧化銀生成氧化銀的階段，即

（3）一次鋰電池

人們很早就認識到鋰可能是一種較理想的負極材料。若以電極電勢最負的輕金屬（如鋰、鈉）作為負極活性物質，而以電極電勢較正的鹵素（如氟、氯）和氧族元素（如氧、硫）或它們的化合物作為正極活性物質，形成的鋰電池系列和鈉系列電池具有電壓高、比能量高的優點。但在實際應用中卻帶來諸多的困難，一直到20世紀50年代Harris發現鋰在丁丙酯等溶劑中是穩定的，鋰鹽在這些溶劑中的溶解度足以滿足電池電導的需要，這才真正開始了鋰電池的研究。鋰電池的應用十分廣泛，醫療上作為心臟起搏器電源是其獨特的應用。

鋰負極放電　Li→Li++e-　　（2-16）

半徑僅為0.06nm的Li+可在液態或固態電解質中運動，通過電解液遷移到正極與其活性物質形成鋰的化合物。一次鋰電池的某些性能及分類見表2-4、圖2-35。

鋰電池在儲存時由于鋰自身的電極電勢很負，即使采用非水無機或有機電解質，也會與鋰發生反應，產生自放電，儲存壽命大為降低。然而事實上鋰電池的儲存壽命十分優越，原因在哪里？現在普遍的看法是鋰和溶劑反應后在電極表面生成了保護膜，這才使制造鋰電池成為可能。例如鋰和無機電解質SOCl2-LiAlCl4中的基本反應如下。

4Li+2SOCl2→4LiCl+SO2+S　　（2-17）

8Li+3SOCl2→6LiCl+Li2SO3+2S　　（2-18）

LiCl保護膜不溶于有機或無機電解液。該膜具有雙層結構，緊靠著鋰電極的是薄而致密的緊密層，它不能傳導電子卻具有固體離子晶體的性質；緊密層的外層又生長一層厚而多孔的松散層。二者都對放電時電壓滯后帶來影響（即放電開始若干秒后才達到穩定值）。

2.2.6.2　二次電池

（1）鉛（酸）蓄電池

鉛酸蓄電池發明于1859年，至今已有150年歷史，目前仍是使用最廣、產量最大（約占電池總產量的75％）的蓄電池。鉛蓄電池的電極是由鉛-銻合金制成的柵狀極片，正極片上填充著紫紅色的PbO2，負極片上填塞海綿狀的灰色鉛。兩組極片交替地排列在蓄電池中，并浸泡在密度為1.2～1.3g/cm3（約30％）的稀硫酸溶液中（圖2-36）。

電池符號　（-）Pb（s）|H2SO4（aq）|PbO2（s）（+）

鉛酸電池放電后，正、負極表面都沉積上一層PbSO4，H2SO4電解液也有一定消耗。在充電時，H2SO4不斷地生成。因此電解液濃度不斷增加。H2SO4濃度的變化可用密度計測定，從而推測鉛酸蓄電池荷電狀況。例如隨著放電，硫酸濃度逐漸降低，當硫酸相對密度降至1.05時，蓄電池需再行充電，否則過度放電會影響到蓄電池壽命。

鉛酸蓄電池具有價格低廉、電動勢較高（2.1V）、浮充性能好、能大電流放電、結構簡單、穩定可靠等優點，但也有笨重、鉛污染、充電速度低、壽命短（目前Cd-Ni、MH-Ni、鋰離子等電池的循環壽命很容易達到1000次以上，而鉛酸蓄電池在實際使用中卻很難超過500次）、硫酸漏溢及腐蝕、防震性差、自放電較大、放電態儲存性能差（即使性能卓越的日本湯淺電池，放電完畢后儲存3個月也很容易失效）等缺點。

鉛蓄電池的主要用途為：a.汽車、柴油機車的啟動電源（但將被鋰離子電池取代）；b.搬運車輛、坑道及礦山車輛、潛艇、電動自行車、電動汽車的動力電源；c.變電站、通訊站的備用電源；d.風能和太陽能發電站的儲存電源。近年來，鉛蓄電池的最大改進在于基本實現了免維護密封式結構。綜合性能更好的膠體電池與鉛晶電池（在原硫酸電解液中添加膠凝劑等成分而使電解液呈膠態或晶態）、鉛布電池正在快速發展之中。

傳統的鉛酸蓄電池由于反復充放電使水分有一定的消耗，因此使用過程中需要補充蒸餾水。同時在充電后期或過充電時會造成正極析氧和負極析氫，因而電池不能密封。現今采用負極活性物質（Pb）過量，當充電后期時只是正極析氧而負極不產生氫氣，同時產生的氧氣通過多孔膜及電池內部上層空間等位置到達負極，氧化海綿狀的鉛，反應式如下。

