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充电电池知识
充电电池
充电电池的种类
镍镉电池(Ni-Cd)
电压:
1.2V
使用寿命为:
500次
放电温度为:
-20度~60度
充电温度为:
0度~45度
备注:
耐过充能力较强。
是最古老的充电电池技术之一,早在1899年就被发明出来了。
镍镉电池的优点是可以承受短时间的大量放电,而且充电过程是吸热反应--后者的特性让它可以快速充电也不会对电池造成太大的损坏。
镍镉电池的电压是1.2V,比一般碱性电池标示的1.5V略少,但是因为碱性电池放电的过程中电压会持续下降,到没电的时候通常只剩1V,反而镍镉电池会一直很稳定的提供1.2V的电压直到没电为止,因此大部份使用碱性电池的电子产品都可以放镍镉电池进去,没有问题。
镍镉电池最著名的缺点,就是所谓的「记忆效应」,也就是当电池里还有没用完的电,就再充电时,电池就会「记得」这个位置,以后电用到剩这么多时,电池就会发生和没电一样的反应(电压瞬间降低)。
所以镍镉充电前必须要经过一段放电的过程,将电力放干之后才能再充电。
大部份镍镉电池的充电器都会有自动放电的功能。
镍镉电池因为蓄电量比较小(大概只有碱性电池的1/4),而且镉是有毒重金属,所以最近比较少看到了。
大部份应用中它都已经被相近的镍氢电池(NiMH)所取代。
镍氢电池(Ni-MH)
电压:
1.2V
使用寿命为:
1000次
放电温度为:
-10度~45度
充电温度为:
10度~45度
备注:
目前最高容量是2100mAh左右。
镍氢电池和镍镉电池是差不多的技术,只是将阳极从镉换成了氢化物而已。
它大部份的特性和镍镉电池一样,只是蓄电量更高、记忆效应也比较不那么明显(但其实还是存在)。
镍氢电池最大的问题,是它有很高的自放电率,也就是明明是充饱电的电池,放在一边不用一个月,电力可以少掉30%之谱。
在使用三号(AA)和四号(AAA)规格电池的应用中,镍氢充电电池目前是主流,但对蓄电量有更高的须求,或是需要将体积做得更小时,就要靠锂离子电池了...
锂离子电池(Li-lon)
电压:
3.6V
使用寿命为:
500次
放电温度为:
-20度~60度
充电温度为:
0度~45度
备注:
重量比镍氢电池轻30%~40%,容量高出镍氢电池60%以上。
但是不耐过充,如果过充会造成温度过高而破坏结构=>爆炸。
锂离子电池几乎是梦幻的电池,蓄电量高、体积小、重量轻、没有记忆效应、电压高、而且自放电小,也就无怪乎现代大部份见得到的3C产品都是使用锂离子(或锂聚合物)电池了。
但看似完美的锂离子电池还是有危险存在的--最明显的莫过于它有蛮高的自爆倾向,而将这么多能量挤在这么小的空间里,自爆起来很壮观就在意料之中了。
为了避免危险的发生,锂电池必须要加入很多保护的措施,在电池充过头或有过热的迹象时自动断电。
这些额外的电路和机构,是为什么没有三号/四号大小的锂离子电池,以及为什么笔电电池价格如此高昂的原因。
锂离子电池还有一个比较不为人知的有趣特性,就是不管你有没有在用它,它的最大蓄电量都会随着电池材料的氧化而逐渐降低。
以一般常温来说,锂离子电池的蓄电力大约每年会下降20%左右,而且温度愈高、充得愈饱,下降得愈快。
所以如果你的笔电散热比较差的话,长时间以满电力处在60°c环境下的锂电池可以在三个月内减掉40%的蓄电力。
下面是保养锂电池的建议:
∙不要把电用到光才充电-锂电池不喜欢被放电放到完,所以如果你常发现自已把笔电的电力用到干的话,那就换颗大一点的电池吧!
