电池基础知识

Cd/Ni和MH/Ni电池基础知识前言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。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。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。什么是记忆效应？怎样消除记忆效应？记忆效应是针对竦镉电池而言的，由于传统工艺中负极为烧结式，镉品粒较粗，如果竦镉电池在它们被完全放电之前就重新充电，镉品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。对竦镉电池来说，负极的工艺为拉浆式，镉晶粒不会聚集，不存在记忆效应的问题。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。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+O2一2CdO+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。电池产品有哪些类型分别适合哪些应用领域？竦镉电池应用范围: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.竦氢电池应用范围: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.第一部分原理部分一、Cd/Ni电池成流反应：充电电池反应：+)2Ni(OH)2+2OH——2e日 上2NiOOH+2H2O；充电放电-)Cd(OH)2+2e -Cd+2OH—；放电充电总反应：2Ni(OH)2+Cd(OH)2 ，2NiOOH+Cd+2H2O放电电极电位：相NiOOH/Ni(OH)2=+0490V；相Cd/Cd(OH)2=-庭。^过充电时：+)4OH——4e 2H2O+O2t；-)2Cd+2H2O+O2+4e2Cd(OH)2；总反应:2Cd+4OH—总反应:2Cd+4OH—>2Cd(OH)4.过放电时：+)4H2O+4e ►4OH—+2H2t；-)4OH——4e 2H2O+O2t；总反应： 2H2 ►2H2t+O2tMH/Ni电池成流反应：充电1.电池反应：+)Ni(OH)2+OH——e4y2NiOOH+2H2O；充电放电-)M+H2O+e - MH+OH—；放电充电总反应：Ni(OH)2+M- WNiOOH+MH放电2.过充电时：+)总反应：04OH——4e -)2H2O+O2+4e另外4MH+O—f2H2O+O2t； ► 4OH—；f 4M+2H2O3.过放电时：+)总反应：02H2O+2e -)2OH—+H——+2OH—+H2t；+ 2H2O+2e；三、氧化竦电极的品型转变：Ni(OH)2有a-Ni(OH)2和6-Ni(OH)2之分，NiOOH分。-NiOOH和Y-NiOOH。它们存在下述关系：充电a-Ni(OH)2 Y-NiOOHp=2.32g/cm3 增大63.4% p=3.79g/cm3陈化 过充电柱 充电6-Ni(OH)2 kp-NiOOHp=3.97g/cm3 增大17.9% p=4.68g/cm3四、充放电曲线:电池性能检测数据曲线图电压（V）1.08竦镉电池的电化学原理：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。竦氢电池的电化学原理：与竦镉电池相同的Ni氧化物为正极，储氢金属为负极，碱液(主要为KOH)为电解液。充电时，正极发生反应：Ni(OH)2-e+OH-一NiOOH+H2O；负极反应：MHn+ne一M+n/2H2。放电时，正极：NiOOH+H2O+e-Ni(OH)2+OH-；负极：M+n/2H2—MHn+ne。六、常见问题：恒流过充电：正极在析氧，负极在吸氧。当电流较小时，电池内部的内压还不是太高;当电流达到一定程度时，正极的释氧速度迅速提高，负极的吸氧速度小于正极的析氧速度，这样很容易造成电池的内压升高而造成电池漏夜。如果排气阀来不及排气时，电池会发生鼓底现象。恒流过放电：过放电实际是在电解水。这是一个不可逆反应，气体存在于电池内部，当电流大到一定程度时，严重过放电，如果排气阀来不及排气时，电池也一样容易造成漏夜或鼓底甚至爆炸。瞬间短路：瞬间短路会产生很大的电流，使电池的电能完全转化为热能；电流过大电解水，产生h2和O2。容易烧坏密封圈、电池鼓底甚至爆炸。第二部分IEC标准一、标准：电池常用标准，IEC标准即国际电工委员会(InternationalElectricalCommission)，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。