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标题: 充电电池的基本常识充电电池的基本常识 [打印本页]

作者: XCBG 时间: 2012-5-7 08:59
标题: 充电电池的基本常识充电电池的基本常识
一.电压：两极间的电位差称为电池的电压。主要有标称（额定）电压、开路电压、充电终止（截止）电压和放电终止
   （截止）电压、实际电压等。电池刚出厂时，正负极之间的电势差称为电池的标称电压。标称电压由极板材料的电极
   电位和内部电解液的浓度决定。当环境温度、使用时间和工作状态变化时，单元电池的输出电压略有变化，此外，电
   池的输出电压与电池的剩余电量也有一定关系。

   常用的电池标称电压有：
                  镍镉镍氢(NiCd/NiMH)：1.2V
   锂离子锂聚合物(Li-ion/Lipo)：3.7V
                  碱性碳性柱式(LR/R_P)：1.5V
   碱性扣式(AG)：                      1.5V
                  锂锰扣式柱式(CR) ：    3.0V
   锂亚硫酰氯(ER) ：                3.6V
                  铅酸蓄电池(VRLA)：    2.0V
   锌空气电池(Zinc)：                1.2V

                  电池刚充满电后的电压称为开路电压；蓄电池充足电时，极板上的活性物质已达到饱和状态，再继续充电，
   电池的电压也不会上升，此时的电压称为充电终止电压。实际测得的电池电压称为实际电压。

                  镍镉电池的充电终止电压为1.75~1.8V;                锂离子电池的充电终止电压为4.25V;
                  镍氢电池的充电终止电压为1.5V;
   锂聚合物电池的充电终止电压4.25V;

                  放电终止电压是指电池放电时允许的最低电压。如果电压低于放电终止电压后电池继续放电,电池两端电压会
   迅速下降，形成深度放电，这样,极板上形成的生成物在正常充电时就不易再恢复，从而影响电池的寿命。放电终止
   电压和放电率有关。放电电流直接影响放电终止电压。在规定的放电终止电压下，放电电流越大，电池的容量越小。

                  镍镉电池的放电终止电压一般在1.0V-1.1V;       锂离子电池的放电终止电压为3.0V
                  镍氢电池的放电终止电压一般规定为1V;          锂聚合物电池的放电终止电压3.0V

   二.电流：蓄电池的充电电流通常用充电速率C表示，C为蓄电池的标称（额定）容量。例如，用2A电流对1Ah电池充
   电，充电速率就是2C；同样地，用2A电流对500mAh电池充电，充电速率就是4C。

   三.容量：电池充足电后，在一定放电条件下,放至规定的终止电压时，电池放出的总容量称为电池的标称(额定)容量。
   电池的容量通常用Ah(安时)表示，1Ah就是能在1A的电流下放电1小时。单元电池内活性物质的数量决定单元电池含有
   的电荷量，而活性物质的含量则由电池使用的材料和体积决定，通常电池体积越大，容量越高。

   四.内阻：电池的内阻决定于极板的电阻和离子流的阻抗。在充放电过程中，极板的电阻是不变的,但是，离子流的阻
   抗将随电解液浓度的变化和带电离子的增减而变化。

   五.分类：
         1.按外观：       分为园柱型、方型、纽扣型、异型、组合型等。
         2.按使用次数：分为一次电池(不能重复使用,如干电池等),二次电池(可以多次充电循环使用,如镍氢锂离子等)。
         3.按材料：       分为镍镉镍氢、锂离子锂聚合物、碱性碳性、锂亚硫酰氯、氧化银、铅酸电池等。

   六.记忆效应：镍氢镍镉电池在使用过程中，如果电量没有全部放完就开始充电，下次再放电时，就不能放出全部电
   量。比如，镍镉电池只放出80%的电量后就开始充电，充足电后，该电池也只能放出80%的电量，这种现象称为镍氢
   镍镉电池的记忆效应。记忆效应可用多次的过放电来消除。

   七.串联/并联：当电池组串联时，电压叠加，容量不变；当电池组并联时，容量叠加，电压不变。

   八.充电过程与充电方法：
               电池的充电过程通常可分为预充电、快速充电、补足充电、涓流充电四个阶段。

               对长期不用的或新电池充电时，一开始就采用快速充电，会影响电池的寿命。因此，这种电池应先用小电流
   充电，使其满足一定的充电条件，这个阶段称为预充电。

               快速充电就是用大电流充电，迅速恢复电池电能。快速充电速率一般在1C以上，快速充时间由电池容量和充
   电速率决定。

               为了避免过充电，一些充电器采用小电流充电。镍氢镍镉电池正常充电时，可以接受C/10或更低的充电速率，
   这样充电时间要10小时以上。采用小电流充电，电池内不会产生过多的气体，电池温度也不会过高。只要电池接到
   充电器上，低速率恒流充电器就能对电池提供很小的涓流充电电流。电池内产生的热量可以自然散去。