∙不要把电充到全满-前面说过,电池充得越饱,蓄电力下降得越快,所以保持60~80%饱是最佳的状态。
可惜好像除了Panasonic的笔电外,要达到这样并不容易。
∙每三十轮普通的充放电,就要来一次「用到干」放电-锂离子电池本身不怕短时间、小量的充放电,但先前提过的保护回路可能会因此而误判到底现在电池里有多少电量。
一次大放电把电用干,再充到全饱应该就能将保护回路「校正」回来。
很多笔电都有软件或甚至在BIOS里提供这样的功能。
∙笔电用AC电源时,把电池拔下来-这也是因为先前说的蓄电力下降问题。
把电池拔下来,至少可以让它不用接触到计算机本身的高温。
如果再把电池丢到冰箱里,效果更好...
∙电池收起来时,留约40%的电在里面-留太多会蓄电量降低的问题,留太少电池会损坏。
真是难伺候啊!
∙买电池一定要买新的-新的电池才有满的电量喔!
锂聚合物电池(Li-polymer)
电压:
3.7V
使用寿命为:
500次
放电温度为:
-20度~60度
充电温度为:
0度~45度
备注:
锂电的改良型,没有电池液,而改用聚合物电解质,可以做成各种形状,比锂电池稳定。
锂聚合物电池和锂离子电池的原理一样,只是电解质的部份用聚合物来取代。
这让锂聚合电池可以做成各式各样的形状(对消费者来说可不是好事==),符合不同的须求。
锂聚合物电池也比较安全,比锂离子电池要耐高温、撞击,但在过充时仍然有爆炸的危险。
其它的保养原则都和锂离子电池一样(所以用锂电池的手机宁可天天充电,也不要用光电了才充)。
铅酸电池(Sealed)
电压:
2V
使用寿命为:
200~300次
放电温度为:
0度~45度
充电温度为:
0度~45度
备注:
就是一般车用电瓶(它是以6个2V串联成12V的),免加水的电池使用寿命长达10年,但体积和最量是最大的。
镍锌AA电池(Ni-Zn电池)(一种最新型的充电电池)
镍锌AA电池:
电池尺寸同镍氢/镍镉的尺寸:
IEC规格
理论电压:
1.8V
理论电压:
放电1.65V
理论容量:
1500Mah
对充电器的要求:
充电器应可同时充4节AA
在每节电池电压达到1.9V之前,1.5amps恒流充电
当电压到1.9V时停止恒流充电,在1.9V的情况下让电流逐渐变小,
当小电流达到C/15,100mA或者总的充电时间达到2.5小时时停止充电
电池充电的名词解释
充电率(C-rate)
C是Capacity的第一个字母,用来表示电池充放电时电流的大小数值。
例如:
充电电池的额定容量为1100mAh时,即表示以1100mAh(1C)放电时间可持续1小时,如以200mA(0.2C)放电时间可持续5小时,充电也可按此对照计算。
终止电压(Cut-offdischargevoltage)
指电池放电时,电压下降到电池不宜再继续放电的最低工作电压值。
根据不同的电池类型及不同的放电条件,对电池的容量和寿命的要求也不同,因此规定的电池放电的终止电压也不相同。
开路电压(OpencircuitvoltageOCV)
电池不放电时,电池两极之间的电位差被称为开路电压。
电池的开路电压,会依电池正、负极与电解液的材料而异,如果电池正、负极的材料完全一样,那么不管电池的体积有多大,几何结构如何变化,起开路电压都一样的。
放电深度(DepthofdischargeDOD)
在电池使用过程中,电池放出的容量占其额定容量的百分比,称为放电深度。
放电深度的高低和二次电池的充电寿命有很深的关系,当二次电池的放电深度越深,其充电寿命就越短,因此在使用时应尽量避免深度放电。
过放电(Overdischarge)
