小型充电电池知识讲座

小型充电电池知识讲座第1页，课件共45页，创作于2023年2月化学电源（电池）基本知识第2页第2页，课件共45页，创作于2023年2月七、镍镉电池目录第3页一、化学电源概述二、电池的组成三、电池分类四、镉镍、氢镍、锂离子电池的及反应原理五、电池的生产流程六、电池的性能参数十、铅酸蓄电池八、镍氢电池九、锂电池十、成品电池第3页，课件共45页，创作于2023年2月电化学电池是一种把氧化还原反应所释放出来的能量直接变成低压直流电能的装置化学电源所具备的优点：1、能释放能量又能储存能量，能把化学能转化成电能储存起来2、能量转换率高，工作时对于环境及设备没有污染、没有噪音3、工作范围广，对环境适应性强，高低温、振动、冲击、失重条件下均可正常工作4、电池的主要参数：电压、电流、容量及电池形状均可在较宽的范围内变动，因此电池可设计成任意形状和大小5、携带方便，使用简单，具有长期储存能量和瞬间释放出能量的能力概述第4页MCNAIR第4页，课件共45页，创作于2023年2月电池化学能与电能相互转变的装置称为电化学电池利用两电极的电极反应产生电流的装置称为化学电池电解池

利用电能发生化学反应的装置称为电解池可逆反应指可以向着反应的返方向进行的反应，如：

Cd+2NiOOH+2H2O2Ni（OH）2+Cd（OH）2可逆电池 指电池的总反应或每个电极上进行的反应可逆化学反应可逆能量转移可逆名词术语第5页MCNAIR第5页，课件共45页，创作于2023年2月主要由电极、电解质、隔膜、外壳组成电极——是电池的核心部分，主要由活性物质和导电骨架组成。活性物质是指正负极中参加成流反应的物质，决定电池基本特性的重要部分。电解质——主要担负正负极间电荷传递作用，也参加电极反应。隔膜——将正负极隔开，防止正负极之间电子短路，允许离子通过。外壳——是电池的容器。第6页电池的组成MCNAIR第6页，课件共45页，创作于2023年2月电池的结构第7页第7页，课件共45页，创作于2023年2月电池的结构第8页第8页，课件共45页，创作于2023年2月电池的结构第9页第9页，课件共45页，创作于2023年2月一、电池按工作性质基本可分成四大类：

一次电池，也称为原电池。只能使用一次，不可反复充电使用。如锌锰干电池，碱性锌锰电池，一次锂电池等。二次电池，习惯上又称为蓄电池，可多次充放电循环使用。如：镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池等。储备电池，采用隔离电池的某一重要组成，排除自放电，可长期保存。燃料电池，将氢气、甲醇、一氧化碳等燃料连续通入电池体时，电池就可连续放电，又称连续电池第10页电池的分类第10页，课件共45页，创作于2023年2月第11页电池的分类二、电池一般用电极活性材料或再加上电解质溶液种类来命名的。

如：锌锰电池（活性材料正极是二氧化锰，负极是锌）。镉镍电池（正极活性材料是羟基氧化镍，负极是金属镉）；金属氢化物镍电池，通常也称为氢镍电池（活性材料正极是羟基氧化镍，负极是金属氢化物）

锂离子电池是区别以金属锂做负极的锂电池而命名的，是以锂离子（Li+）嵌入化合物为正负极活性物质的二次电池。

第11页，课件共45页，创作于2023年2月第12页电池反应及原理镉镍电池：（-）Cd/KOH/NiOOH（+）电池反应：Cd+2NiOOH+2H2O2Ni（OH）2+Cd（OH）2

