電池基本常識（培訓資料）

1、電池組裝基本知識培訓教材（1） 鋰電池和鎳氫電池相比較鋰電池由于其體積小、能量密度高、無記憶效應、循環(huán)壽命高、高電壓電池、自放電率低等優(yōu)點在許多方面得到了廣泛應用。但與鎳氫電池相比，能量密度更高的鋰電池在安全方面則顯的更為重要。所以，在鋰電池的使用過程中，合理的保護線路是鋰電池正常、安全工作必不可少的要求。事實上鋰電池有鋰金屬電池、鋰離子電池和鋰聚合物電池之分；其中鋰金屬電池通常作為一次電池，也就是不可充電電池，其放電電流不大，應用也不是很廣泛；目前我們常說的鋰電池實際上是鋰離子電池，也是目前應用最廣泛的鋰電池，在手機、PDA、掌上數碼設備上幾乎都是鋰離子電池的天下；鋰聚合物電池是第三代鋰電池

2、，它的安全性能、能量密度、最大放電電流、對環(huán)境的污染等參數是目前三種鋰電池中最優(yōu)秀的，日后的發(fā)展趨勢當是最好的，而且它的充電管理和保護部分幾乎與現(xiàn)有的鋰離子電池兼容應用起來很方便。在以下文字中以鋰離子電池為例說明保護線路的設計，文字中鋰電池指鋰離子電池。常規(guī)的鋰電池標稱電壓為3.6V或3.7V，充滿電后為4.1V或4.2V。多節(jié)鋰電池可以并聯(lián)或串聯(lián)以獲得更大的容量或更高的電壓。單節(jié)鋰電池的保護線路設計和多節(jié)串聯(lián)的保護線路設計有所不同。先介紹單節(jié)鋰電池保護電路的設計。二、保護功能的實現(xiàn)： 1充電2放電3過充電保護4過放電保護5 過電流6短路保護一次電池和充電電池有什么區(qū)別？ 電池內部的電化學性決

3、定了該類型的電池是否可充，根據它們的電化學成分和電極的結構可知，真正的可充電電池的內部結構之間所發(fā)生反應是可逆的。 理論上，這種可逆性是不會受循環(huán)次數的影響，既然充放電會在電極體積和結構上引起可逆的變化，那么可充電電池的內部設計必須支持這種變化，既然，一次電池僅做一放電，它內結構簡單得多且不需要支持這種變化，因此，不可以將一次電池拿來充電，這種做法很危險也很不經濟，如果需要反復使用，應有盡有選擇真正的循環(huán)次數在1000次左右的充電電池，這種電池也可稱為一次電池或蓄電池。 2、一次電池和二次電池還有其他的區(qū)別嗎？ 另一明顯的區(qū)別就是它們能量和負載能力，以及自放電率，二次電池能量遠比一次電池高，然

4、而他們的負載能力相對要小。 3、可充電便攜式電池的優(yōu)缺點是什么？ 充電電池壽命較長，可循環(huán)1000次以上，雖然價格比干電池貴，但如果經常使用的話，是比較劃算的。充電電池的容量比同規(guī)格的堿錳電池或鋅碳電池低，比如，他們放電較快。 另一缺點是由于他們幾近恒定的放電電壓，很難預測放電何時結束。當放電結束時，電池電壓會突然降低。假如在照相機上使用，突然電池放完了電，就不得不終止。 但另一方面可充電電池能提供的容量比太部分一次電池高。 但Li-ion電池卻可被廣泛地用照相器材中，因為它容量高，能量密度大，以及隨放電深度的增加而逐漸降低的放電電壓。 4、充電電池是怎樣實現(xiàn)它的能量轉換？ 每種電池都具有電化

5、學轉換的能力，即將儲存的化學能直接轉換成電能，就二次電子（也叫蓄電池）而言（另一術語也稱可充電使攜式電池），在放電過程中，是將化學能轉換成電能；而在充電過程中，又將電能重新轉換成化學能。這樣的過程根據電化學系統(tǒng)不同，一般可充放電500次以上，而我司產品li-ion可重復充放電1000次以上。Li-ion是一種新型的可充電便攜式電池。它的額定電壓為3.6V，它的放電電壓會隨放電的深度逐漸衰退，不象其他充電電池一樣，在放電未，電壓突然降低。 5、什么是Li-ion電池？ Li-ion是鋰電池發(fā)展而來。所以在介紹Li-ion之前，先介紹鋰電池。舉例來講，以前照相機里用的扣式電池就屬于鋰電池。鋰電池的