电池若是在放电过程中,超过电池放电的终止电压值,还继续放电时就可能会造成电池内压升高,正、负极活性物质的可逆性遭到损坏,使电池的容量产生明显减少。
过充电(Overcharge)
电池在充电时,在达到充满状态后,若还继续充电,可能导致电池内压升高、电池变形、漏液等情况发生,电池的性能也会显著降低和损坏。
能量密度(Energydensity)
电池的平均单位体积或质量所释放出的电能。
一般在相同体积下,锂离子电池的能量密度是镍镉电池的2.5倍,是镍氢电池的1.8倍,因此在电池容量相等的情况下,锂离子电池就会比镍镉、镍氢电池的体积更小,重量更轻。
自我放电(Selfdischarge)
电池不管在有无被使用的状态下,由于各种原因,都会引起其电量损失的现象。
若是以一个月为单位来计算的话,锂离子电池自我放电约是1%-2%、镍氢电池自我放电约3%-5%。
充电循环寿命(Cyclelife)
充电电池在反复充放电使用下,电池容量回逐渐下降到初期容量的60%-80%。
记忆效应(Memoryeffect)
在电池充放电过程中,会在电池极板上产生许多小气泡,时间一久,这些气泡会减少电池极板的面积,也间接影响电池的容量。
基本常识
充电、放电原理
先说说电池的放电过程,电池就是把化学能转化为电能的装置。
以锌铜原电池电池为例:
┏锌片:
Zn–2e-=Zn2+氧化反应(负极)
e-
┗铜片:
2H++2e-=H2↑还原反应(正极)
总式:
Zn+2H+=Zn2++H2↑
这就是电池的放电过程(活性不同的两种物质之间电子的转移)。
发生的条件:
①活泼性不同的两个电极(金属与金属或石墨或不溶性的金属氧化物);
②两电极浸入电解质溶液且导线连接或直接接触;
粒子的放电顺序:
阳离子:
K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、Zn2+、Fe2+
Sn2+、Pb2+(H+)Cu2+Fe3+Hg2+Ag+
(得e能力依次增强)
阴离子:
除Au、Pt外的金属做电极放电能力>阴离子。
即:
Zn、Fe…Cu、Hg、Ag>S2-、I-、
Br-、Cl-、OH-(水)、NO3-、SO42-
现在再来说说充电,
充电就是让在上边的充电过程逆转
以铅蓄电池为例:
铅蓄电池是首先制造出的实用蓄电池。
其原理如下:
把A、B两块铅板插入硫酸溶液中,铅于硫酸作用的结果,使A、B两块铅板上形成硫酸铅,溶液中也被硫酸铅饱和,这是还没有电势,给蓄电池充电时,在两极上发生的化学反应如下:
A;PbSO4+2H2O-2e-→PbO2+H2SO4+2H+;
B:
PbSO4+2e-→Pb+SO42-;
可以看出,充电后,A板上的PbO2成为正极,B板上Pb成为负极。
放电时,两极发生的反应如下:
正极:
PbO2+H2SO4+2H+-2e-→PbSO4+2H2O-2e-;
负极:
Pb+SO42-→PbSO4+2e-;
放电时发生反应恰为充电的逆过程。
充电时,最高电动势为2.2V。
放电时,电动势逐渐降低,低到1.8V时必须充电,否则会损坏极板.
充电电池使用时的注意事项
[1]1.仔细阅读电池说明书,使用所推荐的电池,按操作规程操作;
2.检查电器及电池的接触件是否清洁,必要时用湿布擦干净,干燥后按正确极性方向装入;
3.无成人监护时,不要让儿童更换电池,小型电池如AAA应放在儿童不能拿到的地方;
4.不要将新,旧电池或不同型号电池混用,特别是不能将干电池与充电电池混用;
5.不要试图用加热,充电或其它方法使一次电池再生,以免发生危险;