               快速充电分恒流充电和脉冲充电两种，恒流充电就是以恒定电流对电流充电，脉冲充电则是首先用脉冲电流对
   电池充电,然后让电池放电，如此循环。电池脉冲的幅值很大、宽度很窄。通常放电脉冲的幅值为充电脉冲的3倍左右
   虽然放电脉冲的幅值与电池容量有关，但是，与充电电流幅值的比值保持不变。

               采用某些快速充电止法时，快速充电终止后,电池并未充足电。为了保证充入100%的电量，还应加入补足充电
   过程。补足充电速率一般不超过0.3C。在补足充电过程中，温度会继续上升，当温度超过规定的极限时,充电器转入
   涓流充电状态。

               存放时,镍氢镍镉电池的电量将按C/30到C/50的放电速率减小,为了补偿电池因自放电而损失的电量，补足充电
   结束后,充电器应自动转入涓流电过程,涓流充电也称为维护充电。根据电池的自放电特性,涓流充电速率一般都很低。
   只要电池接在充电器上并且充电器接通电源，在维护充电状态下，充电器将以某一充电速率给电池补充电荷，这样可
   使电池总处于充足电状态。

   九.镍氢镍镉快速充电终止控制方法：
               从镍氢镍镉电池快速充电特性可以看出，充足电后，电池电压开始下降，电池的温度和内部压力迅速上升，
   为了保证电池充足电又不过充电，经常采用定时控制、电压控制和温度控制等多种方法：
         （1）定时控制：
               采用1.25C充电速率时,电池1h可充足；采用2.5C充电速率时，30min可充足。因此,根据电池的容量和充电电流,
   很容易确定所需的充电时间。这种控制方法最简单，但是由于电池的起始充电状态不完全相同，有的电池充不足，
   有的电池过充电，因此，只有充电速率小于0.3C时，才允许采用这种方法。

         （2）电压控制：
               在电压控制法中，最容易检测的是电池的最高电压。常用的电压控制法有：

               最高电压（Vmax）从充电特性曲线可以看出，电池电压达到最大值时，电池即充足电。充电过程中，当电池
   电压达到规定值后，应立即停止快速充电。这种控制方法的缺点是：电池充足电的最高电压随环境温度、充电速率而
   变，而且电池组中各单体电池的最高充电压也有差别，因此采用这种方法不可能非常准确地判断电池已足充电。

               电压负增量（－ΔV）由于电池电压的负增量与电池组的绝对电压无关，而且不受环境温度和充电速率等因素
   影响，因此可以比较准确地判断电池已充足电。这种控制方法的缺点是：电池电压出现负增量后，电池已经过充电，
   因此电池的温度较高。此外镍氢电池充足电后，电池电压要经过较长时间，才出现负增量，过充电较严重。因此，
   这种控制方法主要适用于镍镉电池。

               电压零增量（0ΔV）镍氢电池充电器中，为了避免等待出现电压负增量的时间过久而损坏电池，通常采用0ΔV
   控制法。这种方法的缺点是：充足电以前，电池电压在某一段时间内可能变化很小，从而造成过早地停止快速充电。
   为此,目前大多数镍氢电池快速充电器都采用高灵敏－0ΔV检测，当电池电压略有降低时，立即停止快速充电。

         （3）温度控制：
               为了避免损坏电池,电池温度过低时不能开始快速充电，电池温度上升到规定数值后，必须立即停止快速充电。
               常用的温度控制方法有：

               最高温度（Tmax）：充电过程中,通常当电池温度达到45℃时，应立即停止快速充电。电池的温度可通过与电池
   装在一起的热敏电阻来检测。这种方法的缺点是热敏电阻的响应时间较长，温度检测有一定滞后，同时，电池的最高
   工作温度与环境温度有关。当环境温度过低时，充足电后，电池的温度也达不到45℃。

               温升（ΔT）：为了消除环境影响,可采用温升控制法。当电池的温升达到规定值后,立即停止快速充电。为了实
   现温升控制，必须用两只热敏电阻，分别检测电池温度和环境温度。

               温度变化率（ΔT/Δt）：镍氢和镍镉电池充足电后,电池温度迅速上升，而且上升速率ΔT/Δt基本相同,当电池温度
   每分钟上升1℃时，应当立即终止快速充电，为了提高检测精度应设法减小热敏电阻非线性的影响。