6、正極材料是鋰金屬，負極是碳。當對電池進行充電時，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，達到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。同樣，當對電池進行放電時（即我們使用電池的過程），嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回正極?；卣龢O的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說的電池容量指的就是放電容量。在Li-ion的充放電過程中，鋰離子處于從正極負極正極的運動狀態(tài)。Li-ion就像一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就象運動員一樣在搖椅來回奔跑。所以Li-ion又叫搖椅式電池。 6、Li-ion電池有哪幾部

7、分組成？ （1）電池上下蓋（2）正極活性物質為氧化鋰鈷（3）隔膜一種特殊的復合膜 （4）負極活性物質為碳（5）有機電解液（6）電池殼（分為鋼殼和鋁殼兩種） 7、Li-ion電池有哪些優(yōu)點？哪些缺點？ Li-ion具有以下優(yōu)點： 1）單體電池的工作電壓高達3.6-3.8V： 2）比能量大，目前能達到的實際比能量為100-115Wh/kg和240-253Wh/L（2倍于Nl-Cd，1.5倍于Ni-MH）,未來隨著技術發(fā)展,比能量可高達150Wh/kg和400Wh/L 3）循環(huán)壽命長,一般均可達到500次以上,甚至1000次.對于小電流放電的電器,電池的使用期限將倍增電器的競爭力. 4）安全性能好,

8、無公害,無記憶效應.作為Li-ion前身的鋰電池,因金屬鋰易形成枝晶發(fā)生短路,縮減了其應用領域：Li-ion中不含鎘、鉛、汞等對環(huán)境有污染的元素：部分工藝（如燒結式）的Ni-Cd電池存在的一大弊病為“記憶效應”，嚴重束縛電池的使用，但Li-ion根本不存在這方面的問題。 5）自放電小 室溫下充滿電的Li-ion儲存1個月后的自放電率為10%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni、MH的30-35%。Li-ion也存在著一定的缺點，如： 1）電池成本較高。主要表現(xiàn)在LiCoO2的價格高（Co的資源較?。娊赓|體系提純困難。 2）不能大電流放電。由于有機電解質體系等原因，電池內阻相對其他類

9、電池大。故要求較小的放電電流密度，一般放電電流在0.5C以下，只適合于中小電流的電器使用。 3）需要保護線路控制。 A、過充保護：電池過充將破壞正極結構而影響性能和壽命；同時過充電使電解液分解，內部壓力過高而導致漏液等問題；故必須在4.1V-4.2V的恒壓下充電； B、過放保護：過放會導致活性物質的恢復困難，故也需要有保護線路控制。 11、什么是電池的容量？ 電池的容量有額定容量和實際容量之分。電池的額定量是指設計與制造電池時規(guī)定或保證電池在一定的放電條件下，應該放出最低限度的電量。Li-ion規(guī)定電池在常溫、恒流（1C）恒壓（4.2V）控制的充電條件下充電3h，電池的實際容量是指電池在一定的

10、放電條件下所放出的實際電量，主要受放電倍率和溫度的影響（故嚴格來講，電池容量應指明充放電條件）。容量常見單位有：mAh、Ah=1000mAh）。 12、什么是電池內阻？ 是指電池在工作時，電流流過電池內部所受到的阻力。有歐姆內阻與極化內阻兩部分組成。電池內阻大，會導致電池放電工作電壓降低，放電時間縮短。內阻大小主要受電池的材料、制造工藝、電池結構等因素的影響。是衡量電池性能的一個重要參數。注：一般以充電態(tài)內阻為標準。測量電池的內阻需用專用內阻儀測量，而不能用萬用表歐姆檔測量。 13、什么是開路電壓？ 是指電池在非工作狀態(tài)下即 HYPERLINK t _blank 電路無電流流過時，電池正負極之

11、間的電勢差。一般情況下，Li-ion充滿電后開路電壓為4.1-4.2V左右，放電后開壓為3.0V左右，通過電池的開路電壓，可以判斷電池的荷電狀態(tài)。 14、什么是工作電壓？ 又稱端電壓，是指電池在工作狀態(tài)下即 HYPERLINK t _blank 電路中有電流過時電池正負極之間電勢差。在電池放電工作狀態(tài)下，當電流流過電池內部時，不需克服電池的內阻所造成阻力，故工作電壓總是低于開路電池，充電時則與之相反。Li-ion的放電工作電壓在3.6V左右。 15、什么是放電平臺？ 放電平臺是恒壓充到電壓為4.2V并且電電流小于0.01C時停充電，然后擱置10分鐘，在任何們率的放電電流下下放電至3.6V時的放

