充电电池的电压比型号相同的一次性电池低,AA电池(5号充电)是1.2伏,9V充电电池实际上是 8.4伏。现在一般充电次数能在1000次左右。目前只有五种:镍镉、镍氢、锂离子、铅蓄、铁锂。
1、充电电池种类:
镍镉电池(Ni-Cd)
电压:1.2V
使用寿命为:500次
放电温度为:-20度~60度
充电温度为:0度~45度
镍氢电池(Ni-MH)
电压:1.2V
使用寿命为:1000次
放电温度为:-10度~45度
充电温度为:10度~45度
备注:目前国产5号电池最高容量是2500mAh左右。
锂离子电池(Li-lon)
电压:3.6V
使用寿命为:500次
放电温度为:-20度~60度
充电温度为:0度~45度
备注:重量比镍氢电池轻30%~40%,容量高出镍氢电池60%以上。但是不耐过充,如果过充会造成温度过高而破坏结构=>爆炸。
锂聚合物电池(Li-polymer)
电压:3.7V
使用寿命为:500次
放电温度为:-20度~60度
充电温度为:0度~45度
备注:锂电的改良型,没有电池液,而改用聚合物电解质,可以做成各种形状,比锂电池稳定。
铅酸电池(Sealed)
电压:2V
使用寿命为:200~300次
放电温度为:0度~45度
充电温度为:0度~45度
备注:就是一般车用电瓶(它是以6个2V串联成12V的),免加水的电池使用寿命长达10年,但体积和容量是最大的。
2、充电电池的特征:
镍镉: 有记忆效应容量小
镍氢: 记忆效应小 容量大
锂离子: 无记忆效应 身薄 容量大,因电极材料不同,电动势为3.6V、3.7V两种。锂电池的性能是现有各类电池中最好的一种,体积小、重量轻、容量大。广泛用于数码相机、笔记本电脑、移动电话等电子产品中。
铅蓄:电动势约为2V,铅蓄电池可以反复充电使用,电解液是硫酸溶液,内阻很小,广泛用于汽车、摩托车中。
3、相关名词解释:
充电率(C-rate)
C是Capacity的第一个字母,用来表示电池充放电时电流的大小数值。
例如:充电电池的额定容量为1100mAh时,即表示以1100mAh(1C)放电时间可持续1小时,如以200mA(0.2C)放电时间可持续5小时,充电也可按此对照计算。
终止电压(Cut-off discharge voltage)
指电池放电时,电压下降到电池不宜再继续放电的最低工作电压值。
根据不同的电池类型及不同的放电条件,电池放电的终止电压也不相同。规定终止电压放一般都要随放电电流的增大而减少。以1.2V、800mah镍氢电池为例,采取40ma(20小时率)的放电电流它的放电终止电压一般设定在1.15v;采取80ma(10小时率)的放电电流则它的放电终止电压就要设定在1.10v了。
开路电压(Open circuit voltage OCV)
电池不放电时,电池两极之间的电位差被称为开路电压。
电池的开路电压,会依电池正、负极与电解液的材料而异,如果电池正、负极的材料完全一样,那么不管电池的体积有多大,几何结构如何变化,起开路电压都一样的。
放电深度(Depth of discharge DOD)
在电池使用过程中,电池放出的容量占其额定容量的百分比,称为放电深度。
放电深度的高低和二次电池的充电寿命有很深的关系,当二次电池的放电深度越深,其充电寿命就越短,因此在使用时应尽量避免深度放电。
过放电(Over discharge)
电池若是在放电过程中,超过电池放电的终止电压值,还继续放电时就可能会造成电池内压升高,正、负极活性物质的可逆性遭到损坏,使电池的容量产生明显减少。
过度充电 (Over charge)
在充电过程中电池的电压会随著储存电量的增加而逐渐上升,当电池储存的电量达到饱和电极材料无法继续充电时,若继续充电则电解液会起电解,并且在阳极产生氧气,在阴极产
生氢气,如此会在密封的电池内部造成内部压力上升,会对电池内部结构造成破坏.像这种现象称之为过度充电.