               最低温度（Tmin）当电池温度低于10℃时，采用大电流快速充电，会影响电池的寿命。在这种情况下，充电器
   应自动转入涓流充电，待电池的温度上升到10℃后，再转入快速充电。

         （4）综合控制：
               上述各种控制方法各有优缺点。为了保证在任何情况下，均能准确可靠地控制电池的充电状态，目前镍氢镍镉
   快速充电器中通常采用包括定时控制、电压控制和温度控制的综合控制法。

   十.锂离子/锂聚合物电池充电方法：
               目前锂电池充电主要是限压限流法，初期恒流(CC)充电，电池接受能力最强，随着充电过程不断进行，极化作
   用加强，温升加剧，电压上升，当荷电达到约70~80%时，电压达到最高充电限制电压，转入恒压(CV)充电阶段。在
   恒压阶段，有称涓流充电，大约花费30%的时间充入10%的电量，电流强度减小，温升不再增加。

               这种过程考虑电池组总电压或平均电压控制，其实总有单体电压较高者，相对组内其它电池已经进入过充电阶
   段。同理，在放电时，在组内就有过放电电池，过充过放对电池的损害都是致命的,不同之处仅在于过充产生大量气
   体、易自燃和爆炸、表象剧烈；过放外观变化和缓、但失效速度却极快，在正常使用中都应严格避免出现。

               对此,就有一种称为并联控制、均衡管理的新的锂电充电方法,能够对每一节电蕊单独进行充放电管理,均衡控制,
   这种动态均衡集中了放电均衡与充电均衡两种均衡的优点，尽管单体电蕊之间初始容量、电压、内阻等有差异，在工
   作中却能保证相对的充放电强度和深度的一致性，渐进达到共同的寿命终点。这种方法对大电流放电特别适用，我公
   司现已研制出对多达20节的串联锂电进行PCB均衡保护，最高放电电流可达100A。

               因此，在给锂电池充电时，一定要使用专用的锂电充电器，特别是要注意与所使用的电蕊的参数要配套，要一
   致，当锂电池组合使用时，一定要给电池组加PCB保护板，才可能避免电蕊豉包,漏液,甚至起火,爆炸，尽可能长地延
   长电池的使用寿命，不过充不过放，增加电池的循环使用次数。

作者: XCBG 时间: 2012-5-7 09:23

希望大家随便聊聊这方面

作者: DIY大叔 时间: 2012-5-7 15:58

一.电压：两极间的电位差称为电池的电压。主要有标称（额定）电压、开路电压、充电终止（截止）电压和放电终止
（截止）电压、实际电压等。电池刚出厂时，正负极之间的电势差称为电池的标称电压。标称电压由极 ...
XCBG 发表于 2012-5-7 08:59