6.不要将充电电池短路,否则会损坏电池,并会发热使电池燃烧。
7.不要加热电池或将电池丢入水中或火中,将电池放入水中会使电池失效,将电池放入火中会使电池破裂,或发生
激烈的化学反应爆裂伤人,或产生一些有害的气体和烟尘等。
8.不要拆卸电池,或试图用尖锐利器穿透电池,因电池内部电解液会伤害皮肤和衣物。
9.用电器使用后应断开电源开关,以免因发热等而起火;
10.应当从长期不使用的用电器具中取出电池,将电池放空后保存。
并每3个月左右取出充放电一次;
11.电池应保存在阴凉,干燥处,避免阳光直射;
12.镍充电器与锂充电器不能混用;
13.不能将电池焊接使用,焊接时产生的高温会损坏电池的内部结构,可能会使电池不能使用,甚至出现危险;
14.不能反向充电,反向充电等同于过放电,过放电会使电池内部发生不良反应并导致电池的严重损坏,生成大量气体,很可能会使充电电池发生化学泄漏。
15.不能将充电电池放在雨水下。
雨水能导电,电池放在雨水下时,很可能会发生短路,使电池因瞬间大电流放电,而发烫,会损坏电池或发生危险。
16.不能将电池贮存在高温或高湿的环境下,电池本身的反应会加剧,故无法向用电器提供足够的容量。
另外,高温高湿下,电池的老化速度也会大大加快,也会腐蚀电子元器件(高温电池除外)。
17.不要将电池正负极插反,否则会导致电池鼓胀或破裂;
18.电池保存时,最好不要与金属物体混放,包在外边的绝缘膜也不要随意撕掉。
充电电池发生异常时如何处理
1.充电器冒烟:
迅速拔出充电器,并取出电池。
充电器冒烟一般是因市电电压过高而烧坏变压器所引起的;
2.电池发烫(严重时外包装会裂开):
迅速取出电池,并用硬质的盒子盖住1小时以防止可能的危险。
电池发烫
一般是因短路电池或电池内部异常引起的,此时应检查充电器电路是否正常,并检测电池电压有无异常(充电电池在充电时的发热是正常现象);
3.电池泄漏:
迅速取出电池,并用硬质的盒子盖住约1小时以防止可能的危险,然后擦干净充电器;
4.充电电池在发生泄漏之后不能再使用;
5.无法充电:
检查充电器和电池。
此时应将产品送供应商售后服务处进行处理,而不应私自拆解充电器和电池。
新买的充电电池充电要8-12小时吗?
不论任何电池都有自我放电的特性,所以当新充电电池到你手中时,这中间可能充电电池已经经过了一段时间的自我放电了。
这就是充电电池内部的化学原料已经历一段时间没有使用,出现“钝化”状态,无法充分发挥化学反应,提供足够的电压。
在这种情况下,第一次使用充电电池时,一定要将充电电池充满,让电压恢复到原有的水平。
事实上,如果你的充电电池长时间没有使用,也一样会产生这种“钝化”现象,而且情况会更严重。
最好能对充电电池进行3次充放电的过程,将有助充电电池的活化作用。
让充电电池内部的化学物质可以充分发挥应有的效果(镍镉电池)。
有时新购买的充电电池,放进充电器的时候,会在还没充饱电之前充电器就停止充电了。
当遇见这种问题的时候,你只要将充电电池移开充电器,然后在放进充电器继续充电。
这对于新充电电池是很正常的现象,不是你购买到不良的充电电池(镍氢、锂离子电池)。
一般来说对充电的时间不能太久,最多12小时就足够,如果一旦过度充电就会对充电电池造成损坏。
如何计算充电时间?
充电时间(小时)=充电电池容量(mAh)/充电电流(mA)*1.5的系数
假如你用1600mAh的充电电池,充电器用400mA的电流充电,则充电时间为:
600/400*1.5=6小时(注意:
这种方法不适用新购买或长期未使用的充电电池)
镍氢充电电池和锂离子充电电池其实也是有记忆效应,使用起来真的不用放电吗?
