电池基础知识教材.doc

研發部鋰高分子專案新進人員基礎教材電池相關的名詞解釋電池詞彙1. 一次电池(Primary battery): 电池仅能放电,当电池电力用謦时,无法再充电的电池.市售的碱性电池,锰干电池,水银电池等,皆属一次电池. 2. 二次电池(Rechargeable battery): 电池电力用完后,可经由充电重复使用之电池,如:铅酸,镍氢,锂离子电池等. 3. 额定容量(Nominal Capacity): 一般电池的蓄电量,会以mAH-毫安小时或AH-安培小时来表示,二次电池一般都会以此方式来表示电池的容量。当电池充饱电后,放电至截止电压时,所能取出之电量,就是此电池的容量。一次电池之容量,因与使用的负载有很大的关系,所以通常不加以标示. 4. 额定电压(Nominal Voltage): 电池正负极材料,因化学反应,所造成之电位差高低,利用此关系,所产生的电压,称为额定电压.不同的正负极材料,产生的电压不同,如: 铅酸电池-2V/cell, 镍氢电池1.2V/cell, 锂离子电池3.6V/cell. 5. 内阻: 电池为许多化学材料组成, 其都有一定的阻抗,电池的高低内阻往往影响充放电的特性. 6. 正极(Positive Electrode): 符号为 ,电位较负极高. 7. 负极(Negative Electrode): 符号为 - ,电位较正极高. 8. 电解质(Electrolyte): 当正负极间引起化学反应时, 可使离子移动之离子导电体, 而不是电子导电体, 主要在传递整个电化学反应离子的传导工作. 9. 隔离膜(Separator): 置于正负极板中, 为一微孔性及多孔性之薄膜, 材质以PP,PE为主,主要在隔离正负极板,防止电路,可使离子通过,并具保持电解液的功能. 10. C-rate: 用来表示电池充放电时电流大小的比率单位. 如: 容量1600mAh的电池, 0.2C 代表以320mA的电流来进行充电或放电, 1C代表以1600mA. 此比率单位C-rate 对于二次电池是重要的观念. 11. 放电截止电压(Cut-off discharge voltage): 电池在放电试验时, 到达终点的电压. 一般Ni-MH电池设定为1.0V,Li-ion电池设定在3.0V或2.7V. 12. 开路电压(Open circuit voltage, OCV): 指电池在无负载的情况下, 电池正负极之间的电压. 13. 过放电(Over discharge): 超过电池放电截止电压值, 若继续放电则可能造成电池漏液或劣化. 14. 放电深度(Depth of discharge, DOD): 与电池额定容量比较, 放电电量的比率. 15. 过充电(Over charge): 电池到达饱充状态后, 再继续充电的程度大小, 过度充电可能会使电池劣化. 16. 能量密度(Energy density): 表示方法有两种, 一为体积能量密度(Wh/l), 另一为重量能量密度(Wh/kg), 用以表示单位体积或单位重量能取出的能量.常用于表示各种化学材料所能提供能量的参考. 17. 自我放电(Self discharge): 电池在储存过程中, 电池蓄电容量会逐渐减少的现象, 所以一般储存电池时都有一储存温度范围, 过高的温度会加速电池的自我放电. 18. 循环寿命(Cycle life): 二次电池在反复充放电的使用下, 电池容量会逐渐下降, 通常以该电池的额定容量作标准, 电池容量降至其80%或60%时的充放电次数, 称为循环寿命. 19. 记忆效应(Memory effect): 电池在没有放完电的情况下, 若施以充电, 则电池容量可能无法回到原有的水平, 但若施以强制深度放电后在充电, 容量可能就能回复, 通常此种现象常发生于镍镉电池上. 20. 