氢镍电池（指金属氢化物镍电池）：（-）MH/KOH/NiOOH（+）电池反应：MH+NiOOHNi（OH）2+M锂离子电池：（-）LiXC6/LiPF6有机电解质溶液/Li1-XCoO2（+）电池反应：Li1-XCoO2+LiXC6LiCoO2+6C放电充电放电充电放电充电第12页，课件共45页，创作于2023年2月第13页电池制造工艺流程正极片制造负极片制造卷绕入壳质溶液加电解封口化成分选分选包装或组装出货测试浆的质量检测极片质量及均匀性正极制浆负极制浆正极集流体负极集流体逐项、综合测试入库贮存隔膜第13页，课件共45页，创作于2023年2月1.开路电压：外电路没有电流流过时的电压；2.工作电压：又称放电电压或负荷电压。是指有电流通过外电路时电池的电压；3.标称电压：Cd-Ni：1.2V，Ni-MH：1.2V，Li-ion：3.6V；4.电池的容量和额定容量容量：在一定放电条件下电池的放电容量，一般用Ah、mAh作为计量单位，不同的放电条件容量有所差别（如电流、终止电压、环境温度等）。第14页电池的性能参数第14页，课件共45页，创作于2023年2月额定容量：在规定的放电条件下电池应该具有的最低容量。一般是指20±5℃下，0.2C5A放电到规定的终止电压时所放出的最低容量。5.内阻：主要是指电池欧姆内阻。包括电极电阻、电解液电阻、隔膜电阻及各部分之间的接触电阻等；6.充电性能：电池在不同条件下充电时所表现出的性能，一般测量充电电压-时间（V-t）曲线，可以描述充电特性；镉镍电池：充电过程电压上升，充电电压与充电制度有关，电流越大，电压越高；充电时的温度越高，充电电压越低。第15页电池的性能参数第15页，课件共45页，创作于2023年2月氢镍电池：充电时V-t曲线与镉镍相似，但充电后期电压比Ni-Cd低。7.放电性能：电池在不同条件下放电时所表现出的性能。测量放电电压-时间（V-t）曲线，可以描述放电性能。镉镍电池：放电电压—时间曲线较为平稳，在0.2C放电时，电压约稳定在1.2V左右，放电电流越大，放电电压越低，温度升高，放电性能有所提高。氢镍电池：放电电压与镉镍电池相似，容量是Ni-Cd电池的1.5-2倍。第16页电池的性能参数第16页，课件共45页，创作于2023年2月镉镍电池概述主要部件：正负极板、电解液、隔膜、壳体其他零件：盖帽、密封圈二、镍镉密封碱性蓄电池分类用途分类：普通型、高温型、高功率极板结构分类：烧结式、发泡式、粘结式外形结构分类：圆柱电池、扣式电池、小矩形电池一、一般结构镍镉蓄电池第17页第17页，课件共45页，创作于2023年2月镍镉电池采用Ni（OH）2作为正极，CdO作为负极，碱液（主要为KON）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。三、镍镉电池的电化学原理镍镉蓄电池第18页第18页，课件共45页，创作于2023年2月镍镉蓄电池第19页四、镍镉电池的充放电特性温度对充电的影响第19页，课件共45页，创作于2023年2月电流对放电的影响镍镉蓄电池第20页第20页，课件共45页，创作于2023年2月镍镉蓄电池第21页第21页，课件共45页，创作于2023年2月五、影响电池性能的因素

镍镉蓄电池第22页容量：电极活性物质的量及活化程度内阻：电池结构、隔膜、电解液过充电：电极性能、负极氧复合能力过放电：电极性能自放电：电池结构、隔膜质量、杂质循环寿命：容量衰减、短路第22页，课件共45页，创作于2023年2月镍镉蓄电池第23页六、电池规格种类NI-CDNI-H高度2/31/2直径AAAAA、ASC、C、D容量400mAh800mAh1000mAh2000mAhNI-CD2/3AA400第23页，课件共45页，创作于2023年2月七、重要特性无维护工作快速充电快充型：1.5-2.5h普通型:7-14h高倍率放电内阻小、放电电压平稳，适用于大电流或脉冲放电适用温度范围广