其实上镍氢充电电池和锂离子充电电池的记忆效应是十分轻微的,并不值得我们去注意它。
(请注意看到这里时,就不要利用充电器的放电功能对镍氢充电电池和锂离子充电电池进行放电动作,尤其是锂离子充电电池,由于本身的材质因数,并不允许电池本身能够承受充电器的强制放电。
如果你硬要对锂离子充电电池进行放电,最终将导致电池损坏。
)另外,你使用需放电的镍镉充电电池,那么建议你,不论使用电池的次数是否频繁,最好每隔两、三个月左右就对镍镉充电电池进行一次充放电,这样可以确保镍镉充电电池的记忆效应对电池的影响减到最低状态。
中国电池行业发展前景
中国电池出口有大幅增长,但同时欧盟绿色壁垒、中国电池出口退税制度取消、原材料上涨、国外企业垄断高端市场等问题制约着中国电池行业发展。
中国已成为全球最大的电池生产国和最大的电池消耗国,但产品更新换代不及时,生产自动化、机械化程度不高,为了适应世界电池业发展的趋势,中国必须致力于太阳能电池和燃料电池等新型电池的研发,大力发展高新技术的电池产品。
电池业是中国的重点产业之一,有着良好发展前景。
二十一世纪的电池具有大容量、高功率、长寿命、无污染、安全可靠轻便的特点,是高科技、高产出、高利润、高创汇产品。
随着信息时代的到来,资讯产业蓬勃发展,在迈入电子、资讯、通讯的“3C”时代后,电子产品朝着“短、小、轻、薄”的趋势发展,作为电子产品不可或缺的电池,其重要性也越来越显著。
充电电池分类与对比
电池的分类有不同的方法其分类方法大体上可分为三大类
第一类:
按电解液种类划分包括:
碱性电池,电解质主要以氢氧化钾水溶液为主的电池,如:
碱性锌锰电池(俗称碱锰电池或碱性电池)、镉镍电池、氢镍电池等;酸性电池,主要以硫酸水溶液为介质,如铅酸蓄电池;中性电池,以盐溶液为介质,如锌锰干电池(有的消费者也称之为酸性电池)、海水激活电池等;有机电解液电池,主要以有机溶液为介质的电池,如锂电池、锂离子电池待。
第二类:
按工作性质和贮存方式划分包括:
一次电池,又称原电池,即不能再充电的电池,如锌锰干电池、锂原电池等;二次电池,即可充电电池,如氢镍电池、锂离子电池、镉镍电池等;蓄电池习惯上指铅酸蓄电池,也是二次电池;燃料电池,即活性材料在电池工作时才连续不断地从外部加入电池,如氢氧燃料电池等;贮备电池,即电池贮存时不直接接触电解液,直到电池使用时,才加入电解液,如镁-氯化银电池又称海水激活电池等。
第三类:
按电池所用正、负有为材料划分包括:
锌系列电池,如锌锰电池、锌银电池等;镍系列电池,如镉镍电池、氢镍电池等;铅系列电池,如铅酸电池等;锂系列电池、锂镁电池;二氧化锰系列电池,如锌锰电池、碱锰电池等;空气(氧气)系列电池,如锌空电池等
锂电池用于手机等用电量少的精密仪器。
镍镉电池用与普通的用电设备。
铅汞电池用于机动车的供电设备
汽车用启动电源
铅酸电池二次电池酸性方型
普通摄像机电池
铅酸电池二次电池酸性方型
火车启动电源、电动车镍镉/镍氢电池二次电池碱性方性、圆柱型
手机电池
镍氢/锂电池二次电池碱性/有机介质方型
手电筒
锌锰电池一次电池酸性/中性/碱性1号/2号/5号
传呼机
锌锰电池一次电池碱性5号/7号
高档模拟相机
锂电池一次电池有机介质圆柱型
镍氢Ni-MH充电电池使用知识问答
1)问:
买来的电池应该是先充电还是先使用?
答:
为防止运输中出现事故,镍氢充电电池一般是不会满电出货的。
但是镍氢电池有自放电的特点,因此出货时会带30%-50%的容量保证电压。
一般出货的电池会保证6个月左右的储存期。
因为电池不满电,客户买到的时候可能已经储存并且自放电了一段时间,因此刚买来的电池如果大放电使用,可能会导致损伤,建议充满后再进行使用。
2)问:
电池贮存在什么样的条件较好?
答:
因为长期贮存会加速电池的自放电和降低反应活性,所以温度在10癈至30癈比较适合长期贮存。
当电池需要贮存一年以上时,要保证至少每一年对电池进行一次充放电,这样可防止电池漏碱和因电池自放电而导致的电池性能下降。
3)问:
长期贮存后电池怎样使用?
答:
当对长期贮存后的电池进行第一次充电时,由于电池内部反应活性的降低会导致电池电压偏高和容量减少。
进行反复多次的小电流充电和放电,容量即可恢复。
4)问:
不同容量的电池组合在一起使用会出现什么问题?