Pb+O2+H2SO4→PbSO4+H2O　　（2-22）

水的生成可以減少維護或免維護，同時“氧再復合”不會使氣體溢出，使鉛酸蓄電池可以制成密封式電池。當然在電極材料上還要由原來鉛銻合金更新為氫超電勢較高的鉛鈣合金，同時使電解液減少到致使電極露出液面的程度；并選擇透氣性好的隔板，以達到密封的目的，這種密封原理是以水溶液為電解質的蓄電池的共同特點。

（2）鎘鎳電池和鎳氫電池

鎘鎳電池具有結構簡單、使用方便、循環壽命長（大于1000次）、價格便宜等優點，是使用最廣泛的化學電源之一。小至電子手表、手機、電子計算器、電動玩具、家用電器、電動工具、不間斷電源等，大至礦燈、航標燈，乃至飛機啟動、火箭、行星探測器、大型逆變器等都可使用它。缺點是鎘污染、容量小、記憶效應（memory effect，只有將電池中的余電放凈后再充電才能保持電池的放電容量）嚴重。單元鎘鎳電池的標稱電壓為1.25V。

電池符號：

（-）Cd（s）|Cd（OH）2（s）|KOH（6mol/L）|NiOOH（s）|Ni（OH）2（s）（+）

電池反應：

禁止在電池中使用鎘是大勢所趨，但因其放電電勢的穩定性和重復性十分優良，因此在標準電池中被限量使用。

金屬氫化物-鎳電池（簡稱鎳氫電池）是鎘鎳電池的替代產品，其結構、性能、用途與鎘鎳電池相似，主要區別在于用儲氫合金作負極，取代了致癌物質鎘（Cd）。具有高比容量（接近鎘鎳電池的2倍）、大功率、長壽命（可充放電1000次以上）、記憶效應較小和污染小等特點。

負極放電　M+z/2H2→MHz+ze-　　（2-24）

正極放電　NiOOH+H2O+e-→Ni（OH）2+OH-　　（2-25）

開路電壓1.3～1.4V，平均工作電壓1.25V。

其中，M表示儲氫合金材料。因儲氫材料原料和制備工藝不同而有所不同。因為正極的技術已經成熟，所以人們對該種電池的開發主要集中在負極上。

鎳氫電池由氫氧化鎳正極、儲氫合金負極、隔膜紙、電解液、鋼殼、頂蓋、密封圈等組成。在圓柱形電池中，正負極用隔膜紙分開卷繞在一起，然后密封在鋼殼中。在方形電池中，正負極由隔膜紙分開后疊成層狀密封在鋼殼中，如圖2-37所示。去掉圓柱形電池的鋼殼后如圖2-38所示，由于儲氫合金負極活性很高，所以常有火焰冒出。

Ni（OH）2電極中常加入CoO。一部分CoO在化成過程中摻入Ni（OH）2晶格，使晶格變形，增加了Ni（OH）2的導電率。大部分的CoO通過溶解-沉積機理，在化成過程中，在Ni（OH）2表面形成均勻的、覆蓋良好的導電性網絡CoOOH（圖2-39）。在第一次充電期間，由于Co（OH）2的氧化電勢比Ni（OH）2的氧化電勢低，這導致在Ni（OH）2轉化為NiOOH之前便形成穩定的CoOOH，如果放電結束電壓不顯著地低于1V（MH-Ni電池一般控制不小于0.8V，當低于0.6V時CoOOH開始被還原）。則CoOOH不再參加電池中后續的反應，這樣陰極就獲得了對應CoO→CoOOH所耗電量的預先充電。如果隨后放電使正極的可用容量耗盡，但由于預先充電的緣故負極仍有放電儲備。

在MH-Ni電池中，一般設計為負極過量，即

負極容量=正極容量+放電預留+充電預留　　（2-27）

因此充電時，當正極活性物質轉化完全并開始大量析氧后，負極尚有剩余容量（充電預留），這樣MH-Ni電池通過氧氣與儲氫負極的再復合實現了密封（圖2-40）。氧氣的再復合反應如下。

Cd-Ni電池的密封原理與MH-Ni電池相似（圖2-41）。

鎳系電池全部放完電后，極板上的結晶體很小。電池部分放電后，Ni（OH）2沒有完全變為NiOOH，剩余的Ni（OH）2將結合在一起，形成較大的結晶體，這使得電池放電時形成次級放電平臺。由于鎘晶粒更容易聚集成塊，因而鎘鎳電池的記憶效應最嚴重（圖2-42）。