常用国际IEC标准有:竦镉电池的标准为IEC602851999；竦氢电池的标准为IEC614361998.1；锂电池目前依据的是SANYO或Panasonic的标准为IEC619602000.11。常用国家GB标准有：竦镉电池的标准为GB/T11013_1996；GB/T18289_2000；竦氢电池GB/T15100_1994；GB/T18288_2000；锂电池GB/T10077_1998；YD/T998_1999；GB/T18287_2000。另外电池常用标准也有日本工业标准JISC关于电池的标准及SANYO、PANASONIC公司制定的关于电池企业标准。二、有关问题：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。电池的可靠性测试项目有哪些？.循环寿命.不同倍率放电特性.不同温度放电特性.充电特性.自放电特性.不同温度自放电特性.存贮特性.过放电特性.不同温度内阻特性.高温测试.温度循环测试.跌落测试.振动测试.容量分布测试.内阻分布测试什么是电池的放残余容量？当对可充电电池用大电流(如1C5A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；已经充电还没放电。再用小电流如0.2C放电，直至1.0V/支时所放出的容量称为残余容量。第三部分电池术语解释一、专业术语：化学电源：通常叫电池，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，把化学能转化为直流低电压的装置。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。一次电池与二次电池异同点：一次电池只能放电一次；二次电池可反复充放电多次循环使用，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。电动势：电池开路时，即无电流通过电池时，正负极间的平衡电位之差。单位：V。开路电压：电池断路时，两极之间的电位差。成流反应：电池工作时，电极上进行的电化学反应。工作电压：又称负载电压或放电电压，是电池在闭路负载时的电压。电池内阻：又称全内阻，包括欧姆内阻和极化内阻，是电流通过电池内部受到的阻力。单位:m。或。。电池的内阻是怎样测量？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。10.开始电压：10.终止电压：电池工作到下降不宜继续放电且在短时间内大幅度下降的电压值。充电电压：用直流电流对电池充电时，电池两端的电压。容量：在一定的放电制度（U、I、t）下从电池获得的电量。单位：安时或毫安时，mA・h或A・h。计算式：C=I・tQ=I/t理论容量：假设活性物质全部参加放电反应时所能给出最大的电量。实际容量：在一定的放电制度（U、I、t）下电池所输出的电量。额定容量：又叫标称容量，是指在一定的放电制度（0.2C5A放到1.0V）和温度（25°C）下，由制造商标明电池所能提供最小的电量。比容量：又叫质量比容量或体积比容量，单位质量或体积的电池所能提供的容量。单位：mA・h/Kg或mA・h/cm3。放电平台：从放电开始起到电池的电压降到1.2V或1.0V（或某特定电压值）所需要的时间。单位：min或h。放电率：电池额定容量与放电时间的比值，即电池在规定的时间里放出其额定容量时所输出的电流大小。单位：A或mA。自放电：电池储存过程中容量自行下降的现象。（Cd/Ni存放8天^13%，MH/Ni存放8天^18%）+荷电程度=100%循环周期：电池依次经过充电、放电各一次称为一个周期（或一次循环）。使用周期：在一定的放电制度下，电池容量降到额定容量的规定以下，电池能经受充电与放电的次数。电池能力：电池在一定的条件下对外所输出的电能。单位：瓦时，W・h。比能量：单位质量的电池输出的能量叫质量比能量；单位体积的电池输出的能量叫体积比能量。电池组：两只或两只以上的电池通过连接片组合在一起。分串联、并联或混联。一次电池：又叫原电池，指电池在放完电后不能再充电使用的电池。二次电池：又叫可充电电池，指电池在放完电后能再充电多次使用的电池。充电条件：分标准充电、快速充电、高倍率充电、超高倍率充电、涓流充电。标准充电：0.1C5AX16h，或0.2C5AX7h；快速充电：0.4-0.5C5AX3-4h；高倍率充电：1-1.5C5AX1.5-1h；超高倍率充电：4.0-6.0C5AX20-12min；涓流充电：0.02-0.05C5A充电。其他：Battery（电池）Nickel-hydrogenbattery（竦氢电池）Nickel-cadmiumbattery（竦镉电池）Plaque（基片）Electrode（极片）Capacity（容量）Ampere-hour（安时）charge（充电）discharge（放电）self-dischargerate（自放电率）Cyclelife（循环寿命）。