定电流(Constant current, CC): 以固定的电流对电池充电或放电. 21. 定电压(Constant current, CV): 以固定的电压对电池充电, 充电电流会随着电压值接近而下降, 对于Li-ion电池充电, 一般使用CC-CV充电模式, 前段采用CC, 当电池电压到达4.2V, 转用CV充电. 22. 涓流充电(Trickle charge): 以一微小的电流对电池充电, 常用于对电池开始充电前或充饱电后. 23. dV: 此为Ni-MH或Ni-Cd电池在侦测充电截止的一个重要参考值.这两种电池的充电特性, 在电池充饱时, 电压会有一峰值, 若在施以充电, 电压会有下降的趋势, 以下降多少mV,作为充电的截止条件, 一般会设定于810mV / cell. 24. dT/dt: Ni-MH及Ni-Cd在充电快充饱时, 电池的温度会随时间而快速上升, 以每分钟上升的温度作为充电的截止条件,一般设定在每分钟上升1度作为截止点. 25. 串并联(Series and parallel): 电池串联来提高电压, 以并联来提高电池容量, 如: Notebook电池,用12颗Li-ion电池,以4串3并的组合, 来符合Notebook的工作电压及延长操作时间. 电池的世界 种类及应用电池的种类 电池简单的说即为储存“电” 的装置, 分成“化学电池”及“物理电池”, 通常电池泛指化学电池, 其构成材料为化学物质, 藉由其氧化还原反应所产生的能量转换成电能, 而物理电池即利用光或 热变换成电能储存的系统. 若将电池进一步分类, 又可分为”一次电池” 及”二次电池”, 使用过后其寿命终止, 无法重复充电使用的称为”一次电池”, 如: 市售之碱性电池. 可重复充电使用的称为”二次电池” , 如: 镍氢, 锂离子电池, 但其充放电之循环寿命亦有老化限制, 视使用状况而定, 通常依各化学特性的不同约有3001000次的充放电循环寿命. 电池的组成主要分为: 正极, 负 极及电解液而成, 不同的化学成份, 所表现出的特性及应用领域亦不同, 因应各种电子产品的需 求,电池工业发展至今, 亦衍生出各种不同应用范围之电池种类, 常见之电池种类如下表所示: 化学电池一次电池锰干电池碱性电池氧化银电池水银电池锂电池空气电池二次电池镍镉电池铅酸电池镍氢电池锂离子电池锂高分子电池燃料电池物理电池太阳能电池电池的应用在众多的电池种类及电子产品中, 电池该用那一种? 一般来说, 家用电器, 如: 收音机, 时钟, 玩具, 遥控器.等, 大多用一次电池, 许多可携式的电子产品, 如: Notebook, PDA, 手机.等, 则采用二次电池, 但有些电子产品也设计成可使用一次或二次电池. 电池的应用, 主要取决于电子产品的工作电压, 电池室空间及放电特性, 选择最适用电池, 目前许多电子产品设计之初, 便将这些因素考虑, 进而设计出符合该电子产品的电池组(Battery Pack) , 主要以二次电池的应用, 在搭配充电 器的使用, 这些电子产品实现了可携式电源使用的方便性. 以下简单介绍各类电池的应用领域: 电池种类电池型式 / 尺寸应用范围备注一次电池锰干电池D, C, AA,AAA, N,9V(1号, 2号, 3号, 4号,N, 9V) 收音机, 手电筒, 遥控器, 玩具.等家电用品耗电量小之产品适用碱性电池D, C, AA,AAA, N,9V(1号, 2号, 3号, 4号,N, 9V) 收音机, 手电筒, 遥控器, 玩具, 照相机, CD player, 刮胡刀等耗电量较大之产品适用氧化银电池水银电池Button type (钮扣型)手表, 计算器, 照相机.