普及的知识都很好！

可惜没有一点铅蓄电池的？

希望楼主继续。。。

作者: XCBG 时间: 2012-5-7 16:22

谢谢大叔我一定会继续努力的刚刚看了下资料感觉这个铅蓄电池介绍的比较好和大家分享下

作者: XCBG 时间: 2012-5-7 16:23
铅蓄电池由正极板群、负极板群、电解液和容器等组成。充电后的正极板是棕褐色的二氧化铅
（PbO2），负极板是灰色的绒状铅（Pb），当两极板放置在浓度为27%～37%的硫酸(H2SO4)水溶液中时，极板的铅和硫酸发生化学反应，二价的铅正离子（Pb2+）转移到电解液中，在负极板上留下两个电子(2e-)。由于正负电荷的引力，铅正离子聚集在负极板的周围，而正极板在电解液中水分子作用下有少量的二氧化铅（PbO2）渗入电解液，其中两价的氧离子和水化合，使二氧化铅分子变成可离解的一种不稳定的物质——氢氧化铅〔Pb（OH）4）。氢氧化铅由4价的铅正离子（Pb4+）和4个氢氧根〔4（OH）-〕组成。4价的铅正离子（Pb4+）留在正极板上，使正极板带正电。由于负极板带负电，因而两极板间就产生了一定的电位差，这就是电池的电动势。当接通外电路，电流即由正极流向负极。在放电过程中，负极板上的电子不断经外电路流向正极板，这时在电解液内部因硫酸分子电离成氢正离子（H+）和硫酸根负离子（SO42-），在离子电场力作用下，两种离子分别向正负极移动，硫酸根负离子到达负极板后与铅正离子结合成硫酸铅(PbSO4)。在正极板上，由于电子自外电路流入，而与4价的铅正离子（Pb4+）化合成2价的铅正离子（Pb2+），并立即与正极板附近的硫酸根负离子结合成硫酸铅附着在正极上。
编辑本段充电放电
　　随着蓄电池的放电，正负极板都受到硫化，同时电解液中的硫酸逐渐减少，而水分增多，从而导致电解液的比重下降在实际使用中，可以通过测定电解液的比重来确定蓄电池的放电程度。在正常使用情况下，铅蓄电池不宜放电过度，否则将使和活性物质混在一起的细小硫酸铅晶体结成较大的体，这不仅增加了极板的电阻，而且在充电时很难使它再还原，直接影响蓄池的容量和寿命。铅蓄电池充电是放电的逆过程。　　铅酸蓄电池充、放电化学反应的原理方程式如下：　　正极：　PbO2 + 2e + SO4 2- + 4H+ == PbSO4 + 2H2O 　　负极：　Pb -2e + SO4 2- == PbSO4 　　总反应：　PbO2 + 2 H2SO4 + Pb == 2 PbSO4 + 2H2O 　　（铅蓄电池在放电时正负极的质量都增大，原因：铅蓄电池放电时，正极极板上有PbSO4附着，质量增加：负极极板上也有PbSO4附着，所以质量也增加。）
编辑本段环境和使用条件
　　（1）避免将电池与金属容器直接接触，应采用防酸和阻热材料，否则会引起冒烟或燃烧。　　　（2）使用指定的充电器在指定的条件下充电，否则可能会引起电池过热、放气、泄露、燃烧或破裂。　（3）不要将电池安装在密封的设备里，否则可能会使设备浦破裂。　　　（4）将电池使用在医护设备中时，请安装主电源外的后备电源，否则主电源失效会引起伤害。　　　（5）将电池放在远离能产生火花设备的地方，否则火花可能会引起电池冒烟或破裂。　　　（6）不要将电池放在热源附近（如变压器），否则会引起电池过热、泄漏、燃烧或破裂。　　　（7）应用中电池数目超过一只时，请确保电池间连接无误，且与充电器或负载连接无误，否则会引起电池破裂、燃烧或电池损害，某些情况下还会伤人。　　　（8）特别注意别让电池砸在脚上。　　　（9）电池的指定使用范围如下。超出此范围可能会引起电池损害。　电池的正常操作范围为：77.F（25℃）　电池放电后（装在设备中）：5.F到122.F(-15℃到50℃)　充电后：32.F到104.F(0℃到40℃）　储存中：5.F到104.F（-15℃到40℃）　　　（10）不要将装在机车上的电池放在高温下、直射阳光中、火炉或火前，否则可能会造成电池泄漏、起火或破裂。　　　（11）不要在充满灰尘的地方使用电池，可能会引起电池短路。在多尘环境中使用电池时，应定期检查电池。
编辑本段安装调试
　　（1）使用带有绝缘套的工具如钳子等。使用不绝缘的工具会造成电池短路、发热或燃烧，损害电池。　（2）不要将电池放置在密闭的房间或近火源的地方，否则可能会由于电池释放的氢气造成爆炸或起火。　（3）不要用稀释剂、汽油、煤油或合成液去清洁电池。使用上述材料会导致电池外壳破裂泄漏或起火。　（4）当处理45伏或更高电压的电池时，要采取安全措施带上绝缘橡皮手套，否则可能会遭到电击。　（5）不要将电池放在可能被水淹的地方。如果电池浸在水中，它可能会燃烧或电击伤人。　　　（6）拆卸电池时请缓慢处理。不要使电池破裂、泄漏。　　　（7）将电池装在设备上时，应尽量将它装在设备的最下面，以便检查、保养和更换。　　　（8）电池充电时不要搬动电池。不要低估电池的重量，不细心的处理可能会对操作者造成伤害。　（9）不要用能产生静电的材料覆盖电池。静电会引发起火或爆炸。　　　（10）在电池端子、连接片上使用绝缘盖，以防电击伤人。　　　（11）电池的安装和维护需要合格的专人进行。不熟练的人进行那样的操作可能会造成危险。
编辑本段使用前注意事项
　　（1）确保在电池和设备之间和周围进行充分的绝缘措施。不充分的绝缘措施可能引起电击、短路发热、冒烟或燃烧。　　　（2）充电应用充电器，直接连在直流电源可能会引起电池泄漏、发热或燃烧。　　　（3）由于自放电，电池容量会缓慢减少。在储存长时间后使用前，请重新对电池充电。
编辑本段优缺点
　　铅蓄电池的优点是放电时电动势较稳定，工作电压平稳、使用温度及使用电流范围宽、能充放电数百个循环、贮存性能好（尤其适于干式荷电贮存）、造价较低，因而应用广泛。缺点是比能量（单位重量所蓄电能）小，十分笨重，对环境腐蚀性强。

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