二、 生产用语：竦网冲槽：将竦网利用工艺规定标准之相应模具冲上槽位，使之点焊极耳时外露尺寸合格及减少虚、假、脱焊。竦网分档：按一定档次将相同型号、不同重量的竦网分档，使之在涂片过程中附料保持一致。涂 片：将各档次之竦网基体通过涂膏机间隙的调节使之档次不同的竦网附料保持一致。附 料：通过配料房配制，在涂片或拉浆过程中附于正、负极片上的浆料。刮 片：利用刮片刀将极片上多余附料（极耳上的附料）刮平整、干净，使之重量合格，附料均匀。裁 片：按工艺之规定将裁片刀调节一致，使之裁片长度、宽度符合工艺要求。压 片：将对滚机调节相应的间隙，使极片长、宽、厚符合工艺。拉 浆：将浆料利用钢带通过相应间隙之模后在烤箱烤十拉出拉浆炉。分 片：利用相应的分片刀将大片分成工艺规定之宽度。其 他：卷绕、入壳、辊（冲）槽、点盖、注液、电液、封口、涂胶、检测、量电、包装。三、 问题：放电倍率电池的充放电电流往往用充电倍率来表示，是指电池的充放电电流为电池容量的某一个倍数。电池的容量除与制造工艺有关，还与电池的充放电电流和充放电时间有关系，其容量计算公式为：充放电容量（C）二充放电电流（A或mA）X充放电时间（h）如：SC型电池用1200mA（1.2A）放电到1.0V，其放电时间58min，则该电池的容量为:1200mAX58min/(60min/h)=1160mAh(或者说1.2Ah)那么，在电池充放电的时候，根据电池的设计要求，往往设计一定的充放电制度，而且电池的型号多样，在规定放电电流时，若直接说成电流值就很不方便，因此，用放电倍率表示就方便多了。如：AA600mAh镉竦电池，充放电制度要求用0.1C5AX90min，转0.5C5AX150min，那么，我们很快可以算出充电电流，即：0.1X90min=60X90min转0.5C5AX150min=300X150min。从以上知道，同一型号的电池充放电倍率越大，电池的充放电电流就越大。放电终止电压：电池放电的终止电压是指电池在放电时，电压随放电时间的增长而降低，当降到某一个值的时候，不能再继续放电的电压值，也是电池最低的工作电压，这是人为规定的。电池在放电时的终止电压一般为1.0V，终止电压有的时候也不相同。对同一电池不同的放电条件要求也不同，一般小电流放电时终止电压稍高，大电流放电时终止电压稍低。如：0.2C5A、1C5A放电终止电压1.0V，5C5A放电终止电压0.8V，10C5A放电终止电压0.7V。过充电和过放电：过充电：是指电池在充电时，充电容量到达实际容量后，仍继续充电的现象。分允许过充电和不允许过充电。由于设计电池的原材料、结构和工艺不同，电池充电效率也有高有低，因此电池按100%的容量充电时，就不会放出100%的容量，根据设计要求的不同，电池在充电时就会充到120%-160%（MH/Ni电池充到110%-150%）。如：SC1300mAh电池在分容的时候，60min可以达到标称容量，而实际充电时间为90min，电池才能充足电。这是因为，在充电过程中，极板上的活性物质不断转化，电压不断上升，活性物质即将转化完毕时，电压急剧上升，且正极产生大量可以大部分消除的气体一2，电池内压变大。如果过充电加剧，内压过大，会发生壳体鼓底或漏液，甚至爆炸。同时会影响电池的容量和寿命。过放电：是指在放电过程中，一般是正极活性物质先放完电，仍继续放电，这时极板内部反应体系发生混乱，正极可能产生很难消除的气体——h2,电池内压过大，会发生壳体鼓底或漏液，甚至爆炸。同时会影响电池的容量和寿命。化成和分容：化成：极板的化学物质在加入电解液后没有活化前，导电能力差，能量转换的能力比较低。要反复对电极进行充放电，激活极板内的化学物质。电解液被充分吸附到活性物质的周围，活性物质的利用率得到充分利用，电池容量大大提高。分容：是指按一定的充放电制度，对电池放到规定电压所需要的时间（或容量）大小进行分类。在生产极板的过程中，填充活性物质的量呈正态分布，从而影响电池容量的分布；不同的生产工艺、过程和控制手段也会影响电池容量的分布；不同容量电池的电性能也有一定的差别。因此，要对电池进行分容针对不同使用的场所和要求的客户来发不同容量的产品。电流和时间对电池电性能的影响：电池容量由放电电流和放电时间决定，因此要控制电流和时间在允许的公差范围内。充电电流忽大或忽小，充入的容量不准确，放电电流忽大或忽小，放电容量不容易计算；充电时间偏长，充入的电量过多，将会发生鼓底或漏液，充入的电量过小，电池的容量很难充分发挥。分容不准确会影响电池的电性能：分档不准或标识不明确，都会造成严重的质量后果。在普通情况下，电池往往是多只串联使用，电池组的容量是由电池的平均容量和容量分布所决定的，最低容量的电池最容易发生过放电，该正极很容易发生过放电，从而影响电池的容量和寿命。短路:电池短路分直接短路、隐形短路或微短路。微短路：正、负极之间有微小的接触，