等耗电稳定, 小之产品适用锂电池钮扣型, 圆柱型量测仪器, 备用电源适用需稳定工作电压的产品空气电池钮扣型助听器二次电池镍镉电池圆柱型*电动工具, 各式电子产品瞬间耗电量高或特殊环境及条件适用铅酸电池Battery pack 备用电源, 运输工具, 镍氢电池圆柱型, 方型*电动工具, 备用电源, 运输工具,各式电子产品锂离子电池圆柱型, 方型*#各式电子产品(3C 产品)可携式电子产品应用为主锂高分子电池方型*#各式电子产品(3C 产品)可携式电子产品应用为主燃料电池Battery pack运输工具高耗能之产品应用*实际应用时, 通常以一颗电池或数颗电池串并联组成一电池组(Battery pack), 视该电子产品需求而定. #电池的尺寸可依电子产品需求而设计各类型的电池有不同的电气特性及优缺点, 并无一种电池可满足所有电子产品所使用, 选择一适用的电池来应用, 才能发挥该电池的效能, 当然这是设计电子产品的工程师所需头痛的问题, 使用者只要享受电池带来的便利性.结语 电池的发明, 为人类的生活带来方便及效率, 一个国家的科技化程度, 也可从该国的电池使用量探之. 电池工业的发达, 电池的电气特性及环境亲和性也更符合高科技电子产品需求及人类的环保要求, 许多具污染性的电池, 世界各国已渐渐淘汰使用或加强回收管理. 期待未来的进步, 或许汽车不再使用汽油, 而使用氢气及空气便能发电的燃料电池, 生活与电池在未来科技的进步下, 绝对有密不可分的关系.小型二次電池電氣特性及應用常見之小型二次電池 電池種類繁多, 應用範圍及電氣特性也不盡相同, 就可攜式的電子產品而言, 主要訴求在於電池體積重量小型化, 蓄電力高, 電池壽命長, 電池操作環境簡單等, 就二次電池的種類來看, 鉛酸(Lead acid), 鎳鎘(Ni-Cd) ,鎳氫(Ni-MH)及鋰離子(Li-ion)電池是市場上最常使用的, 各有其優缺點, 一般可攜式電子產品的電池,除了鹼性電池外(一次電池, 用完即丟,無法繼續充電使用), 二次電池(可重覆充電使用)已成為實用上的主流, 以下對這些二次電池作一簡單的比較: 各種二次電池之比較項目小型鉛酸電池鎳鎘電池鎳氫電池鋰離子電池高分子鋰電池化學符號Pb (Lead acid)Ni-CdNi-MHLi-ionLi-polymer額定電壓(V)21.21.23.63.6額定容量(mAh)視體積大小而定視體積大小而定視體積大小而定視體積大小而定視體積大小而定正極材料PbO2NiOOHNiOOH鋰鈷,鋰錳鋰鈷負極材料PbCd儲氫合金碳系(石墨)碳系(石墨)電解質H2SO4(水系)KOH(水系)KOH(水系)鹽類+有機溶液Polymer Gel(聚合物)充電電壓限制(V)X不可超過1.8不可超過1.8不可超過4.2不可超過4.2放電截止電壓(V)視放電倍率0.8112.732.73電池保護電路板不需不需不需需要需要高倍率放電性能1C* 容量下降明顯10C以上 容量下降最少23C 左右容量下降少1C1.5C容量下降少1C1.5C容量下降少低倍率放電性能優優優優優自我放電20(%日)0.11 1.50.30.60.30.6 循環壽命(次)200400500500500500涓流充電特性可可不可行不可不可耐過放電性差優尚可劣劣記憶效應無有無無無充電方式定電流-定電壓定電流定電流定電流-定電壓定電流-定電壓儲存性需定時補充電可長期保存需定時補充電需定時補充電需定時補充電項目小型鉛酸電池鎳鎘電池鎳氫電池鋰離子電池高分子鋰電池充電操作溫度 5350451045045045放電操作溫度 535-1060-1045-2060-2060相較同容量之重量最重次重次重輕最輕相較同容量之體積大中等中等最小小環境親和性硫酸水溶液具污染, 對人體健康有影響鎘金屬具重度污染性, 有些國家管制或禁用污染性低污染性低鈷原料為取得不易 污染性低鈷原料為取得不易一般包裝方式塑膠封裝金屬罐封裝金屬罐封裝金屬罐封裝鋁質膜封裝鋁質膜封裝常見外型方型圓筒型圓筒型, 方型圓筒型, 方型方型價格低廉低較Ni-Cd貴高最高電子產品之電池實用點考量需特長時間電力供應, 產品本身為低價品需大電流使用及急充電的產品使用時間需長充放電容易且為經常循環使用之產品同Ni-MH且以輕薄為訴求之產品同Li-ion 需特殊電池外型之產品應用範圍照明設備, UPS , 玩具.