锂离子电池原理图.doc

所谓锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的独特机理的锂离子电池形象地称为“摇椅式电池”，俗称“锂电”。锂离子电池的内部结构如下图所示：此主题相关图片如下：电池由正极锂化合物、中间的电解质膜及负极碳组成。当电池充电时，锂离子从正极中脱嵌，在负极中嵌入，放电时反之。一般采用嵌锂过渡金属氧化物做正极，如LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O4。做为负极的材料则选择电位尽可能接近锂电位的可嵌入锂化合物，如各种碳材料包括天然石墨、合成石墨、碳纤维、中间相小球碳素等和金属氧化物，包括SnO、SnO2、锡复合氧化物SnBxPyOz等。电解质采用LiPF6的乙烯碳酸脂（EC）、丙烯碳酸脂（PC）和低粘度二乙基碳酸脂（DEC）等烷基碳酸脂搭配的高分子材料。隔膜采用聚烯微多孔膜如PE、PP或它们复合膜，采用PP/PE/PP三层隔膜优点是熔点较低，具有较高的抗穿刺强度，起到了过热保险作用。外壳采用钢或铝材料，具有防爆的功能。锂离子电池的额定电压为3.6V。电池充满时的电压（称为终止充电电压）一般为4.2V；锂离子电池终止放电电压为2.75V。如果锂离子电池在使用过程中电压已降到2.75V后还继续使用，则称为过放电，对电池有损害。锂电池充电原理：锂离子电池充电原理图：此主题相关图片如下：其中：Iconst：恒流充电电流；Ipre：预充电电流；Ifull：充满判断电流；Vconst：恒压充电电压；Vmin：预充结束电压及短路判断电压锂离子电池比较骄贵。如果不满足其充电及使用要求，很容易出现爆炸，寿命下降等现象。因为锂离子电池对温度、过压、过流及过放电很敏感，所以所有的电池内部均集成了热敏电阻（监控充电温度）及防过压、过流、过放电保护电路。图一为标准锂离子电池充电原理曲线，锂离子电池的充电过程分三个阶段：预充电阶段；恒流充电阶段；恒压充电阶段。预充电阶段是在电池电压低于3V时，电池不能承受大电流的充电。这时有必要以小电流对电池进行浮充；当电池电压达到3V时，电池可以承受大电流的充电了。这时应以恒定的大电流充电。以使锂离子快速均匀转移，这个电流值越大，对电池的充满及寿命越有利；当电池电压达到4.2V时，达到了电池承受电压的极限。这时应以4.2V的电压恒压充电。这时充电电流逐渐降低。当充电电流小于30mA时，电池即充满了。这时要停止充电。否则，电池因过充而降低寿命。恒压充电阶段要求电压控制精度为1%。依国家标准，锂离子电池要能在1C的充电电流下，可以循环充放电500次以上。依一般的电池使用三天一充。这样电池的寿命应在4年。但用户在使用电池的时候往往发现，原装电池在使用1年，甚到半年左右的时间就报废了，这是因为简单的充电方式惹得祸。下面将以最简单的充电原理分析一下为什么会对锂电池有损害：此主题相关图片如下：图二为恒压式充电原理图。由图看出：当没电的电池插在这种充电器上时，充电器即以最大的电流为电池充电。如果在锂离子电池最虚弱的低压时（低于2.5V）就以大电流冲击，将会严重损害电池的寿命。另外，这类的充电器均为直接市电220V接入，转换为5V的低压直流。因为转换效率低下，会产生大量的热。热量直接叠加在了电池上，使电池温度过高，这对电池有很大损害第一节 锂离子电池的基本知识一般而言,锂离子电池有三部分构成:1.锂离子电芯2.保护电路(PCM)3.外壳即胶壳电池的分类从锂离子电池与手机配合情况来看,一般分为外置电池和内置电池,这种叫法很容易理解,外置电池就是直接装在手上背面,如: MOTOROLA 191,SAMSUNG 系列等;而内置电池就是装入手机后,还另有一个外壳把其扣在手机电池内,如:MOTOROLA998,8088,NOKIA的大部分机型1.外置电池外置电池的封装形式有超声波焊接和卡扣两种:1.1超声波焊接外壳这种封装形式的电池外壳均有底面壳之分,材料一般为ABS+PC料,面壳一般喷油处理,代表型号有 :MOTOROLA 191,SAMSUNG 系列,原装电池的外壳经喷油处理后长期使用一般不会磨花,而一些品牌电池或水货电池用上几天外壳喷油就开始脱落了.其原因为:手机电池的外壳较便宜,而喷油处理的成本一般为外壳的几倍(好一点的),这样处理一般有三道工序:喷光油(打底),喷油(形成颜色),再喷亮油(顺序应该是这样的,如果我没记错的话),而一些厂商为了降低成本就省去了第一和第三道工序,这样成本就很低了.超声波焊塑机其作用为:行业内比较好的国产超声波焊塑机应该是深圳科威信机电公司生产的.焊接有了好的超声波焊塑机不够的,是否能够焊接OK,还与外壳的材料和焊塑机参数设置有很大关系,外壳方面主要与生产厂家的水口料掺杂情况有关,而参数设置则需自己摸索,由于涉及到公司一些技术资料,在这里不便多讲.1.2卡扣式卡扣式电池的原理为底面壳设计时形成卡扣式,其一般为一次性,如果卡好后用户强行折开的话,就无法复原,不过这对于生产厂家来讲不是很大的难度(卡好后再折开),其代表型号有:爱立信788,MOTOROLA V66.2.