答:
将不同容量或新旧的电池混在一起使用有可能出现漏液,零电压等现象。
这是由于充电过程中,容量差异导致充电时有些电池被过充,有些电池未充满电,放电时有容量高的电池未放完电,而容量低的则被过放。
如此恶性循环,电池受到损害而漏液或低(零)电压。
5)问:
电池使用完后或长期不使用是否可以保存在用电器内?
答:
如果用电器较长时期内不再使用,最好将电池取出并放于低温,干燥的地方,如果不这样,即使用电器被关掉,系统仍会使电池有一个低电流输出,这会缩短电池的使用寿命。
6)问:
什么是过放电对电池性能有何影响?
答:
电池放完内部储存的电量,电压达到一定值后,继续放电就会造成过放电,通常根据放电电流来确定放电截止电压。
0.2C-2C放电一般设定1.0V/支,3C以上为0.8V/支(如电池容量为2000mAH,0.2C=0.2*2000=400mAH),电池过放可能会给电池带来灾难性的后果,特别是大电流过放,或反复过放对电池影响更大。
一般而言,过放电会使电池内压升高,正负极活性物质可逆性受到破坏,即使充电也只能部分恢复,容量也会有明显衰减。
7)问:
什么是过充电对电池性能有何影响?
答:
过充电是指电池经一定充电过程充满电后,再继续充电的行为。
一般情况下,电池的内压不会有明显升高,但如果充电电流过大,或充电时间过长,产生的氧气来不及被消耗,就可能造成内压升高,电池变形,漏液等不良现象。
同时,其电性能也会显著降低。
8)问:
电池使用寿命短的可能原因是什么?
答:
1.充电器或充电电路与电池类型不匹配
调查报告
目前市场上可充电电池的种类很多,有的外形与普通电池相同,可以在多种场合代替普通电池使用;有的则只能配合特定型号的移动电话、数码相机、便携式计算机使用。
为了了解可充电电池与普通电池的异同,我决定对以下三个问题开展调查:
1、常用可充电电池按电极材料和电解液性质可以划分为多少种类?
2、可充电电池在充电时要注意什么?
3、哪些种类的电池对环境有较大污染,哪些则相对干净?
以下是调查结果:
1、常用可充电电池按电极材料和电解液性质可以划分为多少种类?
按电池所用正、负极材料划分,包括:
镍系列电池,如镍镉电池、镍氢电池等;铅系列电池,如铅酸电池等;锂系列电池、锂镁电池。
按电解液种类划分包括:
碱性电池,电解质主要以氢氧化钾水溶液为主的电池,如:
镍镉电池、镍氢电池等;酸性电池,主要以硫酸水溶液为介质,如铅酸蓄电池;中性电池,以盐溶液为介质;有机电解液电池,如锂电池、锂离子电池等。
2、可充电电池在充电时要注意什么?
[镍电池]
1)使用非智能的充电器一定要控制充电时间,充电时间=电池容量除充电器的充电电流乘1.2倍,过度充电会造成电池寿命缩短。
2)镍氢充电电池一使用完最好立即充电,不要等待与其他电池一起充电,放完电的电池存放容易造成电池过放电造成极板短路,造成电池永久损坏。
3)电器长期不用,应将充电电池从电器上取下,将电池充满电,装入电池盒中,并保持每年至少充电一次。
新电池或者长期不用的充电电池,初使用容量不足是正常的,一般的条件下只要经过3-5次循环充放电使用即可恢复容量。
4)在使用充电电池时,建议最好将一对同品牌、同容量、同年终奖的电池用于同一种设备上,并将它们一同充电。
最好不要混用不同品牌和容量的电池。
这是因为市面上大多充电器出于成本和体积的考虑,并不对单个电池独立充电、独立控制的,而是将两个电池串联后再接入同一组充电和控制回路中。
这样串联的两个电池的充电电流和、充电时间都是一样的,一旦串联的两个电池容量不同,或电池内的剩余电量有差异的话,其中容量较小的或剩余电量较多的电池必然先充满电。
这样由于另一支电池尚未充满,充电器将继续对电池组充电,这就必然导致先充
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