電動工具,無線電話,攝影機,玩具.Notebook,電動刮鬍刀DVD playerPDA手機.NotebookPDA, DVD player數位相機手機.NotebookPDA手機.*C-rate : 通常用來表示電池在充放電時,以多少小時電流倍率的用語. 如: 0.2C 代表以額定容量 之0.2 倍率電流,來進行充放電, 時間為5小時. 二次電池應用- 電池組 常見的二次電池在實際應用上, 在電子產品設計之初就被詳細考量過, 以最符合產品特性及使用環境的二池電池, 加以應用, 舉例來說, 若要設計一電動螺絲起子, 考慮其起動時需大電流放電, 手握的輕巧性及可急速充電, 那鎳鎘電池即為上選, 如果使用鋰離子電池, 雖然符合了輕巧性, 但鋰離子電池在大電流放電時, 可能無法提供足夠的功率, 甚至造成電池損壞. 一般我們使用電子產品的電池, 都是經過電池製造廠加工組裝而成的, 電池的種類, 在消費者購 買該產品時也已經被設計完成, 通常稱為電池組(Battery Pack), 一般多以塑膠外殼封裝, 內部包 含二次電池一顆至數顆電池串並聯, 電池保護電路板及保護元件(NTC , PTC, Thermostat ,Polyswitch.等). 以手機電池來說, 現行市場的主流以一顆3.6V / 600mAh 的方型鋰離子電池,加上一片電池保護電路板及外殼封裝而成, 電池組外型因手機造型設計而不同, 但內部大同小異, 一些高階的電子產品, 如Notebook, PDA, 在電池組內還加上電池管理電路或電池辨識碼的功能, 使用者用起來更方便及安全. 結語二次電池, 主要以市場上常見的電池種類為主, 事實上二次電池的種類有很多種,如: 鎳鋅, 鋅空氣, 氧化銀-鋅 等, 有些作為特殊用途, 如: 軍事, 航太, 電動車所使用, 從百年前就被發明應用的鉛酸電池, 到近年來開發實用的鋰離子, 鋰高分子電池, 許多特性被改良的愈來愈優異, 但是某些情況下, 卻也有著無法替代的關鍵. 在高科技產品的帶動下, 二次電池的研發也是世界各國紛紛投入的產業, 想像未來各種電器用品都可能隨身攜帶, 電池的體積重量可能愈來愈小, 蓄電力可更長, 對人類生活是多麼方便的享受. 電池疑問Q1:什麼是智慧型鋰離子電池(Smart Battery)?A:Smart Battery的技術應用在近年來廣泛運用在各款筆記型電腦設計中, 比起以往無應用此項技術的電池 Dump. (Smart Battery)智慧型鋰離子電池, 在電源管理及能源效率上都比Dump電池更精準及可靠,Smart Battery技術在電源管理上提供使用者安全且精準的監控環境,以避免因操作錯誤造成電池損壞Q2:鎳氫和鋰離子有何不同?A:這兩款電池最大的不同在於重量, 價錢及電氣特性的差異. Li-ion電池重量輕, 價格雖然較Ni-Mh電池高, 但某些電氣特性優於Ni-Mh. 例如:循環壽命長,自我放電低等優點 目前3C產品的應用皆以Li-ion電池為主Q3:鎳氫有記憶效應嗎?A:嚴格來說Ni-Mh電池的記憶效應不是很明顯. 不會如Ni-Cd電池那麼嚴重,但Ni-Mh電池的使用最重要的是熱的問題,盡量避免使用NoteBook的同時對電池充電,以避免電池過熱,影響電池壽命及充電效率 請注意：鋰電池因為沒有記憶效應，因此不必放電，否則將會破壞電池結構，減損電池壽命. Q4:新電池,需要充電12小時以上嗎?A:這是一個被誤解的觀念.