内置电池内置电池的封形式也有两种,超声波焊接和包标(使用商标将电池全部包起)超声波焊接的电池主要有:NOKIA 8210,8250,8310,7210等.包标的电池就很多了,如前两年很浒的MOTO998 ,8088了. 第二节 锂离子电芯的基本知识锂离子电芯是一种新型的电池能源，它不含金属锂，在充放电过程中，只有锂离子在正负极间往来运动，电极和电解质不参与反应。锂离子电芯的能量容量密度可以达到300Wh/L，重量容量密度可以达到125Wh/L。一、 电芯原理锂离子电芯的反应机理是随着充放电的进行，锂离子在正负极之间嵌入脱出，往返穿梭电芯内部而没有金属锂的存在，因此锂离子电芯更加安全稳定。其反应示意图及基本反应式如下所示：二、 电芯的构造电芯的正极是LiCoO2加导电剂和粘合剂，涂在铝箔上形成正极板，负极是层状石墨加导电剂及粘合剂涂在铜箔基带上，目前比较先进的负极层状石墨颗粒已采用纳米碳。根据上述的反应机理，正极采用LiCoO2、LiNiO2、LiMn2O2，其中LiCoO2本是一种层结构很稳定的晶型，但当从LiCoO2拿走XLi后，其结构可能发生变化，但是否发生变化取决于X的大小。通过研究发现当X0.5时Li1-XCoO2的结构表现为极其不稳定，会发生晶型瘫塌，其外部表现为电芯的压倒终结。所以电芯在使用过程中应通过限制充电电压来控制Li1-XCoO2中的X值，一般充电电压不大于4.2V那么X小于0.5 ，这时Li1-XCoO2的晶型仍是稳定的。负极C6其本身有自己的特点，当第一次化成后，正极LiCoO2中的Li被充到负极C6中，当放电时Li回到正极LiCoO2中，但化成之后必须有一部分Li留在负极C6中，心以保证下次充放电Li的正常嵌入，否则电芯的压倒很短，为了保证有一部分Li留在负极C6中，一般通过限制放电下限电压来实现。所以锂电芯的安全充电上限电压4 .2V，放电下限电压2.5V。三、 电芯的安全性电芯的安全性与电芯的设计、材料及生产工艺生产过程的控制等因素密切相关。在电芯的充放电过程中，正负极材料的电极电位均处于动态变化中，随着充电电压的增高，正极材料（LixCoO2）电位不断上升，嵌锂的负极材料（LixC6）电位首先下降，然后出现一个较长的电位平台，当充电电压过高（ 4.2V）或由于负极活性材料面密度相对于正极材料面密度(C/A)比值不足时,负极材料过度嵌锂，负极电位则迅速下降，使金属锂析出(正常情况下则不会有金属锂的的析出)，这样会对电芯的性能及安全性构成极大的威胁。电位变化见下图：在材料已定的情况下，C/A太大，则会出现上述结果。相反，C/A太小，容量低，平台低，循环特性差。这样，在生产加工中如何保证设计好的C/A比成了生产加工中的关键。所以在生产中应就以下几个方面进行控制：1.负极材料的处理1)将大粒径及超细粉与所要求的粒径进行彻底分离，避免了局部电化学反应过度激烈而产生负反应的情况，提高了电芯的安全性。2）提高材料表面孔隙率，这样可以提高10%以上的容量，同时在C/A 比不变的情况下，安全性大大提高。处理的结果使负极材料表面与电解液有了更好的相容性，促进了SEI膜的形成及稳定上。2.制浆工艺的控制1)制浆过程采用先进的工艺方法及特殊的化学试剂，使正负极浆料各组之间的表面张力降到了最低。提高了各组之间的相容性，阻止了材料在搅拌过程“团聚”的现象。2)涂布时基材料与喷头的间隙应控制在0.2mm以下，这样涂出的极板表面光滑无颗粒、凹陷、划痕等缺陷。3)浆料应储存6小时以上，浆料粘度保持稳定，浆料内部无自聚成团现象。均匀的浆料保证了正负极在基材上分布的均匀性，从而提高了电芯的一致性、安全性。3.采用先进的极片制造设备1)可以保证极片质量的稳定和一致性，大大提高电芯极片均一性，降低了不安全电芯的出现机率。2)涂布机单片极板上面密度误差值应小于2%，极板长度及间隙尺寸误差应小于2mm。3)辊压机的辊轴锥度和径向跳动应不大于4m，这样才能保证极板厚度的一致性。设备应配有完善的吸尘系统，避免因浮尘颗粒而导致的电芯内部微短路，从而保证了电芯的自放电性能。4)分切机应采用切刀为辊刀型的连续分切设备，这样切出的极片不存在荷叶边，毛刺等缺陷。同样设备应配有完善的吸尘系统，从而保证了电芯的自放电性能。4.先进的封口技术目前国内外方形锂离子电芯的封口均采用激光（LASER）熔接封口技术，它是利用YAG棒（钇铝石榴石）激光谐振腔中受强光源（一般为氮灯）的激励下发出一束单一频率的光（=1.06mm）经过谐振折射聚焦成一束，再把聚焦的焦点对准电芯的筒体和盖板之间，使其熔化后亲合为一体，以达到盖板与筒体的密封熔合的目的。为了达到密封焊，必须掌握以下几个要素：1)必须有能量大、频率高、聚焦性能好、跟踪精度高的激光焊机。2)必须有配合精度高的适用于激光焊的电芯外壳及盖板。3)必须有高统一纯度的氮气保护，特别是铝壳电芯要求氮气纯度高，否则铝壳表面就会产生难以熔化的Al2O3（其熔点为2400）。四、电芯膨胀原因及控制锂离子电芯在制造和使用过程中往往会有肿胀现象，经过分析与研究，发现主要有以下两方面原因：1锂离子嵌入带来的厚度变化电芯充电时锂离子从正极脱出嵌入负极，引起负极层间距增大，而出现膨胀，一般而言，电芯越厚，其膨胀量越大。