充电电池简介 电池的主要性能指标

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充电电池简介 电池的主要性能指标 [复制链接]

1.安全性能
影响最大的是爆炸和漏液，主要与电池的内压、结构和工艺设计有关（比如安全阀失效、锂离子电池没有保护电路等）。  
2.容量
按照IEC标准和国标规定，镍氢和镍镉电池是指在25±5℃的条件下，以0.1C充电16小时，以0.2C放电至1.0V时放出的容量。
锂离子电池是指在常温的条件下，以恒流(1C)、恒压（4.2V）充电3小时，以0.2C放电至2.75V时放出的容量。
容量单位：安时（Ah）或毫安时（mAh）  
3.内阻
是指电流流过电池内部所受到的阻力。充电电池的内阻很小，一般要用专门仪器测试。充电态内阻和放电态内阻有差异，放电态内阻稍大，而且不太稳定。内阻越大，消耗的能量越大，充电发热越大。随着电池使用次数的增多，电解液消耗及活性物质减少，内阻会增大，质量越差，内阻增大越快。  
4.循环寿命
电池可重复充放电的次数。寿命与容量成反比，与充放电条件密切相关，一般充电电流越大，寿命越短。  
5.荷电保持能力
指自放电率。与电池材料、生产工艺和储存条件有关，一般温度越高，自放电率越高。
6.大电流放电能力
主要与电池材料、生产工艺有关，一般用于动力电池。  
充电电池的典型结构  
1.正极板  
2.负极板  
3.隔膜  
4.电解液
5.钢壳/塑胶外壳  
充电电池的可靠性测试项目  
1.循环寿命  
2.不同倍率放电特性  
3.不同温度放电特性  
4.充电特性  
5.自放电特性
6.不同温度自放电特性  
7.储存特性  
8.过放电特性  
9.不同温度内阻特性  
10. 高温测试  
11. 温度循环测试  
12. 跌落测试  
13. 振动测试  
14. 容量分布测试  
15. 内阻分布测试  
16. 静态放电测试ESD  
电池常用标准  
镍镉电池:  
IEC60285-1999,GB/T11013-1996,GB/T18289-2000  
镍氢电池:  
IEC61436-1998.1/GB/T15100-1994/GB/T18288-2000  
锂离子电池:
GB/T10077-1998/GB/T18287-2000或者SANYO或松下标准  
镍氢电池  

优点 1.比能量密度高：是镍镉电池的1.5-2倍多。  

2.环保  


3.无记忆效应  


4.循环寿命长：在正确使用条件下可循环使用500次以上。  


缺点  


1.自放电率高：满电常温下存储自放电率30～35％  


2.高温性能差  


3.在过充和过放时会排出气体

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镍氢电池工作原理  


镍氢电池的正极主要成分为氢氧化镍Ni(OH)2，负极主要为无污染物质贮氢合金粉（M），电解液是氢氧化钾的水溶液。


镍氢电池设计时，容量实际上是由正极限制的，负极容量设计过剩，以保证过充电时候，正极产生的氧气可以到负极反应，电池的内压不会有明显升高。  



镍氢电池的充电方式  

　　充电是将充电电池恢复其原始容量的过程，为使电池达到长期使用的目的，必须通过适当的充电方法充电，目前较好的方式是-△V值控制充电，此外还可以采用其它的控制方法。  



1. 应在环境温度10～30℃下充电，此时充电效率最佳。环境温度低于0℃时，电池内气体吸收反应不充分，造成电池内压升高，激活安全阀，使电池泄漏，性能恶化。而环境温度高于40℃时，充电效率会下降。这会使电池性能恶化，发生泄漏。  



2. -△V值：5-10mV/只，充电过程中，如果电压从其峰值下落5到10mV则终止充电，充电转为涓流。  



3. dT/dt值：0.8～1℃/min，用热敏电阻或温度传感器探测电池温度，单位时间内电池温度上升达到预设值时，终止充电并转为涓流。  



4. TCO：电池充电最高温度，D型、F型、2/3M型及M型电池为48℃，其他电池为50℃，如果充电过程中电池过热会对电池寿命及其他性能造成影响，为此，当电池温度达到预设值，终止充电并转为涓流充电。-△V检测线路在开始充电后一定时间内启动，但在此时间内dT/dt 可以启动。  



5. 初始延时：10分钟，防止-△V检测线路在开始充电后一定时间内启动。因为，镍氢电池在放置较长时间或过放后充电电压会有波动（假-△V），此时延时的设定是为防止此假-△V误触发使充电终止。  



6. 涓流充电电流：1/30～1/20C，如果涓流充电电流过大，电池温升会增加，造成电池性能降低。  



7. 充电总时间：10～20小时（视充电电流的大小），即使是涓流充电，长时间过充也会造成电池性能恶化，为防止涓流或其他充电下过充，建议设立一个保护性的总充电时间控制。  