12、電時間。是衡量電池好壞的重要標準。 21.什么是分容？ 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。 27目前常見的各種可充電電池之間有什么區(qū)別？ 目前鎳鎘，鎳氫，鋰離子充電電池大量應用于各種便攜式用電設備（如筆記本電腦，攝像機和移動電話等到）中，每種充電電池都具自已獨特的化學性質。鎳鎘和鎳氫電池之間主要差別在于：鎳氫電池能量密度比較高。與相同型號電池對比，鎳氫電池容量是鎳鎘電池的二倍。這意味著在不為用電設備增加額外重量時，使用鎳氫電池能大大地延長設備工作時間。鎳氫電池另一優(yōu)點是；A大大減少了處鎘電池中存在的：“記憶

13、效應”問題，從而使得鎳氫電池可更方便地使用。鎳氫電池比鎳鎘電池更環(huán)保，因為它內部沒有有毒重金屬元素。 Li-ion也已經快速成為便攜設備的標準電源，Li-ion能提供和鎳氫電池一樣的能量，但在重量方面則可減少大約35%，這對于旬攝像機和筆記本電腦之類的用電設備來說是至關重要的。Li-ion完全沒有“記憶效應”和不含有毒物質的優(yōu)點也是使它成為標準電源的重要因素。 一、電池含義： 電池是一種能量轉化與儲存的裝置，它主要通過化學反應將化學能或物理能轉化為電能。電池是一種化學電源，它由兩種不同成分的電化學活性電極分別組成正負極，兩電極浸泡在能提供媒體傳導作用的電解質中，當連接在某一外部載體上時，通過轉

14、換其內部的化學能來提供電能。二、電池的主要結構組成： 電池的主要組成部分為：正極片、負極片、隔膜紙、蓋帽、外殼、絕緣層、電解液。三、電池的類型和品種很多：1.按內部材料來分常見的有： 鋰電池，鎳氫電池，鎳鎘電池，堿性鋅錳電池（即堿性電池），普通鋅錳電池，碳性電池，。（價格也不一樣）2.按可充電方式來分：(1)一次性電池. 常見有碳性電池, 堿性電池，普通鋅錳電池(2)二次性電池. 常見有鋰電池，鎳氫電池，鎳鎘電池3.按形狀來分：有方型，圓柱體型，鈕扣型4.按電壓來分：常見有一節(jié)為1.5V，一節(jié)為1.2V，一節(jié)為3.6V，一節(jié)為9V什么是IEC標準？ ，IEC標準即國際電工委員會（Interna

15、tional Electrical Commission），是由各國電工委員會組成的世界性標準化組織，其目的是為了促進世界電工電子領域的標準化。其中關于鎳鎘電池的標準為IEC60285，關于鎳氫電池的標準是IEC61436，鋰離子電池的標準是IEC61960，一般電池行業(yè)依據的是SANYO或Panasonic公司的標準。 電池常用標準有哪些？ 電池常用IEC標準有： 鎳鎘電池的標準為IEC602851999; 鎳氫電池的標準為IEC614361998.1; 鋰電池的標準為 IEC619602000.11。 電池常用國家標準有： 鎳鎘電池的標準為GB/T 11013_1996，GB/T 1828

16、9_2000; 鎳氫電池的標準為GB/T 15100_1994，GB/T 18288_2000; 鋰電池的標準為 GB/T 10077_1998，YD/T 998_1999， GB/T 18287_2000。 另外電池常用標準也有日本工業(yè)標準JIS C 關于電池的標準 及SANYO和PANASONIC公司制定的關于電池企業(yè)標準。 就公司產品我們手機鋰電池由哪些部分組成及各部分的功能是什么? 手機鋰電池主要由塑膠殼上下蓋、.鋰電芯、保護線路板(PCB)和可恢復保險絲（polyswitch）組成。有的廠家還配置了NTC、識別電阻、震動馬達或充電電路等元件。 各部分功能如下： (1) 鋰電芯：提供可

17、充放電源。 (2) 保護線路板(PCB)：防止電池過充過放短路。 (3) 可恢復保險絲(PTC)： 正熱敏電阻起到高溫保護作用同時又是保護線路板失效后的二重保護。 (4) 可恢復保險絲(NTC)： 負熱敏電阻,感應電池內部溫度起到低溫保護作用。 (5) 識別電阻：識別原裝電池非原裝電池不能使用。 電池的包裝材料有哪些? (1) 不干介子紙(如纖維紙雙面膠) (2) PVC膜商標管 (3) 連接片(不銹鋼片、純鎳片、鍍鎳鋼片 ) (4) 引出片(不銹鋼片-易于焊錫、純鎳片-點焊牢) (5) 插頭類 (6) 保護元器件類(如溫控開關過流保護器限流電阻) (7) 紙箱紙盒 (8) 塑料殼類 電池包裝