2 工艺控制不力引起的膨胀在制造过程中，如浆料分散、C/A比离散性、温度控制都会直接影响电芯电芯的膨胀程度。特别是水，因为充电形成的高活性锂碳化合物对水非常 敏感，从而发生激烈的化学反应。反应产生的气体造成电芯内压升高，增加了电芯的膨胀行为。所以在生产中，除了应对极板严格除湿外，在注液过程中更应采用除湿设备，保证空气的干燥度为HR2%，露点（大气中的湿空气由于温度下降,使所含的水蒸气达到饱和状态而开始凝结时的温度）小于-40。在非常干燥的条件下，并采取真空注液，极大地降低了极板和电解液的吸水机率。五、铝壳电芯与钢壳电芯安全性比较铝壳相对于钢壳具有很高的安全优势，以下是不同的压力实验：注：压力是电芯压力为电芯内部之压力（单位：Kg），表内数据为电芯之厚度(单位：mm)由此可见钢壳对内压反映十分迟钝，而铝壳对内压反应却十分敏锐。因此从厚度上就基本能判断出电芯的内压，而钢壳电芯往往隐含着内压带来的不安全隐患。其中钢壳电芯型号为063448。第三节 锂离子电池保护线路(PCM)由第二节锂离子电芯的知识我们可以看出,锂离子电池至少需要三重保护-过充电保护,过放电保护,短路保护,那么就应而产生了其保护线路,那么这个保护线路针对以上三个保护要求而言:过充电保护: 过充电保护 IC 的原理为：当外部充电器对锂电池充电时，为防止因温度上升所导致的内压上升，需终止充电状态。此时，保护 IC 需检测电池电压，当到达 4.25V 时（假设电池过充点为 4.25V）即启动过度充电保护，将功率 MOS 由开转为切断，进而截止充电。 过放电保护: 过放电保护 IC 原理：为了防止锂电池的过放电，假设锂电池接上负载，当锂电池电压低于其过放电电压检测点（假定为 2.5V）时将启动过放电保护，使功率 MOSFET 由开转变为切断而截止放电，以避免电池过放电现象产生，并将电池保持在低静态电流的待机模式，此时的电流仅 0.1uA。 当锂电池接上充电器，且此时锂电池电压高于过度放电电压时，过度放电保护功能方可解除。另外，考虑到脉冲放电的情况，过放电检测电路设有延迟时间以避免产生误动作。 过放电保护及过充电保护IC主要生产厂家有:美上美(MITSUMI),精工,台湾富晶(DW01,FS301,302),理光,MOTOROLA等封装形式主要为SOT26,SOT6过电流及短路电流因为不明原因（放电时或正负极遭金属物误触）造成过电流或短路，为确保安全，必须使其立即停止放电。 过电流保护 IC 原理为，当放电电流过大或短路情况产生时，保护 IC 将启动过（短路）电流保护，此时过电流的检测是将功率 MOSFET 的 Rds(on) 当成感应阻抗用以监测其电压的下降情形，如果比所定的过电流检测电压还高则停止放电，运算公式为: V- = I Rds(on) 2（V- 为过电流检测电压，I 为放电电流）。 假设 V- = 0.2V，Rds(on) = 25m，则保护电流的大小为 I = 4A。 同样地，过电流检测也必须设有延迟时间以防有突发电流流入时产生误动作。 通常在过电流产生后，若能去除过电流因素(例如马上与负载脱离)，将会恢复其正常状态，可以再进行正常的充放电动作一、电池原理与标识1.什么叫电池？电池Batteries是一种能量转化与储存的装置它通过反应将化学能或物理能转化为电能根据 电池即一种化学电源，它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极，两电极浸泡在能提供媒体传导作用的电解质中，当连接在某一外部载体上时，通过转换其内部的化学能来提供能。2.一次电池与二次电池的有哪些异同点？一次电池只能放电一次，二次电池可反复充放电循环使用，可充电电池在放电时电极体积和结构之间发生可逆变化，因此设计时必须调节这些变化，而一次电池内部则简单得多，因为它不需要调节这些可逆性变化，一次电池的质量比容量和体积比容量均大于一般充电电池，但内阻远比二次电池大，因此负载能力较低，另外，一次电池的自放电远小于二次电池。3.什么是IEC标准？电池常用标准有哪些？IEC标准即国际电工委员会（International Electrical Commission），是由各国电工委员会组成的世界性标准化组织，其目的是为了促进世界电工电子领域的标准化。其中关于镍镉电池的标准为IEC285，关于镍氢电池的标准是IEC61436，锂离子电池目前IEC标准，一般电池行业依据的是SANYO或Panasonic的标准。电池常用IEC标准有镍镉电池的标准为IEC602851999; 镍氢电池的标准为IEC614361998.1; 锂电池的标准为IEC619602000.11。电池常用国家标准有镍镉电池的标准为GB/T11013_1996GB/T18289_2000;镍氢电池的标准为GB/T15100_1994GB/T18288_2000; 锂电池的标准为GB/T10077_1998YD/T998_1999,GB/T18287_2000。另外电池常用标准也有日本工业标准JIS C 关于电池的标准及SANYOPANASONIC公司制定的关于电池企业标准。