8. 要坚决避免反极充电。反极充电会造成电池内压升高，激活安全阀，使电池泄漏，性能恶化，甚至电池会破裂。  



9. 不要将电池反极充电或大电流过充，否则会造成气体快速产生，使电池内压增加，电池鼓胀或破裂。  



镍氢电池的放电注意事项  



1.镍氢电池的放电终止电压非常关键，必须在1.0～1.1V之间，超过了这个终止电压可能有过放的危险，过放会造成排气，对电池损害很大。  



2.放电时环境温度应在-10～45℃度，超过此范围，放电容量会严重下降，长期在高低温环境下工作，容量会衰减很快。  



3.放电电流影响放电效率。在放电电流为0.1 C～2 C之间放电效率最佳。  



4.过放电会损害电池特性，放电时要有过放保护。

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储存  



1.将电池储存在干燥、无腐蚀性气体、温度在-20～35℃之间的地方。  



2.长期储存会加速电池自放电和活性物质钝化，电池电压和容量会下降重复几次充放电循环后，电池可恢复原有性能，所以要定期充电。  



电池寿命  



电池使用后期，电池内阻增加，还有可能发生内部短路。充电器和充电电路应考虑电池使用末期电池失效发热的安全问题。  



焊接  



不要将任何东西直接焊接在电池上。这可能会损坏电池内部的安全阀，破坏电池的安全性。  



设备上安装（密闭的电池盒）  



应避免设计使用密闭的电池盒，在一些情况下，电池有气体放出，如有点火源出现，可能有电池破裂的危险。  



组合电池的注意事项  



1. 组合数量不要超过6个，只能串联使用。  



2. 要严格控制放电电压，一般终止电压在1.1V（指单体电池电压）。  



3. 要严格控制充电，不能过充，要用-△V控制。

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简介 锂离子电池的正极活性材料是钴酸锂（LiCoO2--氧化钴锂），负极活性材料是碳材。电池通过正极的锂离子在负极的键入与迁出实现电池的充放电过程。锂离子电池有各种形状（圆柱形、长方形等）以适合不同产品的需要，其容量一般有几百毫安时到几安时。另外，可以将几个锂离子电池串联在一起，并与电池保护器封装在一起组成电池组。  

优点  


1. 单体电压高：3.6～3.8V，充满电时的电压（终止充电电压）一般为4.2V，终止放电电压不低于2.5V。  


2. 比能量大：100～135Wh/kg，是镍氢的1.5倍，镍镉2倍。  


3. 循环寿命长：一般500次，甚至1000次。  


4. 安全，无公害，无记忆，无污染。  


5. 自放电低：室温下满电存储1个月的自放电率约10％左右（镍镉25～30％，镍氢30～35％）。  


6. 温度范围广：－20～+60℃  


缺点  


1. 成本高：LiCoO2价格高（几十万元/吨）。  


2. 不能大电流放电，内阻相对较大，一般在0.5C以下放电。例如，一种容量为3Ah的锂离子电池，在0.75A（0.25C）电流放电时，工作时间为4小时；若以2A（0.67C）电流放电时，工作时间为1.25小时（相当于2.5Ah了）；若以3A（1C）电流放电，工作时间仅为为0.6小时（相当于1.8Ah了）。  


3. 需要保护电路控制。如果锂离子电池在使用过程中电压已降到2.5V后还继续使用，则称为过放电（或过放），对电池有损害。 放电曲线  

充电 锂离子电池充电的需求有：（1）过充保护——终止充电电压精度在额定值的1%之内（过压充电可能对锂离子电池造成永久性损坏）。（2）锂离子电池的充电率（充电电流）应根据电池生产厂的建议选用。虽然某些电池充电率可达2C（C为电池的容量），但常用的充电率为（0.5～1.0）C。（3）如果充电电流过大会产生温度过高，不仅会损坏电池并可能引起爆炸。因此在大电流充电时，需要对电池进行温度检测，并且在超过设定充电温度时能停止充电以保证安全。（4）充电器电路中有设定的限流电阻，保证充电电流不超过设定的限制电流。  

----完善的充电器可对过放的电池进行挽救修复，即在充电前进行预处理。充电前检测电池的电压：若电池电压大于2.5V，则按正常方式充电；若电池电压低于2.5V，则用小电流（约1/10C的电流）充电，充到2.5V后再按正常方式充电。这种预充电的方式称为预处理。  


---- 目前的充电器常采用三段充电法，即预处理、恒流充电（快充）、恒压充电（充满）。开始以设定的恒流充电，电池电压以较高的斜率增长，在充电过程中斜率逐步降低，充到接近4.2V时，恒流充电阶段结束。接着以4.2V恒压充电，在恒压阶段充电时，电压几乎不变（或稍有增加），充电电流不断下降。当充电电流下降到1/10C时，表示电池已充满，终止充电。有的充电器在充电电流降到某一值时，启动定时器，经一段定时后，结束充电。