（3）鋰離子電池

鋰離子蓄電池（Li-ion battery）由可使鋰離子嵌入及脫嵌的碳作負極，可逆嵌鋰的金屬氧化物作正極和有機電解質構成（圖2-43）。電池結構如下。

（-）Li（C）|含鋰鹽的有機溶質|嵌Li化合物（如LiCoO2、LiNiO2或LiMn2O4）（+）

（-）Li→Li++e-；（+）Li++e-→Li

當對鋰離子電池進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經過電解液運動到負極。而作為負極的碳呈層狀結構，它有很多微孔，到達負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。當對電池進行放電時，嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回到正極。回到正極的鋰離子越多，放電容量越高。不難看出，在鋰離子電池的充放電過程中，鋰離子處于從正極→負極→正極的運動狀態。如果把鋰離子電池形象地比喻為一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就像優秀的運動健將，在搖椅的兩端來回奔跑。所以專家們又給了鋰離子電池一個可愛的名字——搖椅式電池。

鋰離子電池于1990年由日本索尼（Sony）公司開發成功以來，以其比能量高（尤其是體積比能量非常高，也就是輕，見圖2-44）、電勢高（3.7V，見表2-5和圖2-45）、自放電率低、環境污染小和記憶效應極小等優點，逐漸成為現代電池工業的“新星”。有關鋰離子電池的研發已成為電池領域最活躍、最迅速的前沿課題之一。近年來鋰離子電池對鎳氫電池的排擠越發嚴重，但當其作為動力電池使用時，由于存在爆炸的危險，其應用受到一定限制，目前鋰離子電池的這種不足已因技術進步而被逐漸克服。事實上國內已有一些廠家推出了容量較小的鋰動力電池。

注：Li的性質——

安全性能是鋰離子電池的第一項考核指標。鋰電池易受到過充電、深放電、短路以及高溫的損害。單體鋰離子電池的充電電壓必須嚴格限制。充電速率通常不超過1C，最低放電電壓為2.7～3.0V，如再繼續放電則會損壞電池。鋰離子電池以恒流轉恒壓方式進行充電。采用恒流充電至4.2V時，充電器應立即轉入恒壓充電，充電電流逐漸減小，當電池充足電后，進入涓流充電過程。圖2-46給出了鋰離子電池充放電的電壓范圍。為避免過充電或過放電，鋰離子電池不僅在內部設有安全機構，充電器也必須采取安全保護措施，以監測鋰離子電池的充放電狀態。因此鋰離子電池塊中通常包含有鋰離子電池和電池IC保護線路，保護線路提供過充電、過放電、過電流、過電壓和低電壓保護。此外鋰離子電池還應通過各種濫用試驗，如外部短路、過充、針刺、焚燒、溫度沖擊以及沖擊、振動、跌落等力學性能試驗。

鋰聚合物電池（圖2-47）是將有機電解液儲存于聚合物膜中，甚至直接用導電聚合物為電解質，使電池中無游離電解液，從而賦予電池輕量化、超薄化、小型化、形狀可任意改變、安全性更好、能量密度高等特點。有人預言，將來的電池可以薄得像信用卡一樣（圖2-48），真是神奇！

（4）堿錳充電電池

堿錳充電電池是在堿性鋅錳電池的基礎上發展起來的。這種電池在不改變原堿性電池放電特性的同時，又能充電使用幾十次到幾百次。目前其深充放電循環壽命僅大于25次，但其容量高（約比鎘鎳充電電池高一倍），自放電很小，電壓較高，比較經濟實惠，對環境友好，第一次使用無需充電，充電易于控制，沒有記憶效應，而且良好的使用習慣可以大大延長壽命，可以和一次電池互換。該電池不適用于大電流充放電，若充電電流較大，則會導致：a.循環壽命急劇下降；b.漏液甚至爆炸。因此可充式堿性鋅錳電池一定要使用專用充電器進行恒壓充電（圖2-49）或先恒流后恒壓的充電模式。

2.2.6.3　燃料電池

燃料電池是通過連續供給燃料從而能連續獲得電力的發電裝置。燃料電池不同于一次電池和二次電池：一次電池的活性物質利用完畢就不能再放電，二次電池在充電時也不能輸出電能。而燃料電池只要不斷地供給燃料，就像往爐膛里添加煤和油一樣，它便能連續地輸出電能。一次和二次電池與環境只有能量交換而沒有物質交換，是一個封閉的電化學系統；而燃料電池卻是一個敞開的電化學系統，與環境既有能量交換，又有物質交換。燃料電池可分級為：電池單元、燃料電池組、燃料電池動力廠。由于燃料電池需要不斷地提供燃料，移走反應生成的水和熱量，因此需要一個比較復雜的輔助系統。特別是當燃料不是純氫，而是含有雜質或簡單的有機物（諸如CH4、CH3OH等）作為燃料，就必須有凈化裝置或重整設備；同時還應考慮到能量綜合利用的問題。完整的燃料電池發電系統由電池堆、燃料供給系統、空氣供給系統、冷卻系統、電力電子換流器、保護與控制及儀表系統組成（圖2-50）。