4. 镍镉电池的电化学原理是什么?镍镉电池采用Ni(OH)2作为正极，CdO作为负极，碱液（主要为KOH）作为电解液，镍镉电池充电时，正极发生如下反应Ni(OH)2 e + OH- NiOOH + H2O负极发生的反应：Cd(OH)2 + 2e Cd + 2OH-总反应为：2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 2NiOOH+ Cd+ 2H2O放电时，反应逆向进行NiOOH + H2O + e Ni(OH)2 + OH-Cd + 2OH- + 2e Cd(OH)2充电时，随着NiOOH浓度的增大，Ni(OH)2浓度的减小，正极的电势逐渐上升，而随着Cd的增多，Cd(OH)2的减小，负极的电势逐渐降低，当电池充满电时，正极、负极电位均达到一个平衡值，二者电势之差即为电池之充电电压。5.镍氢电池的电化学原理是什么？（主要为KOH）作为电解液，镍氢电池充电时，正极发生反应如下：Ni(OH)2 e + OH- NiOOH + H2O 电解质7moL/LKOH+15g/LLioH负极反应：MHn + ne M + n/2H2放电时，正同的Ni氧化物作为镍氢电池采用与镍镉电池相正极，储氢金属作为负极，碱液正极：NiOOH + H2O + e Ni(OH)2 + OH- 负极：M + n/2H2 MHn + ne6.锂离子电池的电化学原理是什么(LiP LiB PLB)锂离子电池正极主要成分为LiCoO2负极主要为C充电时正极反应：LiCoO2 Li1-xCoO2 + xLi+ + xe- 负极反应：C + xLi+ + xe- CLix电池总反应：LiCoO2 + C Li1-xCoO2 + CLix放电时发生上述反应的逆反应。7. 电池的主要结构组成是什么?电池的主要组成部分为：正极片、负极片、隔膜纸、盖帽、外壳、绝缘层，电解质。8.手机锂电池由哪些部分组成及各部分的功能是什么？手机锂电池主要由塑料壳上下盖锂电芯保护线路板(PCB)组成和可恢复保险丝polyswitch有的厂家还配置了NTC识别电阻或震动马达或充电电路等组件。各部分功能如下：锂电芯：提供可充放电源。保护线路板：防止电池过充过放短路。可恢复保险丝Position(PTC): 正热敏电阻起到高温保护作用同时又是保护线路板实效后的二重保护。（其阻值随温度升高而增大；NTC相反）可恢复保险丝NegativeTemperatureCoefficient(NTC): 负热敏电阻,感应电池内部温度起到低温保护作用。识别电阻：识别原装电池非原装电池不能使用。9.电池的包装材料有哪些?1. 不干介子纸如纤维纸双面胶2. PVC膜商标管3. 连接片不锈钢片纯镍片镀镍钢片4. 引出片不锈钢片易于焊锡纯镍片点焊牢5. 插头类6. 保护元器件类如温控开关过流保护器限流电阻7. 纸箱纸盒8. 塑料壳类10.电池包装组合及设计的目的的是什么?1. 美观品牌印字商标的设计2. 电池电压的限制要获得较高电压需串联多只电池3. 保护电池防止短路延长电池使用寿命4. 尺寸的限制5. 便于运输如纸箱纸盒的设计等6. 特殊功能的设计如防水特殊外型设计等11.IEC规定的可充电电池的标识方法是什么？根据IEC标准镍镉镍氢电池的标识由5部分组成1. 电池种类KR标识镍镉电池HF表示镍氢电池HR表示型镍氢电池2. 电池尺寸资料包括圆形电池的直径高度方型电池的高度宽度厚度数值之间用斜杠隔开单位mm3. 放电特性符号L表示适宜放电电流倍率在0.5C以内M表示适宜放电电流倍率在0.5-3.5C以内H表示适宜放电电流倍率在3.5-7.0C以内X表示电池能在7C-15C高倍率的放电电流下工作4. 高温电池符号用T表示5. 电池连接片表示CF代表无连接片HH表示电池拉状串联连接片用的连接片HB表示电池带并排串联连接用连接片例如HF18/07/49表示方形镍氢电池宽为18mm,厚度为7mm高度为49mmKRMT33/62HH表示镍镉电池放电倍率在0.5C-3.5之间高温系列单体电池无连接片直径33mm高度为62mm根据IEC61960标准二次锂电池的标识如下:1. 电池标识组成3个字母后跟5个数字圆柱形或6个方形数字2. 第一个字母表示电池的负极材料I表示有内置电池的锂离子L表示锂金属电极或锂合金电极3. 第二个字母表示电池的正极材料C基于钴的电极N基于镍的电极M基于锰的电极V基于钒的电极4. 第三个字母表示电池的形状R表示圆柱形电池L表示方形电池5. 数字圆柱形电池5个数字分别表示电池的直径和高度直径的单位为毫米高度的单位为十分之一毫米直径或高度任一尺寸大于或等于100mm时两个尺寸之间应加一条斜线方型电池6个数字分别表示电池的厚度宽度和高度单位毫米三个尺寸任一个大于或等于100mm时尺寸之间应加斜线三个尺寸中若有任一小于1mm,则在此尺寸前加字母t此尺寸单位元元为十分之一毫米。例如：ICR18650表示一个圆柱形二次锂离子电池正极材料为钴其直径约为18mm高约为65mm。ICR20/1050ICP083448表示一个方形二次锂离子电池正极材料为钴其厚度约为8mm,宽度约为34mm高约为48mm。