裝備知識:關於充電電池的一些相關知識

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導讀戶外出行當中,諸如相機、手機、GPS和手電等設備必不可少。供電和電池當然就成了一個不可忽略的問題,而充電電池更是被廣泛運用。下面小編就為大家來普及一下關於電池方面的知識。溫度特性:由於充電電池在電解液體和電極片中的遷移速率與溫度密切相關,因此溫度的上下波動會顯著的影響充電電池的技術性能。儲藏溫度:一般情況下,電池由於內部有液體,在低溫 ...

戶外出行當中,諸如相機、手機、GPS和手電等設備必不可少。供電和電池當然就成了一個不可忽略的問題,而充電電池更是被廣泛運用。下面小編就為大家來普及一下關於電池方面的知識。

溫度特性:由於充電電池在電解液體和電極片中的遷移速率與溫度密切相關,因此溫度的上下波動會顯著的影響充電電池的技術性能。

儲藏溫度:一般情況下,電池由於內部有液體,在低溫情況下長期儲藏會破壞電池內部化學物質,所以建議有條件的情況下,儲藏溫度不要低於-20℃;而過高的溫度也使電池無法達到其額定容量,一般儲藏溫度不要高於40℃。充電電池的正常儲藏溫度為-20℃~+65℃,當溫度降到低於-20℃時,電池中的電解液會凝固,電池的內阻會變得無窮大,電池將無法使用。當溫度超過+65℃時,電解液會發生副反應而產生大量的氣體,電極片中的樹酯粘接劑也會發生變質,從而導致整個電池逐漸老化和衰退,甚至在短期在失效。

充電溫度:一般情況下,充電溫度在0℃~45℃。

放電溫度:一般情況下,放電溫度在-20℃~65℃;但在一些特殊情況下,可采用低溫電池和耐高溫電池。

電池組在出廠前一般經過放電處理,以防止運輸途中由於震蕩或其它原因造成短路,通常新電池不帶電或只含20%左右的電量。

新電池或長期未使用的電池由於活性物質可能未能完全激活,使用前一般需經過兩三個循環的小電流(0.1C)充放電處理,才能達到標稱容量。

長期不使用的電池應采用荷電狀態儲藏,一般可預充50%~100%的電量後儲藏,每隔三個月建議對電池充電一次,以恢復到飽和容量。

電池使用注意事項:

不要焚燒或拆解電池,其中的化學物質有腐蝕性,會傷害皮膚和眼睛。

不要拉扯電池的引線或插頭,防止損傷焊點和連接部位。

不同型號的電池不可混用。

不同型號的電池上焊接,需用連接片等進行焊接。

初次使用前用小電流充滿電。

不可並聯充電,否則會產生不規則充電電流。

不可反向使用電池或使之短路。

電池充分放電後,應延長充電時間以達到飽和電量。

請將電池存放於陰涼通風干燥、溫度不高於45℃的環境中。

在電池充滿電或半滿的情況下,不要將大量的電池密集存放。

不要和酸性氣體接觸,避免靠近火源。

一次電池:指無法進行充電,僅能放電的電池,但一次電池容量一般大於同等規格充電電池,如鋅錳、堿性干電池,鋰扣電池,鋰亞電池等。

二次電池:指可反復充電再循環的電池,如鉛酸、鎳鎘、鎳氫、鋰離子、鋰聚合物、燃料、鋅、鋁、鎂空氣電池等。

額定容量:指電池在充滿電後,空載狀態下放電至截止電壓時,所能釋放出的電能量,一般以mAh或Ah(1Ah=1000mAh)符號來表示。但如果電池使用時連接負載及長期使用後,電池釋放的電量會下降。容量由於充放電是在一定的C-倍率條件下進行的,因此電池的容量與C-倍率直接相關。通常情況下電池的標稱容量是指0.2C條件下測試得到的電容量。C-倍率越大,電池的放電率越校充電容量(Ah或者mAh)=充電電流×充電時間,放電容量(Ah或者mAh)=放電電流×放電時間。一般而言,0.2C電流放電基本能夠達到95%~100%放電率,而1C電流放電只能能夠達到90%放電率左右,由於充電受電池原材料本身特性影響,相應需要多充一部分時間,大致是同等電流放電時間的120~160%,例如,NI-MHAA1800mAh,以0.2C(360mA)充電約需6~8小時,而以0.2C(360mA)放電約可以達到5小時。

額定電壓:指電池正負極材料因化學反應而造成的電位差,由此產生的電壓值。不同電池由於正負極材料不同,產生的電壓是不一樣的,如鉛酸:2V/節,鎳鎘、鎳氫:1.2V/節,鋰離子電池:3.6V/節。另外,電池電壓會隨著充電的過程而不斷上升至某一值,會隨著放電的過程而不斷下降至某一值。