充電器的設計,在電池被充飽電後,就會自動切段充電電流停止充電,一般設計充電時間會在36小時之間,尤其現今幾乎所有的可攜帶式的3C產品,皆以鋰離子電池的應用為主流,鋰離子電池的特性不允許過度充電.但是鎳氫或鎳鎘電池的充電器,有些設計會在電池充飽電後,以微小電流繼續充電,其時間就不被限制了.Q5:電池最好用到沒電再充電嗎?A:對於鋰離子(Li-ion)電池的使用者來說,其最大的好處就是無記憶效應,所以不一定要用到沒電再充電 但對於鎳氫(Ni-Mh)或鎳鎘(Ni-Cd)電池,最好到沒電再充電,尤其是鎳鎘(Ni-Cd)電池的記憶效應是很明顯的.建議定期將電池使用至沒電後再充電,對電池性能是有所幫助的,特別是Notebook的使用者.Q6:常被忽略的充電細節有哪些?A: 勿將電池置於充電器上過久,電池充飽後拔除充電器電源或將電池從充電器取下 勿在高溫場所充電,如:火爐旁,太陽直射地方,過高的溫度會影響電池性能及充電效率 勿使用來路不明或無認證的充電器,因充電器品質,對於電池壽命及性能有極大影響,不良充電器可能會使電池過充而損毀 勿混用變壓器或電源供應器,每種電子產品的工作電壓或充電電壓不盡相同,使用錯誤將導致電池毀損,嚴重的還會使機器燒壞 Q7:該怎樣對電池組充電?A:在購買Notebook時一定會附上一組電源轉換器(AC to DC)-Adapter, 此組對於Notebook是非常重要的, 當您接上時, 且電池組也裝入Notebook 主機內, 便會開始對電池組充電, 此時充電速率最快, 若您開機使用時, 電池仍會繼續充電, 此時充電速率較慢, 直到充飽電後, 電池組內的電源管理線路便會自動偵測, 停止對電池組充電Q8:我的電池充飽電後很快就沒電了?A:通常發生的情況有兩種: 一是電池組壽命即將終結, 另一是您的電池組操作不當, 使得電源管理線路資料錯亂, 無法正確的充放電. 電池本身是一種消耗品, 鋰離子電池的充放電循環壽命在500800次之間, 超過後電池的充放電效率會愈來愈差, 此時就該換一組新電池了. 如果在不當操作下, 可能的引起原因有: 1)電池置放於過高溫的環境, 如汽車內,2)取下電池組後, 電池組上的金屬端子短路3)AC to DC Adapter 品質不良, 無法提供穩定的電壓, 此情況也可能造成主機故障. Q9:我的電池真的掛了嗎？A:1. 首先確定您的作業系統設定是否有問題(若您使用window,則在控制台-電源選項內),或是確定您的BIOS內的Power management的設定是否有誤. 2. 若以上都沒問題,請查看您的NB使用手冊,是否有真對電池作Battery calibration的功能(有的廠牌會有此項功能,內建在BIOS中),請照指示執行該程式,電池也許可以回復正常. 若您電池以使用超過12年以上,電池也許已經老化,應該換一顆新電池.一般電池約有500次充放電的循環壽命. Q10:充電電池的品質好壞差在那裡A:充電電池的品質測定,有許多不同的測試條件及標準,但大多需要專業儀器來做,如:內阻值高低,容量測試,不同的充放電C-rate下測定容量,壽命循環,環境溫度試驗,.等,一般消費者實在無法憑外觀作判斷,但以日系電池的特性,每一顆的均勻度高,容量標示足夠,壽命有一定的水準. Q11:mAh是甚麼單位?A:mAh 為電池容量表示單位, mA:代表毫安培,h:代表小時,換言之, 若把電池看成水壺,此為1400cc的容量,以每小時1400cc的速度將水放掉,那1小時內就可把水放完,若以每小時700cc的速度將水放掉,大約需2小時的時間.Q12:NB電池不知到什麼原因壞掉了,請問有辦法維修嗎? A:NB電池為一種消耗品,隨著充放電的次數增加,電池的化學活性會漸漸老化,則電池的蓄電能力逐漸降低,Li-ion及Ni-MH電池的充放電次數約在800500次之間,若NB電池使用次數頻繁,則電池壽命約在12年之間.