ICP08/34/150表示一个方形二次锂离子电池正极材料为钴其厚度约为8mm,宽度约为34mm高约为150mm。ICPt73448表示一个方形二次锂离子电池正极材料为钴其厚度约为0.7mm,宽度约为34mm高约为48mm。12BYD锂离子电池的标识和含义是什么?标识由三部分组成:例L C 18650锂离子电池圆柱型电池规格直径为18mm高65.0mmL P 083448 S H锂离子电池方型电池规格厚度为8mm高48mm宽度为34 mm 钢壳高容量L P 083467 A R锂离子电池方型电池规格厚度为8mm高67mm宽度为34 mm 铝壳圆角二、电池性能与测试1二次电池性能主要包括哪些方面?主要包括电压、内阻、容量、内压、自放电率、循环寿命、密封性能、安全性能、储存性能、外观等，其它还有过充、过放、可焊性、耐腐蚀性等。手机电池块有哪些电性能指标怎么测量？电池块的电性能指标很多这里只介绍最主要的几项电特性：A.电池块容量该指标反映电池块所能储存的电能的多少是以毫安培培小时计,例如:1600mAH是意昧着电池以1600mA放电可以持续放电一小时.B.电池块寿命该指标反映电池块反复充放电循环次数C.电池块内阻上面已提到电池块的内阻越小越好但不能是零D.电池块充电上限保护性能锂电池充电时，其电压上限有一额定值，在任何情况下不能4.2V，锂电池的电压不允许超过此额定值该额定值。由PCB板上所选用的IC来决定和保证。E.电池块放电下限保护性能锂电池块放电时,在任何情况下锂电池的电压不允许低于某一额定值不能小于2.75V该额定值,由PCB板上所选用的IC来决定和保证。需要说明的是，在手机中一般锂电池块放电时，尚未到达下限保护值，手机就因电池电量不足而关机。F.电池块短路保护特性锂电池块外露的正负极片在被短路时,PCB板上的IC应立即加以判断,并作出反应关断MOSFET。当短路故障排除后，电池块又能立即输出电能，这些均有PCB上的IC来识别判断和执行。2电池的可靠性测试项目有哪些？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. 存贮特性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 17.平台分布测试3电池的安全性测试项目有哪些?1. 内部短路测试2. 持续充电测试3. 过充电4. 大电流充电5. 强迫放电6. 坠落测试7. 从高处坠落测试8. 穿透实验9. 平面压碎实验10. 切割实验11. 低气压内搁置测试12. 热虐实验13. 浸水实验14. 灼烧实验15. 高压实验16. 烘烤实验17. 电子炉实验4 什么是电池的额定容量?指在一定放电条件下,电池放电至截止电压时放出的电量。IEC标准规定镍镉和镍氢电池在20+_ 5c环境下,以0.1C充电16小时后以0.2C放电至1.0V时所放出的电量为电池的额定容量,以C5表示而对于锂离子电池,则规定在常温,恒流(1C)恒压(4.2V)控制的充电条件下,充电3 h再以0.2C放电至2.75V时,所放出的电量为其额定容量电池容量,电池容量的单位元元有Ah,mAh(1Ah=1000mAh).5什么是电池的放电残余容量?当对可充电电池用大电流（如1C或以上）放电时，由于电流过大使内部扩散速率存在的“瓶颈效应”，致使电池在容量未能完全放出时已到达终点电压，再用小电流如0.2C还能继续放电，直至1.0V/支时所放出的容量称为残余容量。7什么是电池的标称电压开路电压中点电压终止电压?电池的标称电压指的是在正常工作过程中表现出来的电压,二次镍镉镍氢电池标称电压为1.2V;二次锂电池标称电压为3.6V。开路电压指在外电路断开时，电池两个极端间的电位差；终点电压指电池放电实验中，规定的结束放电的截止电压；中点电压指放到50%容量时，电池的电压主要用来衡量大电流放电系列电池高倍率放电能力，是电池的一个重要指标。8电池常见的充电方式有哪几种?镍镉和镍氢电池的充电方式:1. 恒流充电:整个充电过程个中充电电流为一定值,这种方法最常见。2. 恒压充电：充电过程中充电电源两端保持一恒定值，电路中的电流随电池电压升高而逐渐减小。3. 恒流恒压充电:电池首先以恒流充电CC,当电池电压升高至一定值时,电压保持不变CV,电路中电流降至很小,最终趋于0。锂电池的充电方式：恒流恒压充电：电池首先以恒流充电CC，当电池电压升高至一定值时，电压保持不变CV，电路中电流降至很小，最终趋于0。9什么是电池的标准充放电？IEC国际标准规定的镍镉和镍氢电池的标准充放电为：首先将电池以0.2C放电至1.0V/支，然后以0.1C充电16小时，搁置1小时后，以0.2C放至1.0V/支，即为对电池标准充放电。什么是脉冲充电对电池性能有什么影响？由于镍镉电池在常规充电时容易极化，常规恒压或恒流充电均会使电解液持续产生氢氧气体，其氧气在内部高压作用下，渗透至负极与镉板作用生成CdO ,造成极板有效容量下降。脉冲充电一般采用充与放的方法，即充5秒钟，就放1秒钟。这样充电过程产生的氧气在放电脉冲下将大部分被还原成电解液。