限制燃料電池普及推廣的瓶頸在于造價高、壽命短等難題尚未圓滿解決。燃料電池預計將在本世紀二三十年代開始走向大規模應用。

燃料電池通常以氫氣、丙烷、甲醇、煤氣、天然氣等還原劑為負極反應物，以氧氣、空氣等氧化劑為正極反應物。為了使燃料電池的電極反應高效進行，要求電極材料兼備催化功能。可用多孔碳、多孔鎳、鉑、鈀等貴金屬作電極材料。電解質有堿性、酸性、熔融鹽和固體電解質以及高聚物電解質-離子交換膜等數種。燃料電池主要按電解質來分類（表2-7）。如堿性燃料電池（AFC）、磷酸鹽電池（PAC）、熔融碳酸鹽電池（MCFC）、固體氧化物電池（SOFC）、質子交換膜燃料電池（PEMFC）等。其中SOFC、PEMFC最具發展潛力。PAC和MCFC遇到的棘手問題主要是高溫的磷酸和熔融態的（Li，K）CO3揮發較快，對其它材料腐蝕太大。質子交換膜燃料電池由于工作溫度低（室溫至100℃）、啟動快，是將來電動車的理想電源，因而備受重視。PEMFC中的直接甲醇燃料電池使用液態的甲醇，具有體積小、補充燃料方便、可應用于小型電器（例如手機和筆記本電腦）等優點，因此受到特別的重視。受限于Pt催化劑的資源有限性，PEMFC難以被大規模使用。生物燃料電池是燃料電池中特殊的一類。它利用生物催化劑將化學能轉變為電能，所以除了在理論上具有很高的能量轉化效率之外。還有其它燃料電池不具備的特點——原料廣泛，即可以利用一般燃料電池所不能利用的多種有機、無機物質作為燃料，甚至可利用光合作用或直接利用污水等。

下面簡介堿性氫氧燃料電池（AFC），以方便讀者理解燃料電池的工作原理。AFC是20世紀50年代開始研發，20世紀60年代成功應用于美國Gemini載人宇宙飛船的一種燃料電池，具有較高的能量轉換率（≥60％）、高比功率和高比能量等優點。用多孔隔膜把電池分成三個部分：中間部分裝有75％的KOH溶液，負極側通入氫氣，正極側通入氧氣（圖2-51）。工作溫度在200℃以下，理論電動勢為1.23V。若將堿性燃料電池應用于地面，會出現因KOH溶液易與CO2反應生成K2CO3而很快失效的難題。

電池符號　（-）Pt（s）|H2（g）|KOH（aq）|O2（g）|Pt（s）（+）

此反應是電解水的逆過程，整個過程中不產生污染物。電池在產生電能的同時生成水。這種電源在宇宙飛船中可用于通信、照明和船艙中的取暖。電池中產生的水可供宇航員飲用。

2.2.7　廢舊電池的危害

電池中含有的主要污染物質包括重金屬（有Cd、Hg、Pb、Mn、Ni、Zn等）以及酸、堿等電解質溶液。其中Hg、Cd、Pb對環境和人體健康有較大危害。這類廢電池主要為：a.含Hg電池，指氧化汞電池以及部分Hg含量較高的鋅錳和堿錳干電池（圖2-52）；b.含Cd電池，主要是Cd-Ni電池，部分在正極中添加Cd（OH）2的MH-Ni蓄電池，計量用標準CdSO4電池；c.鉛酸蓄電池。

極微量的Hg對人體即有很大的毒性，典型事例是20世紀50年代發生在日本的“水俁病”。危害有頭暈、四肢神經末梢麻木、記憶力減退、神經錯亂、甚至死亡，還影響孕婦導致胎兒畸形。Cd及其化合物均為有毒物質，對人體的心、肝、腎等器官的功能具有顯著的不良影響。人每天攝入2～10mg Cd時，約有25％～50％留在人體內，其生理半衰期為10～30年，且有1/3積蓄于人的腎臟，造成慢性中毒。早年日本流行的“骨痛病”就是長期食用“Cd米”和飲用“Cd水”引起的。Pb也是毒性較大的重金屬，慢性Pb中毒表現為酶及血紅素合成紊亂、神經系統障礙、消化系統病變（消化不良、腹部絞痛）和腎機能障礙。涉Pb行業中中小型鄉鎮企業職工Pb中毒患病率9.35％，其中蓄電池、冶煉行業最高，Pb中毒患病率分別為23.8％和18.8％。更令人不安的是，我國約有50％的城鄉兒童血鉛含量高于以前國際公認的100μg/L兒童鉛中毒診斷標準［6］，而目前這一標準已經降為60μg/L！