開路電壓:指電池在沒有連接外電路或者外負載時的電壓。開路電壓與電池的剩余能量有一定的聯系,因此,手機的電池顯示器是利用這種關系而制造。
內阻:指電池內部由化學材料自動生成的阻抗,一般而言,內阻越小,電池的充放電性能越好。電池內阻是一個非常復雜而又非常重要的特性,又稱為電池阻抗,包含直流電阻和交流電阻。影響電池內阻的因素有:①電解質的成份;②正負電極片中的成份配方,例如導電碳粉的含量;③正負電極片的幾何面積以及比表面積;④金屬基片(銅箔和鋁箔);⑤電解液與正負電極片界面狀態;⑥溫度;⑦充電狀態(電池的開路電壓);⑧測量頻率高低;⑨電池的內部結構設計。

C:用來表示電池充放電時電流大小的比率,即倍率。如1200mAh的電池,0.2C表示240mA(1200mAh的0.2倍率),1C表示1200mA(1200mAh的1倍率)。充放電效率充放電效率也與C(倍率)相關,在0.2C條件下,聚合物鋰電池的充放電效率應該在99.8%。充放電效率=放電容量/充電容量×100%

放電截止電壓:指電池充滿電後進行放電,放完電時達到的電壓(若繼續放電則為過度放電,對電池的壽命和性能有極大的損傷),一般而言,鉛酸電池:1.8V/節,鎳鎘、鎳氫:1.0V/節,鋰離子電池:2.75V/節。

開路電壓:指電池在無負載的情況下,電池正負極之間的電壓。

放電深度:與電池額定容量比較,放電量的比率。

過充(放)電:指超過電池規定的充(放)電狀態,若繼續充(放)電可能造成電池漏液或劣化。

能量密度:指單位體積或單位質量所釋放的能量,一般用體積能量密度(wh/l)和質量能量密度(wh/kg)表示。

自放電:電池充滿電之後,在與外電路沒有接觸和常溫放置的條件下,其電容量會自然衰減。在儲存過程中,電池蓄電容量會逐漸下降,其減少的容量與額定容量的比例,稱為自放電率(鎳鎘、鎳氫電池與鋰離子電池相比,自放電率較大)。通常,環境溫度對其影響較大,過高溫度會加速電池的自放電。電池容量衰減(自放電率)的表達方法和單位為:%/月。鎳鎘、鎳氫電池的自放電率為20-25%/月,鋰電池的自放電率為2-5%/月。

循環壽命:二次電池經歷一次充放電稱為一個周期或一次循環。在一定的放電制度下,電池容量降至規定值之前,電池所經受的循環次數稱為循環壽命。二次電池在反復充放電的使用下,電池容量會逐漸下降,一般以電池的額定容量為標准,當電池容量降至其60%或80%時的充放電次數稱為循環壽命。

記憶效應:電池的記憶效應是指為完全放電的電池,在下一次充電時所能充電的百分比。為了消除電池的記憶效應,在下半時充電之前,必須先完全放電,然後再充電。只有這樣操作,才能百分之百的充滿電池。電池的記憶效應給電池的快速充電帶來了不便。鎳鎘電池在沒有放完電的情況下進行充電,容量可能無法回到原有標准,但可以通過深度放電後大電流充電,容量可能會回復。鎳氫、鋰電池均無記憶效應。

鋰離子電池的單體放電電壓平台較高,為3.6V,為一般電池如鎳氫、鎳鎘的3倍。故非常適用於需要高放電電壓平台的場合,因放電電壓較高,故體積也可以縮小很多。鋰離子電池的放電電壓範圍一般為2.5~4.2V/單體。

鋰離子電池對使用條件的要求也比較特殊,它要求將電壓控制在2.5~4.2V/單體。如果使用時電壓太低,會降低電池的使用壽命,充電時電壓過高可能會引起爆裂。所以鋰離子電池不能單獨使用,必須配上電子保護線路以保證它工作在允許的範圍之內,這樣才能保證鋰離子電池的安全性並有效的延長使用壽命。由於鋰離子電池的特殊性,它對充電器的要求也相當高,鋰離子電池最理想的充電方式為恆流恆壓方式,先以恆流充電至4.2V/單體,然後轉為恆壓充電。當電流小到一定程度後充電結束。鋰離子電池對充電器的電壓精度要求較高。電壓少於額定(4.2V)0.1V就會導致充電不足,約少充15%左右的電量。電壓超過額定(4.2V)0.1V又會引起過充,影響電池的使用壽命。還有鋰離子電池的充電電流不能過大,要與電池容量想匹配。所以鋰離子電池充電器必須是針對它的特性開發的專用的充電器,而不能與別的電池充電器通用。

編輯:兆璽


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