为了避免过度充电电池遭毁损,通常将阴极之容量制作得比阳极容量大,如此当过度充电时阳极会先达到饱和并产生氧气,而阴极却未饱和而不会产生氢气,阳极产生的氧气扩散到阴极之后会与充电产生的金属镉起化学反应吸收掉氧气,且此反应的速度与金属镉产生的速度平衡,因此可以有效地避免电池的压力上升.但是若充电电流过大(使用快充时)就会失去平衡,电池的内压过大会将电池的安全阀推开,氢气和氧气会泄漏到电池外部,直到压力降低安全阀关闭电池才又再密封起来.但是气体的泄漏已使得内部化学材料减少,造成电池寿命的缩短。
能量密度(Energy density)
电池的平均单位体积或质量所释放出的电能。
一般在相同体积下,锂离子电池的能量密度是镍镉电池的2.5倍,是镍氢电池的1.8倍,因此在电池容量相等的情况下,锂离子电池就会比镍镉、镍氢电池的体积更小,重量更轻。
自我放电(Self discharge)
电池不管在有无被使用的状态下,由于各种原因,都会引起其电量损失的现象。
若是以一个月为单位来计算的话,锂离子电池自我放电约是1%-2%、镍氢电池自我放电约3%-5%。
充电循环寿命(Cycle life)
充电电池在反复充放电使用下,电池容量回逐渐下降到初期容量的60%-80%。
记忆效应(Memory effect)
在电池充放电过程中,会在电池极板上产生许多小气泡,时间一久,这些气泡会减少电池极板的面积,也间接影响电池的容量。
铁锂:电力更足,更安全,也更轻,未来电动车的主要发展方向。
一般,同种类型的充电电池,容量越大,体积越大,重量也较大。
4、充电、放电原理
先说说电池的放电过程,电池就是把化学能转化为电能的装置。
┏ 锌片:Zn – 2e- = Zn2+ 氧化反应(负极)
e-
┗铜片:2H+ + 2e- = H2↑ 还原反应(正极)
总式:Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑
这就是电池的放电过程(活性不同的两种物质之间电子的转移)。
发生的条件:
①活泼性不同的两个电极(金属与金属或石墨或不溶性的金属氧化物);
②两电极浸入电解质溶液且导线连接或直接接触;
粒子的放电顺序:
阳离子:
K + 、Ca2+ 、Na + 、Mg2+ 、Al3+ 、 Zn2+ 、 Fe2+
Sn2+ 、Pb2+ (H+) Cu2+ Fe3+ Hg2+ Ag+
(得e能力依次增强)
阴离子:
除Au 、Pt外的金属做电极放电能力>阴离子。即:
Zn、 Fe… Cu 、 Hg 、 Ag >S2-、I - 、
Br -、 Cl -、OH -(水)、 NO3 -、SO4 2-
现在再来说说充电:
充电就是让在上边的放电过程逆转
以铅蓄电池为例:
铅蓄电池是首先制造出的实用蓄电池。其原理如下:
把A、B两块铅板插入硫酸溶液中,铅于硫酸作用的结果,使A、B两块铅板上形成硫酸铅,溶液中也被硫酸铅饱和,这是还没有电势,给蓄电池充电时,在两极上发生的化学反应如下:
A;PbSO4+2H2O - 2e-→PbO2+H2SO4+2H+;
B:PbSO4+2e-→Pb+SO42-;
可以看出,充电后,A板上的PbO2成为正极, B板上Pb成为负极。放电时,两极发生的反应如下:
正极:PbO2+H2SO4+2H+ -2e-→PbSO4+2H2O-2e-;
负极:Pb+SO42-→PbSO4+2e-;
放电时发生反应恰为充电的逆过程。充电时,最高电动势为2.2V。放电时,电动势逐渐降低,低到1.8V时必须充电,否则会损坏极板 .
一种最新型的充电电池:
现在欧美国家已开始开发一种新的可充电电池,叫镍锌AA电池(Ni-Zn电池)
镍锌AA电池: 电池尺寸同镍氢/镍镉的尺寸: IEC规格
理论电压: 1.8V
理论电压: 放电1.65V
理论容量: 1500Mah
对充电器的要求:
充电器应可同时充4节AA
1.1. Constant current charge at C rate ( 1.5 amps ) until cell voltage reaches 1.9 volts/cell
在每节电池电压达到1.9V之前,1.5amps恒流充电
1.2. Maintain 1.9 volts/cell and terminate constant current and allow current to taper at constant float voltage ( 1.9 volt) condition. [2]
当电压到1.9V时停止恒流充电,在1.9V的情况下让电流逐渐变小,
1.3. When taper current reach C/15, 100 ma or when total time charge reaches 2.5 hrs terminate charge.
当小电流达到C/15,100mA或者总的充电时间达到2.5小时时停止充电
Please review this charging information and give me any recommendations you may have to reduce cost and improve reliability.