不仅限制了内部电解液的气化量，而且对那些已经严重极化的旧电池，在使用本充电方法充放电5-10次后，会逐渐恢复或接近原有容量。10 什么是涓流充电？涓流充电是用来弥补电池在充满电后由于自放电而造成的容量损失。一般采用脉冲电流充电来实现上述目的。根据以往测试的经验，电池在充满电后在40由于自放电损失的容量大约是标称容量的5%。从理论上讲，以C/500的电流持续充电即可弥补自放电造成的容量损失：C*5/100*24h*C/500，但是，由于电流太小，实际上充电效率非常低，使得基本无法充进电。我们采用脉冲充电方法可以解决这个问题。用C/10充电1.2秒，搁置58.8秒。按照上述条件每天充电的容量约为标称容量的5%。一般而言，脉冲充电的方式在以下范围内较为适合，可根据实际情况选用。充电电流：C/20，充电时间：0.1秒到60秒。涓流充电的例子：充电高充电低脉冲周期S 每天充电容量电流时间电流时间C/10 1.2s 0C 58.8s 60s 标准容量的5% C/20 2.4s 0C 57.6s 60s C/10 0.6s 0C 29.4s 30s。11什么是充电效率？指电池在一定放电条件下放至某一截止电压时放出的容量与输入的电池容量的比值它可按照以下公式计算：充电效率=（放电电流* 放电至截止电压的时间/充电电流* 充电时间）* 100%输入的能量部分用来将活性物质转换为充电态，部分消耗在副反应上来产生氧气，充电效率受到充电速率和环境温度的影响，充电时充电电流必须在一定范围内，电流太小或太大充电效率都很低，由于电池还存在自放电，致使电池无法充满电。12什么是电池的功率输出？电池的功率输出指在单位时间里输出能量数的能力，它是根据放电电流I和放电电压来计算的P=U*I单位为瓦特，电池的内阻越小，输出功率越高电池的内阻应小于用电器的内阻，否则电池本身消耗的功率还要大于用电器消耗的功率，这是不经济的，而且可能损坏电池，在额定电压条件下电池的输出功率随电极表面积的增大工作温度的上升而上升，反之亦然。什么是二次电池的自放电不同类型电池的自放电率是多少？自放电又称荷电保持能力，它是指在开路状态下，电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力。一般而言，自放电主要受制造工艺，材料，储存条件的影响自放电是衡量电池性能的主要参数之一。一般而言，电池储存温度越低，自放电率也越低，但也应注意温度过低或过高均有可能造成电池损坏无法使用，BYD常规电池要求储存温度范围为-2045。电池充满电开路搁置一段时间后，一定程度的自放电属于正常现象。IEC标准规定镍镉及镍氢电池充满电后，在温度为205湿度为6520%条件下，开路搁置28天，0.2C放电时间分别大于3小时和3小时15分即为达标。与其它充电电池系统相比，含液体电解液太阳能电池的自放电率明显要低，在25下大约为10%/月。13什么是24小时自放电测试？镍镉和镍氢电池的自放电测试为:由于标准荷电保持测试时间太长,一般采用24小时自放电来快速测试其荷电保持能力,将电池以0.2C放电至1.0 V.1C充电80分钟,搁置15分钟后,以1C放电至1.0V测其放电容量C1,再将电池以1C充电80分钟,搁置24小时后测1C容量C2,C1C2/C1*100%应小于15%.14锂电池的自放电测试为:一般采用24小时自放电来快速测试其荷电保持能力,将电池以0.2C放电至3.0V,恒流恒压1C充电至4.2V,截止电流:10mA,搁置15分钟后,以1C放电至3.0V测其放电容量C1,再将电池恒流恒压1C充电至4.2V,截止电流10mA,搁置24小时后测1C容量C2 ,C2/C1*100%应大于99%.15 什么是电池的内阻怎样测量?电池的内阻是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力,一般分为交流内阻和直流内阻,由于充电电池内阻很小,测直流内阻时由于电极容量极化,产生极化内阻,故无法测出其真实值,而测其交流内阻可免除极化内阻的影响,得出真实的内值.交流内阻测试方法为:利用电池等效于一个有源电阻的特点,给电池一个1000HZ,50mA的恒定电流,对其电压采样整流滤波等一系列处理从而精确地测量其阻值.充电态内阻与放电态内阻有何不同?充电态内阻指电池100%充满电时的内阻,放电态内阻指电池充分放电时后的内阻.一般说来,放电态内阻不太稳定,且偏大,充电态内阻较小,阻值也较为稳定.在电池的使用过程中,只有充电态内阻具有实际意义,在电池使用的后期,由于电解液的枯竭以及内部化学物质活性的降低,电池内阻会有不同程度的升高.充电态内阻与放电态内阻有何不同?充电态内阻指电池100%充满电时的内阻,放 电态内阻指电池充分放电时后的内阻.一般说来,放电态内阻不太稳定,且偏大,充电态内阻较小,阻值也较为稳定.在电池的使用过程中,只有充电态内阻具有实际意义,在电池使用的后期,由于电解液的枯竭以及内部化学物质活性的降低,电池内阻会有不同程度的升高.16什么是IEC标准循环寿命测试?IEC规定镍镉和镍氢电池标准循环寿命测试为:电池以0.2C放至1.0V/支后1. 