-40℃至+50℃，高温型工作温度可达+70℃工作寿命长500次---1000次循环镍镉蓄电池第24页第24页，课件共45页，创作于2023年2月八、优缺点优点：电池可在任何环境下使用，无须维护携带方便；高、低温和高倍率放电特性良好；自放电小；使用寿命长；优良的耐过充过放性能。镍镉蓄电池第25页缺点：有记忆效应；成本比铅酸蓄电池高。第25页，课件共45页，创作于2023年2月氢镍电池概述主要部件：正负极板、电解液、隔膜、壳体其他零件：盖帽、密封圈一、一般结构氢镍蓄电池第26页二、优缺点优点：比能量高，大约是镉镍电池的1.5-2倍优良好的耐过充、过放的保护性能；无污染和“记忆”效应；无大电流使用情况下可于镉镍电池互换。缺点：成本高于镍镉电池；充电时电池内压高；自放电损失高于镍镉电池；高、低温性能没有镍镉电池好。第26页，课件共45页，创作于2023年2月锂电池概述锂电池第27页主要部件：正、负极板、电解液、隔膜其他零件：保护电路板、外壳二、分类一、锂电池的组成锂电池是用金属锂作为负极活性物质的电池的总称可否充电分类：一次锂电和二次锂电电解质分类：有机电解质锂电和无几电解质锂电第27页，课件共45页，创作于2023年2月锂电池第28页三、锂电池的命名方法（GB10077标准）单体锂电池型号命名由四部分组成第一部分为体系字母代号，如下：第二部分为形状字母代号，R表示细长圆柱形；S表示方形;F表示扁方形

代号BCDEIWK体系Li-(CFX)nLi-MnO2

Li-Bi2O3Li-SOCl2

Li-I2

Li-SO2

Li-CuS第三部分用阿拉伯数字表示电池尺寸。第四部分电池工作特性代号，如下：A代表蓄电池M代表中倍率放电H代表高倍率放电S代表高温环境(100--150℃)例:CF241406表示Li-MnO2扁方形电池,电池尺寸为24mm×14mm×6mm第28页，课件共45页，创作于2023年2月锂电池第29页三、锂离子电池的性能电压：3.3—3.8V工作温度：-20℃--+55℃循环寿命500—1000次四、锂离子电池的优缺点比能量高工作电压高放电电压平稳贮存寿命长钴资源少,价格昂贵电性能受温度影响较大安全性能差不适于高倍率充、放电优点：缺点：第29页，课件共45页，创作于2023年2月铅蓄电池概述一、一般结构主要部件：正负极板、电解液、隔板、电解槽其他零件：端子、连接条、排气栓等二、分类用途分类：启动用、牵引用、铁路客车用、航空用等极板结构分类：涂膏式、管式、形成式电解液和充电维护分类：干放电态、干荷电态、带液充电态、湿荷电态、免维护蓄电池和少维护蓄电池其他分类方法：按电池盖和排气栓结构分类、使用条件分类铅酸蓄电池第30页第30页，课件共45页，创作于2023年2月第31页铅酸蓄电池三、优缺点优点：1、比较廉价2、容量及外观尺寸范围广(1Ah～几千Ah)3、电压在实用蓄电池中最高，2.2V4、易于浮充，没有记忆效应5、易于识别荷电状态缺点：1、使用寿命较镉镍和铁镍蓄电池短2、比能量低，一般为30Wh/Kg～40Wh/Kg3、不适合制作低容量，小尺寸电池4、放电态长期保存会导致电极的不可逆硫酸盐化5、在某些结构电池中由于氢的析出，有爆炸危险6、在某些结构和用途中，由于氢化锑和氢化砷析出而引起公害第31页，课件共45页，创作于2023年2月D:10.0-10.5mmH:44.0-45.0mm第32页成品电池NI-MHAAA第32页，课件共45页，创作于2023年2月

NI-MHAAD:14.0—14.5mmH:49.5—50.5mm第33页成品电池第33页，课件共45页，创作于2023年2月

NI-CDAAT:14.4—14.8mmW:42.3—43.3mmH:49.9—50.9mm第34页成品电池第34页，课件共45页，创作于2023年2月

T:14.2—14.6mmW:42.3—43.3mmH:29.9—30.9mm第35页成品电池NI-CD2/3AA第35页，课件共45页，创作于2023年2月第36页成品电池NI-CDSC组合电池第36页，课件共45页，创作于2023年2月