18、組合及設計的目的是什么? (1) 美觀品牌印字商標的設計 (2) 電池電壓的限制(要獲得較高電壓需串聯(lián)多只電池) (3) 保護電池,防止短路,延長電池使用壽命 (4) 尺寸的限制 (5) 便于運輸(如紙箱.紙盒的設計等) (6) 特殊功能的設計(如防水、特殊外型設計等) 電池對環(huán)境有什么影響？ 現(xiàn)今幾乎所有電池均不含汞，但重金屬仍然是汞電池，可充電鎳鎘電池，鉛酸電池的必要組成部分。如果處置不當，且數量較多的話，這些重金屬將對環(huán)境產生有害的影響。目前，國際上已有專門機構回收氧化錳鎳鎘和鉛酸電池。例如非盈利機構RBRC公司 HYPERLINK t _blank 。 海太陽一直致力于生產環(huán)保電池（鎳

19、氫，鋰離子）來代替鎳鎘電池。 環(huán)境溫度對電池性能有何影響？ 在所有的環(huán)境因素中，溫度對電池的充放電性能影響最大，在電極/電解液界面上的電化學反應與環(huán)境溫度有關，電極/電解液界面被視為電池的心臟。如果溫度下降，電極的反應率也下降，假設電池電壓保持恒定，放電電流降低，電池的功率輸出也會下降。如果溫度上升則相反，即電池輸出功率會上升，溫度也影響電解液的傳送速度溫度上升則加快，傳送溫度下降，傳送減慢，電池充放電性能也會受到影響。但溫度太高，超過45，會破壞電池內的化學平衡，導致副反應。 鎳鎘鎳氫電池的放電效率在低溫會有顯著的降低（如低于-15），而在-20時，堿液達到起凝固點，電池充電速度也將大大降低

20、。在低溫充電低于0會增大電池內壓并可能使安全閥開啟。為了有效充電，環(huán)境溫度范圍應在5-30之間，一般充電效率會隨溫度的升高而升高，但當溫度升到45以上，高溫下充電電池材料的性能會退化，電池的循環(huán)壽命也將大大縮短。 充電的控制方法有哪些？ 為了防止電池過充，需要對充電終點進行控制，當電池充滿時，會有一些特別的信息可利用來判斷充電是否達到終點。一般有以下六種方法來防止電池被過充： （1） 峰值電壓控制:通過檢測電池的峰值電壓來判斷充電的終點 （2） dT/dt控制:通過檢測電池峰值溫度變化率來判斷充電的終點 （3） T控制:電池充滿電時溫度與環(huán)境溫度之差會達到最大 （4） -V控制:當電池充滿電達

21、到一峰值電壓后，電壓會下降一定的值 （5） 計時控制:通過設置一定的充電時間來控制充電終點，一般設定要充進130%標稱容量所需的時間來控制 （6） TCO控制：考慮電池的安全和特性應當避免高溫(高溫電池除外)充電，因此當電池溫度升高60時應當停止充電。 什么是過充電對電池性能有何影響？ 過充電是指電池經一定充電過程充滿電后，再繼續(xù)充電的行為，對Ni-Cd電池，過充電產生如下反應： 正極：4OH- - 4e 2H2O + O2 負極：2Cd + O2 2CdO 由于在設計時，負極容量比正極容量要高，因此，正極產生的氧氣透過隔膜紙與負極產生的鎘復合。故一般情況下，電池的內壓不會有明顯升高，但如果充

22、電電流過大，或充電時間過長，產生的氧氣來不及被消耗，就可能造成內壓升高，電池變形，漏液等不良現(xiàn)象。同時，其電性能也會顯著降低。 什么是過放電對電池性能有何影響？ 電池放完內部儲存的電量，電壓達到一定值后，繼續(xù)放電就會造成過放電，通常根據放電電流來確定放電截止電壓。0.2C-2C放電一般設定1.0V/支，3C以上如5C或10C放電設定為0.8V/支，電池過放可能會給電池帶來災難性的后果，特別是大電流過放，或反復過放對電池影響更大。一般而言，過放電會使電池內壓升高，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。 電池電池組放電時間短的可能原因有哪些？ （1） 電池未被充