以0.1C充电16小时,再以0.2C放电2小时30分(一个循环).2. 0.25C充电3小时10分,以0.25C放电2小时20分(2-48个循环).3. 0.25C充电3小时10分,以0.25C放至1.0V(第49循环)4. 0.1C充电16小时,搁置1小时,0.2C放电至1.0V(第50个循环)对镍氢电池重复1-4共400个循环后,其0.2C放电时间应大于3小时对镍镉电池重复1-4共500个循环,其0.2C放电时间应大于3小时.BYD内部也采用1C循环寿命测试方法即额定放电后,将电池以1C充电80分钟,采用-V=20mV/支控制充电终点.1C放电至1.0V后反复循环500次后容量应在初容量的60%以上.IEC规定锂电池标准循环寿命测试为:电池以0.2C放至3.0V/支后1. 1C恒流恒压充电到4.2V截止电流20mA搁置1小时再以0.2C放电至3.0V(一个循环)反复循环500次后容量应在初容量的60%以上17什么是标准耐过充测试?IEC规定镍镉和镍氢电池的标准耐过充测试为:将电池以0.2C放电至1.0V/支,以0.1C连续充电28天,电池应无变形,漏液现象,且过充电后其0.2C放电至1.0V的时间应大于5小时.IEC规定锂电池的标准耐过充测试为:1).将电池0.2C放电至3.0 V2).用电流I任意设置10V电压对电池充电充电时间为T=2.5*C5/I3).电池最终不爆炸和起火18什么是标准荷电保持测试?IEC规定镍镉和镍氢电池的标准荷电保持测试为:电池以0.2C放至1.0/支,后以0.1C充电16小时,在温度为205湿度为65%20%条件下储存28天后,再以0.2C放电至1.0V,镍镉电池放电时间应不小于3h15m,而镍氢电池应大于3小时.国家标准规定锂电池的标准荷电保持测试为(IEC无相关标准).电池以0.2C放至3.0/支后,以1C恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA,在温度为20+_5下储存28天后,再以0.2C放电至2.75V计算放电容量,再与电池标称容量相比,应不小于初始容量的85%.19什么是电池的内压电压正常内压一般为多少?电池的内压是由于充放电过程中产生的气体所形成的压力.主要受电池材料制造工艺,结构等使用过程因素影响.一般电池内压均维持在正常水平,在过充或过放情况下,电池内压有可能会升高:例如过充电正极:4OH- - 4e 2H2O + O2产生的氧气透过隔膜纸与负极复合:2Cd + O2 2CdO如果反应的速度低于反应的速度,产生的氧气来不及被消耗掉,就会造成电池内压升高.20什么是内压测试?镍镉和镍氢电池内压测试为:将电池以0.2C放至1.0V后,以1C充电3小时,根据电池钢壳的轻微形变通过转换得到电池的内压情况,测试中电池不应鼓底,漏液或爆炸.锂电池内压测试为:(UL标准)模拟电池在海拔高度为15240m的高空(低气压11.6kPa)下,检验电池是否漏液或发鼓.具体步骤:将电池1C充电恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA ,然后将其放在气压为11.6Kpa,温度为(20+_3)的低压箱中储存6小时,电池不会爆炸,起火,裂口,漏液.21什么是短路实验?将充满电的电池在防爆箱内用一根导线连接正负极短路,电池不应爆炸或起火.22什么是跌落测试?将电池组充满电后从三个不同方向于1m高处跌落于硬质橡胶板上,每个方向做2次,电池组电性能应正常,外包装无破损.23什么是振动实验?镍镉和镍氢电池振动实验方法为:电池以0.2C放电至1.0V后,0.1C充电16小时,搁置24小时后按下述条件振动:振幅:4mm频率:1000次,分XYZ三个方向各振动30分钟.电池电压变化应在+_0.02V之间,内阻变化在+_5m以内.锂电池振动实验方法为:电池以0.2C放电至3.0V后1C充电恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA, 搁置24小时后按下述条件振动:振幅0.8mm使电池在10HZ-55HZ之间震动,每分钟以1HZ的震动速率递增或递减.电池电压变化应在+_0.02V之间,内阻变化在5m以内.24什么是碰撞实验?镍镉和镍氢电池碰撞实验方法为:电池以0.2C放电至1.0V后,在20+_5c 下,以0.1C充电16小时,安装到碰撞测试台上按如下条件测试:峰值加速度为98m/S2(10g),相应脉冲时间D为16m/s,相应速度变化为1.00m/s,碰撞1000次结束后,电池应在205 下搁置1-4小时以0.2C放电至1.0V的放电时间应不小于5小时锂电池碰撞实验方法为国家标准电池以0.2C放电至3.0V后在205 下以1C充电恒流恒压充电到4.2V截止电流10mA 安装到碰撞测试台上按如下条件测试:峰值加速度在100m/S2,脉冲持续时间为16ms,碰撞次数为100010,次碰撞结束后目测电池外观应无异常现象然后以1C恒流放电至2.75V,然后在(205)的条件下,进行1C充电1C放电循环直至放电容量不少于初始容量的85% ,但循环次数不多于3次.25什么是撞击实验?