如不明原因電池無法正常使用,如:無法正常充電,放電時間短,或電量顯示不正常,造成原因 1. 軟體方面,若是電池電源管理程式(軟體),資料流失或錯誤,則使用上可能會不正常,通常經電腦及檢測工具將資料修改校正,電池大都可以恢復正常使用. 2. 硬體方面,如電池芯或電路板不良,則一般不建議維修,因為目前幾乎NB電池皆用膠合方式來封裝電池組,若要拆開電池外殼,則外殼一定會損壞,且內部的電池或電路板在拆開過程中也可能造成更大的損壞,所以若是內部的硬體損壞,通常不維修,建議使用者換一組新電池. Q13:為何充電電池的壽命會隨著充放電的次數而變短呢?A:所有的充電電池都是由化學材料所製造而成,經由化學能轉變成電能,簡單的說,其化學反應為可逆反應,可以進行充放電.但是這些化學材料並不是永遠保持其化學活性的,隨著電池充放電,化學物質之間的反應會逐漸老化及劣化,所造成的結果便是使可使用的容量逐次下降,使用時間逐次縮短,當達到某個充放電程度後,電池的化學物質完全劣化,電池就無法使用了 如何選擇鎳氫電池及充電器鎳氫電池好壞差在那裡?要了解鎳氫電池品質,我們先從電池的製造過程中了解, 鎳氫電池的容量不斷的向上提升, 相對的製造過程的控管及技術也要嚴守把關.鎳氫電池製造過程中,品質及性能的成敗關鍵在於正負極板的捲繞及入罐程序, 請大家想像電池內部的構造組成, 由正極板, 絕緣片及負極板,以類似捲心餅的方式,將三者捲繞成一體,然後推入電池罐中, 然後加入電解液,再加上上蓋封裝,即完成一顆電池的製造. 捲繞及入罐的程序若有失誤不良,則造成正負極板破裂,產生毛刺或原料剝落,如此會使電池容量減少,內阻升高,影響整顆電池的電氣性能.既然此步驟如此重要,那消費者又判斷呢?以日系電池製造廠來說,整個電池製造是由全自動化的生產設備來進行, 減少人為製造的失誤, 所以整批投產的電池,其容量,內阻等各方面的電氣特性會相當一致,但有些廠商製造時是使用半 自動式加上人力去製造, 所以整批製造出的電池,會發生容量不一致,內阻範圍過大等缺點. 因為實際使用鎳氫電池時,如:數位相機,通常使用2顆或4顆電池去操作, 若這幾顆電池的電氣特性不均勻一致, 則容易使電池加速劣化而減短壽命.充電器的好壞差在那裡?有了好的電池, 若選錯了充電器一樣會加速減短電池壽命. 不良的充電器會使電池無法充飽,或過度充電, 電池沒充飽只是會影響使用時間,對電池無不良影響, 但是過度充電會使電池劣化,嚴重者會使電池漏液.要了解充電器優劣從其規格看起,請看下表的分析: 項目種類規格說明優點 缺點 AC to DC電源供應Liner傳統變壓器固定AC110V或220V輸入成本低體積大且重只能固定一AC電源輸入Switching轉換式變壓器可輸入AC90V240V世界各國電壓通用體積小且輕成本較高充電槽規格4槽單獨迴路充電各槽可單獨充電,並具獨立迴路偵測控制可同時充不同容量廠牌之電池不會產生電池充電匹配不良問題成本高4槽雙迴路充電需放置2顆或4顆電池才能充電.市面普遍採用需要同一廠牌及容量之電池進行充電偵測線路溫度偵測充電時偵測電池溫度防止電池過充,及電池溫度過高 定電壓偵測最高電壓偵測出後便改為電流補償充電偵測線路簡單成本較低易受周遭環境影響電壓偵測不準,無法真正充飽電-dV偵測鎳氫電池在充飽電後,電壓會開始微幅下降,以下降810mV做為充飽電的截止條件可確保電池充飽電有些鎳氫電池的-dV不明顯,會造成誤判專用IC控制依實際電池電氣特性及充電電流設計專屬該電池的控制電路及偵測電路可準確及安全的對電池充電,充電效率高成本較高時間控制計時器以時間做為充電截止的條件防止偵測線路故障而使電池過充 若充電器單純以此作為充電偵測截止可能使電池過充安全考量AC-DC電源部份是否有通過UL或CE認証 充電保護1. 是否有電池正負極置放錯誤保護2. 是否有電池過低電壓涓流充電3. 