23、滿電，如充電時間不夠，充電效率較低等 （2） 放電電流過大，致使放電效率降低從而使放電時間縮短 （3） 電池放電時環(huán)境溫度過低，放電效率下降 電池使用壽命短的可能原因是什么? （1） 充電器或充電電路與電池類型不匹配 （2） 過充，過放 （3） 電池類型與用電器要求不一致 不同容量的電池組合在一起使用會出現(xiàn)什么問題? 如果將不同容量或新舊電池混在一起使用，有可能出現(xiàn)漏液，零電壓等現(xiàn)象。這是由于充電過程中，容量差異導致充電時有些電池被過充，有些電池未充滿電，放電時有容量高的電池未放完電，而容量低的則被過放。如此惡性循環(huán)，電池受到損害而漏液或低（零）電壓。 電池使用完后或長期不使用是否可以保存在用

24、電器內？ 如果用電器較長時期內不再使用，最好將電池取出并放于低溫，干燥的地方，如果不這樣，即使用電器被關掉，系統(tǒng)仍會使電池有一個低電流輸出，這會縮短電池的使用壽命。 每次使用完后無繩電話都應放回機座嗎？ 按照慣例及無繩電話的設計，每次使用后都應放回機座上。這樣可以激活電池，補充放掉的容量及有于自放電的容量損失。不過我們建議間或將電池完全放電，以便恢復電池的初始容量及放電性能。當然如果長期不使用電話，最好還是要將無繩電話取下來，避免電池長期被過充電。另外，由于無繩電話即使在關機后，系統(tǒng)仍有一小電流在放電，因此，長期不用時應拆下電池，使其置于開路，使用時再充電。 電池儲存在什么樣的條件較好？ 根據

25、IEC標準規(guī)定，電池應在溫度為205，濕度為（6520）%的條件下儲存。一般而言，電池儲存溫度越高，容量的剩余率越低。反之，也是一樣。冰箱溫度在0-10時儲存電池的最好地方。尤其是對一次電池，而二次電池即使儲存后損失了容量，但只要重新充放電幾次既可恢復。 電池能儲存多久？ 就理論上講，電池儲存時總有能量損失。電池本身固有的電化學結構決定了電池容量不可避免地要損失，主要是由于自放電造成的。通常自放電大小與正極材料在電解液中的溶解性和它受熱后的不穩(wěn)定性（易自我分解）有關?？沙潆婋姵氐淖苑烹娺h比一次電池高。而且電池類型不同，電池每月的自放電率也不一樣。一般在10-35%變動。一次電池的自放電明顯要低

26、得多，在室溫下每年不超過2%，儲存過程中與自放電伴隨的是電池內阻上升，這會造成電池負荷力的降低，而在放電電流較大的情況下，能量的損失變化非常明顯，下表列出了正常儲存條件下自放電的近似值： 類型 自放電 堿錳MnO2/Zn圓形電池 2% 鋅碳MnO2/Zn圓形電池 4% 鋰離子鋰MnO2圓形電池和紐扣電池約 1% 鎳鎘/鎳氫電池 35% 什么是短路？對電池性能有何影響？ 電池外兩端連接在任何導體上都會造成外部短路。 電池類型不同，短路有可能帶來不同程度的后果。如：電解液溫度升，內部氣壓升高，等氣壓值如果超過電池蓋帽耐壓值，電池將漏液。這種情況嚴重損壞電池。如果安全閥失效，甚至會引起爆炸。因此切勿

27、將電池外部短路。 什么是記憶效應？怎樣消除記憶效應？ 記憶效應是針對鎳鎘電池而言的，由于傳統(tǒng)工藝中負極為燒結式，鎘晶粒較粗，如果鎳鎘電池在它們被完全放電之前就重新充電，鎘晶粒容易聚集成塊而使電池放電時形成次級放電平臺。電池會儲存這一放電平臺并在下次循環(huán)中將其作為放電的終點，盡管電池本身的容量可以使電池放電到更低的平臺上。在以后的放電過程中電池將只記得這一低容量。同樣在每一次使用中，任何一次不完全的放電都將加深這一效應，使電池的容量變得更低。 要消除這種效應，有兩種方法，一是采用小電流深度放電（如用0.1C放至0V）;一是采用大電流充放電（如1C）幾次。 電池出現(xiàn)零電壓或低電壓的可能原因是什么？ （1）電池遭受外部短路，過充或反充(強制過放) （2）電池受高倍率大電流連續(xù)過充，導致電池極芯膨脹，正極直接接觸短路 （3）電池內部短路或微短路，如：正負極片有毛刺穿透隔膜紙接觸短