电池充满电后,将一个15.8mm直径的硬质棒横放于电池上,用一个20磅的重物从610mm的高度掉下来砸在硬质棒上,电池不应爆炸起火或漏液.26什么是穿透实验?电池充满电后，用一个直径为2.5mm-5mm的钉子穿过电池的中心，并把钉子留在电池内，电池不应爆炸起火。27什么是高温加速实验？由于标准荷电保持测试时间较长，对镍氢电池一般采用高温加速实验。将充满电后的电池储存在45环境中3天（等效于电池在常温下搁置28天）在常温下搁置1小时后，以0.2C放电至1.0V，要求放电时间大于3小时。28什么是高温高湿测试？镍镉和镍氢电池高温高湿测试为：电池以0.2C放电至1.0V后，1C充电75分钟后将其置与温度66c，85%湿度条件下储存192小时（8天）于常温常湿下搁置2小时,电池不应变形或漏液,容量恢复应在标称容量的80%以上.锂电池高温高湿测试为:(国家标准)将电池1C恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA,然后放入(402),相对湿度为90%-95%的恒温恒湿箱中搁置48h后,将电池取出在(205)的条件下搁置2h观测电池外观应该无异常现场,再以1C恒流放电到2.75V,然后在(205)的条件下,进行1C充电,1C放电循环直至放电容量不少于初始容量的85% ,但循环次数不多于3次。29什么是温升实验?将电池充满电后放进烘箱,以每分钟5的速度升高烘箱温度,一直到烘箱温度达150c,并将150保持10分钟,电池不应爆炸或起火。30什么是温度循环实验？温度循环实验包含27个循环，每个循环由以下步骤组成：1. 电池从常温转为在66+-3c,15+_5%条件下放置1小时。2. 转为在温度在33+_3c湿度905的条件下放置1小时.3 .条件转为-403放置1小时4 .电池在25搁置0.5小时此4步即完成一个循环,经过此27个循环实验后,电池应该无漏液,爬碱,生锈,或其它异常情况出现。31什么是温度震荡实验？该实验需要两个恒温箱，其中一个为66c,一个为-40,每一个循环由下面步骤组成:电池在-40放置1小时后,在5秒内转移到66烘箱内烘烤1小时,这个循环实验应该从低温开始,然后在高温结束,整个过程应为24个循环,电池经过此循环实验,应该不会出现任何电性能问题.32什么是灼烧实验?在防爆箱内,将充满电的电池在蓝色火焰上烘烤,电池安全阀应在一段时间后开启.三、电池常见问题与分析1电池使用时有哪些注意事项？1. 仔细阅读电池说明书,使用所推荐的电池;2. 检查电器及电池的接触件是否清洁,必要时用湿布擦干净,干燥后按正确极性方向装入;3. 无成人监护时,不要让儿童更换电池,小型电池如AAA应放在儿童不能拿到的地方。4. 不要将新，旧电池或不同型号电池混用5. 不要试图用加热，充电或其它方法使一次电池再生6. 不要将电池短路7. 不要加热电池或将电池丢入水中8. 不要拆卸电池9. 用电器使用后应断开开关10. 应当从长期不使用的用电器具中取出电池11. 电池应保存在阴凉，干燥无阳光直射处2电池对环境有什么影响？现今几乎所有电池均不含汞，但重金属仍然是汞电池，可充电镍镉电池，铅酸电池的必要组成部分。如果处置不当，且数量较多的话，这些重金属将对环境产生有害的影响。目前，国际上已有专门机构回收氧化锰镍镉和铅酸电池。例如非盈利机构RBRC公司BYD于1997年获得RBRC公司的认证，所有镍镉电池均得到回收利用。BYD一直致力于环保电池（镍氢，锂离子）来代替镍镉电池。目前，镍氢电池和锂离子电池所占的比例有大幅度提高。3环境温度对电池性能有何影响？在所有的环境因素中，温度对电池的充放电性能影响最大，在电极/电解液接口上的电化学反应与环境温度有关，电极/电解液接口被视为电池的心脏。如果温度下降，电极的反应率也下降，假设电池电压保持恒定，放电电流降低，电池的功率输出也会下降。如果温度上升则相反，即电池输出功率会上升，温度也影响电解液的传送速度温度上升则加快，传送温度下降，传送减慢，电池充放电性能也会受到影响。但温度太高，超过45，会破坏电池内的化学平衡，导致副反应。镍镉镍氢电池的放电效率在低温会有显著的降低（如低于-15），而在-20时，碱液达到起凝固点，电池充电速度也将大大降低。在低温充电低于0会增大电池内压并可能时安全阀开启。为了有效充电，环境温度范围应在530之间，一般充电效率会随温度的升高而升高，但当温度升到45以上，高温下充电电池材料的性能会退化，电池的循环寿命也将大大缩短。4 充电的控制方法有哪些？为了防止电池过充，需要对充电终点进行控制，当电池充满时，会有一些特别的信息可利用来判断充电是否达到终点。一般有以下六种方法来防止电池被过充：1. 峰值电压控制:通过检测电池的峰值电压来判断充电的终点;2. dT/dt控制:通过检测电池峰值温度变化率来判断充电的终点;3. T控制:电池充满电时温度与环境温度之差会达到最大;4. -V控制:当电池充满电达到一峰值电压后,电压会下降一定的值5. 计时控制:通过设置一定的充电时间来控制充电终点,一般设定要充进130%标称容量所需的时间来控制;6