镍氢电池镍镉电池锂离子电池铅酸电池第36页成品电池第37页，课件共45页，创作于2023年2月1、电池使用完后或长期不使用是否可以保存在用电器内？如果用电器长时期内不再使用，最好将电池取出并放于低温，干燥的地方，如果不这样，即使用电器被关掉，系统仍会使电池有一个低电流输出，这会缩短电池的使用寿命。2、每次使用完后无绳电话都应放回机座吗？按照惯例及无绳电话的设计，每次使用后都应放回机座上。这样可以激活电池，补充放掉的容量及有于自放电的容量损失。建议间或将电池完全放电，以便恢复电池的初始容量及放电性能。如果长期不使用电话，最好还是要将无绳电话取下来，避免电池长期被过充电。另外，由于无绳电话即使在关机后，系统仍有一小电流在放电，因此，长期不用时应拆下电池，使其置于开路，使用时再充电。第38页，课件共45页，创作于2023年2月3、不同容量的电池组合在一起使用会出现什么问题?如果将不同容量或新旧电池混在一起使用,有可能出现漏液,零电压等现象。这是由于充电过程中，容量差异导致充电时有些电池被过充，有些电池未充满电，放电时有容量高电池未放完电，而容量低的则被过放。如此恶性循环，电池受损害而漏液或低（零）电压。4、什么是记忆效应？怎样消除记忆效应？记忆效应是针对镍镉电池而言的，由于传统工艺中负极为烧结式，镉晶粒较粗，如果镍镉电池在它们被完全放电之前就重新充电，镉晶粒容易聚集成块而使电池放电时形成次级放电平台。电池会储存这一放电平台并在下次循环中将其作为放电的终点，尽管电池本身的容量可以使电池放电到更低的平台上。在以后的放电过程中电池将只记得这一低容量。同样在每一次使用中，任何一次不完全的放电都将加深这一效应，使电池的容量变得更低。要消除这种效应，有两种方法，一是采用小电流深度放电（如用0.1C放至0V）一是采用大电流充放电（如1C）几次。第39页，课件共45页，创作于2023年2月5、电池出现零电压或低电压的可能原因是什么？电池遭受外部短路或过充,反充(强制过放)。电池受高倍率大电流连续过充,导致电池极芯膨胀,正极直接接触短路。电池内部短路，或微短路，如：正负极片有毛刺穿透隔膜纸接触短路，正负极片放置不当，造成极片接触短路，或正极片接触钢壳短路，负极掉料进隔膜纸，隔膜纸本身有缺陷，正极极耳接触负极片短路。

6、电池组零电压或低电压的可能原因有哪些？是否单支电池零电压

插头短路,断路,与插头连接不好

引线与电池脱焊,虚焊

电池内部连接错误,连接片与电池之间漏焊,虚焊,脱焊等

电池内部电子组件连接不正确,损坏第40页，课件共45页，创作于2023年2月7、电池产品有哪些类型分别适合哪些应用领域？镍镉电池应用范围:无绳电话,电动玩具,电动工具,应急灯,家用电器,仪表器械,电动自行车.镍氢电池应用范围:无绳电话,电动玩具,电动工具,应急灯,家用电器,仪表器械,电动自行车.锂离子电池应用范围:移动电话,笔记本电脑,多种移动设备,小光碟播放机,小型摄像机,数码相机.8、温度对电池的性能有何影响？

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/电解液界面上的电化学反应与环境温度有关，电极/电解液界面被视为电池的心脏。如果温度下降，电极的反应率也会下降。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，导致副反应的。第41页，课件共45页，创作于2023年2月9、电池充满电时温度为什么会急升?电压为什么会突降？当电池充满电后再继续充电属于过充，由于正极Ni(OH)2已基本全部转化为NiOOH，电池电位在此一温度达到平衡值（最大值），此时外部的恒定电流过充使OH-氧化而产生氧气。化学反应：4OH--e→O2+2H2O+热量。生产的氧气透过隔膜纸与负极产生的镉复合：2Cd+O2→2CdO+热量。该化合反应产生的热量很多，只是电池整个体系温度升高。故此时温度存在急剧上升的现象。而由于温度越高，电池平衡电位越低，故温升必然导致电池平衡电位下降，故此时电池电压存在突降现象。10、电池产品有哪些类型分别适合哪些应用领域？

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/电解液界面上的电化学反应与环境温度有关，电极/电解液界面被视为电池的心脏。如果温度下降，电极的反应率也会下降。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，导致副反应的。第42页，课件共45页，创作于2023年2月11、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