是否有電池短路保護市售之充電器大致分為兩種等級,一種較便宜的充電器在100300元左右, 其電路設計多採用上述之定電壓偵測及時間控制, 所以有的充電時間會較長, 充電效果也不佳, 另一種標榜”急充電或快速充電”,充電時間約在14小時之間, 其所需的充電電流較高,所以其充電控制及偵測的條件就要準確, 但大致脫離不了上述控制方式, 增加的功能越多,除了使電池能確保安全性及壽命外, 充電效率也較高,但相對的成本就高, 所以售價約在5001000元之間.結語由於鎳氫電池的製造技術以相當成熟, 容量也不斷提升, 目前市面已經推出2000mAh高容量的鎳氫電池, 但是就充電器來說, 每家所研發製造的充電器, 好壞差異就很大了,當電池充電時, 主要考慮的重點為電池是否充飽, 會不會過充, 會不會減短電池壽命及安全性的問題, 以上述條件看來, 充電器設計的控制條件越多, 對電池充電來說越有效率也越安全, 當然便宜的充電器也是可以充電,只是對電池可能會充不飽或過充, 且充電時的安全性才是更需注意的, 所以建議消費者,多花點錢購買一組好的充電器, 因為電池的壽命長短, 充電器的影響也很大.使用電池、充電器不當，會發生什麼情況?電池、充電器常會因為使用不當、設計不良，而導致起火燃燒，這裡針對使用電池、充電器須要小心的地方做個整理。這裡先介紹一個公式: I=V/R ，I=電流，V=電壓，R=阻抗 = 電流=電壓除以阻抗 鎳氫電池方面 o 因鎳氫電池通常只有加一個自動回覆式的保險絲做為保護，而自動回覆式保險絲的動作原理是電流流過產生熱，使他的內阻發生變化，變為一個高阻抗的元件，這時能流過的電流就會變的很小，而達到保護的功能，但如果將正負極短路，接在一起，這時電流就會無限大，而產生高熱，自動回覆式保險絲還來不及反應(自動回覆式保險絲不良)，或短路過久，自動回覆式保險絲產生高熱(實際測試，在開放空間，以6V電壓短路10秒鐘，溫度即達到100度以上)，使塑膠外殼或其他靠近物溶毀，進而導致起火，會發生這種情況，最多的就是保存電池不當，隨手放在包包裡，正負極剛好與包包裡面的金屬物如鑰匙等接觸所導致，避免之道就是用一絕緣的東西，先將電池包起來，再放入包包中，即可避免。 上圖黃色部位就是自動回覆式保險絲o 這個問題較常會發生在某些機種上，原因是電池PACK上，電源輸出正負極的地方設計的太相近，容易碰到其他導電物質。 鋰電池方面 o 鋰電池在保護上的設計上就比較有安全性了，他裡面使用的是電子式的開關控制，反應速度非常的快(約10mS)，就算你直接把正負極給短路也沒有關系(保護電路不會發熱)，他會馬上的切掉輸出的電源，所以發生這種形況比較少見，但在設計上選用零件上就要注意一點了，鋰電池保護板上的過電流保護，是取決於當關開用的MOSFET(場效電晶體) ON時的內阻，內阻越高，過電流保護的電流就會越低，反應越快，內阻越低，過電流保護的電流就會越高(可流過更高的電流)，但內阻過高又會使電池的效能降低，所以選用MOSFET上，要針對所要設計的產品，選最適當的型號，這樣才會速配。 o MITSUMI最新的保護IC已把MOSFET也一起包進去，整個保護板只有四點端子，兩個電池IN，兩個電池OUT，大小只有約2MM*15MM大小，未來也有可能將他直接放入電池內，這樣就不用再外加保護板了。 o 鋰電池最怕遇到的就是不良的充電器，如用脈沖一直對電池充電，電壓又設的太高(高過保護電壓)，因脈沖一直送入，保護板對過充電的反應時間較慢(約150mS)，所以如果脈沖的頻率高於反應時間，電就會一直的充進電池裡，而破坯了電池，鋰電池對過充及過放電的要求都很嚴格，只容許5%的誤差，而鎳氫、鎳鎘可達到20%。 充電器方面 o 充電器的輸出PIN設計不良，又無輸出短路保護的話，常會造成電池放入後，充電器的正負極短路，而在上面形一個迴路，而產生熱，導致電池外殼溶毀，分別電池因正負極短路或充電器引起溶毀，可判斷電池外觀，如正負極短路，則所有的電池上的塑膠包膜會全部因高熱而脫落，如果是充電器引起，通常只會在靠近充電座的電池塑膠包膜才會脫落。 o 鎳氫電池充電器如果只以-V偵測，而沒有最大充電時間限定，單棵CELL 0V偵測，溫度偵測，都有可能會產生不良的後果。 o 如果沒有單棵CELL 0V偵測，那-V偵測就會不準，這就會對電池一直充電，又沒有最大充電時間限制，那電池就會一直充，充到發熱，發熱後又沒有溫度偵測，溫度一直提高，就會對電池造成損坯或危險，所以一台真正好的，考慮到所有條件的充電器，才是真正的好充電器，但目前市面上這樣的東西可說沒有，最多只有以-V偵測，外加最大充電時間限制，溫度偵測在手機上的充電器較少看到。但在大電流充電的使用上一定得加溫度偵測才安全。 o 鋰電池的充電器，學過電子的人都會做，最簡單的就是用定電壓定電流了，只要你做出一個定電廣源4.25V左右(用34063很好做，4.2V的鋰電用)，定電流設在1CmA，放下去充，充個兩個小時都能有至少90%的效率，且不怕電池會坯掉，鋰電池的充電器簡單的多了吧!如果要好一點，設個TIMER 2個小時後顯示燈亮表示充飽，再講究一點，加個電壓偵測，設定他如果充了多久，電壓沒有升上來就表示電池坯掉，切斷電源，會寫PIC或其他MICROCONTROLLER的人，應該就會寫出一個專充鋰電的充電器控制IC了。 o 充電器目前有很多是塑膠射出廠(不要不相信)、或沒有專業背景的廠商在做，外殼自己射出，基板買現成的(有專門幫人設計、生產的廠商)，組合後就賣了，所以問題會很多。 o 充電器常見的問題: 偷工減料，把一些保護裝置省略了。 電壓設定太高或太低，不是會過充就是充不滿。 充電模示不對。 輸出PIN設計不良，容易導致知短路。 以上這些問題並不是比較有名的牌子就沒有了，市面上有許多打著知名XXXX牌還開連鎖店的，還是有這種情況發生，原因是他們是屬做貿易的，沒有專業背景，所以來源越便宜越好，有沒有問題自己也不知道、不會測，就只能聽供貨商的說法了。 o 日前消基會有針對台製電池送工研院測試，但台製或中國製充電器卻不見送測，建議消基會應也對市售非原廠充電器送測。 電池爆炸事件原因分析及預防 為什麼都是台製電池出狀況?手機電池品質及製造來看,台製電池給人的印象總是蓄電力不足,價格便宜,品質參差不齊,但在許多通訊行購買手機時,往往建議消費者選購台製電池,原因歸咎於手機電池的製造技術門檻低,而台灣有太多的手機電池製造廠互相競爭,為了降低成本,電池芯的取得轉向大陸採購,更有惡劣的廠商,以回收電池來生產販售,另外在電池的保護電路板上,也會捨棄一些必要的保護元件,如:Polyswitch限流開關(作為短路及電流過大保護)及溫度保險絲(因短路電池溫度過高,保險絲燒斷)等,此外,電池芯本身也有短路保護元件(PTC)來防止電池短路爆炸, 在所有日系電池的檢驗標準上, 電池如果短路,是不會引起爆炸的,最多是造成電池變型漏液及膨脹,但是其它不明來源的電池芯,是否有通過這樣的檢驗標準就有待商確了.並不是所有的台製電池都有品質上的疑慮,有些台灣電池製造廠對品質要求也很嚴格,甚至有些國外知名手機製造廠的電池,是交由台灣來OEM生產的,消費者在選購電池時,選擇包裝完整且標示清楚,並有製造廠商名稱及產品保固的品牌,在品質上應多一層保障.人為因素所造成!?從另一個角度思考,手機製造廠設計及使用者的警覺性不夠,也是導致電池燒毀或爆炸意外的因素之一.從手機的設計來看, 許多手機的底部都有一金屬接頭來連接旅充或座充的充電孔,使用者若不小心,將其與金屬導電物質接觸,可能就會造成電池短路,當電池短路後,所產生的高溫,使用者在察覺後就應該儘快將電池從手機取出,這樣可能避免一次意外的發生.預防電池爆炸之對策不論何種電子產品,要做到保護使用者安全,是產品開發時