關于鋰電池的最全100問答!

作者:管理員 時間:2018-12-04 瀏覽量:561

一,電池基本原理及基本術語


1.什么叫電池?


電池(Batteries)是一種能量轉化與儲存的裝置,它通過反應,將化學能或物理能轉化為電能。根據電池轉化能量的不同,可以將電池分為化學電池和物理電池。


化學電池或化學電源就是將化學能轉化為電能的裝置。它由兩種不同成分的電化學活性電極分別組成正負極,由一種能提供媒體傳導作用的化學物質作為電解質,當連接在某一外部載體上時,通過轉換其內部的化學能提供電能。


物理電池就是將物理能轉化為電能的裝置。


2.一次電池與二次電池的有哪些區別?


最主要的區別是活性物質的不同,二次電池的活性物質可逆,而一次電池的活性物質并不可逆。一次電池的自放電遠小于二次電池,但內阻遠比二次電池大,因此負載能力較低,此外,一次電池的質量比容量和體積比容量均大于一般充電電池。


3.鎳氫電池的電化學原理是什么?


鎳氫電池采用Ni氧化物作為正極,儲氫金屬作為負極,堿液(主要為KOH)作為電解液,鎳氫電池充電時:


正極反應:Ni(OH)2 + OH- → NiOOH + H2O–e-


負極反應:M+H2O +e-→ MH+ OH-


鎳氫電池放電時:


正極反應:NiOOH + H2O + e- → Ni(OH)2 + OH-


負極反應:MH+ OH- →M+H2O +e-


4.鋰離子電池的電化學原理是什么?


鋰離子電池正極主要成分為LiCoO2,負極主要為C,充電時,


正極反應: LiCoO2 → Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-


負極反應: C + xLi+ + xe- → CLix


電池總反應: LiCoO2 + C → Li1-xCoO2 + CLix


放電時發生上述反應的逆反應。


5.電池常用的標準有哪些?


電池常用IEC標準:鎳氫電池的標準為IEC61951-2:2003;鋰離子電池行業一般依據UL或者國家標準。


電池常用國家標準:鎳氫電池的標準為GB/T15100_1994,GB/T18288_2000; 鋰電池的標準為GB/T10077_1998,YD/T998_1999,GB/T18287_2000。


另外,電池常用標準也有日本工業標準JIS C 關于電池的標準。


IEC即國際電工委員會(International Electrical Commission),是由各國電工委員會組成的世界性標準化組織,其目的是為了促進世界電工電子領域的標準化。IEC標準是由國際電工委員會制定的標準。


6.鎳氫電池的主要結構組成是什么?


鎳氫電池的主要組成為:正極片(鎳氧化物)、負極片(儲氫合金)、電解液(主要為KOH)、隔膜紙、密封圈、正極帽、電池殼等。


7.鋰離子電池的主要結構組成是什么?


鋰離子電池的主要組成為:電池上下蓋、正極片(活性物質為氧化鋰鈷)、隔膜(一種特殊的復合膜)、負極(活性物質為碳)、有機電解液、電池殼(分為鋼殼和鋁殼兩種)等。


8.什么是電池內阻?


是指電池在工作時,電流流過電池內部所受到的阻力。由歐姆內阻與極化內阻兩部分組成。電池內阻大,會導致電池放電工作電壓降低,放電時間縮短。內阻大小主要受電池的材料、制造工藝、電池結構等因素的影響。是衡量電池性能的一個重要參數。注:一般以充電態內阻為標準。測量電池的內阻需用專用內阻儀測量,而不能用萬用表歐姆檔測量。


9.什么是標稱電壓?


電池的標稱電壓指的是在正常工作過程中表現出來的電壓, 二次鎳鎘鎳氫電池標稱電壓為1.2V;二次鋰電池標稱電壓為3.6V。


10.什么是開路電壓?


開路電壓是指電池在非工作狀態下即電路無電流流過時,電池正負極之間的電勢差。 工作電壓又稱端電壓,是指電池在工作狀態下即電路中有電流過時電池正負極之間電勢差。


11.什么是電池的容量?


電池的容量有額定容量和實際容量之分。電池的額定容量是指設計與制造電池時規定或保證電池在一定的放電條件下,應該放出最低限度的電量。IEC標準規定鎳鎘和鎳氫電池在20℃±5℃環境下,以0.1C充電16小時后以0.2C放電至1.0V時所放出的電量為電池的額定容量,以C5表示。而對于鋰離子電池,則規定在常溫、恒流(1C)—恒壓(4.2V)控制的充電條件下充電3 h,再以0.2C放電至2.75V時所放出的電量為其額定容量,而電池的實際容量是指電池在一定的放電條件下所放出的實際電量,主要受放電倍率和溫度的影響(故嚴格來講,電池容量應指明充放電條件)。電池容量的單位有Ah,mAh(1Ah=1000mAh).


12.什么是電池的放電殘余容量?


當對可充電電池用大電流(如1C或以上)放電時,由于電流過大使內部擴散速率存在的“瓶頸效應”,致使電池在容量未能完全放出時已到達終點電壓,再用小電流如0.2C還能繼續放電,直至1.0V/支(鎳鎘和鎳氫電池)和3.0V/支(鋰電池)時所放出的容量稱為殘余容量。


13.什么是放電平臺?


鎳氫充電電池的放電平臺通常是指電池在一定的放電制度下放電時,電池的工作電壓比較平穩的電壓范圍,其數值與放電電流有關,電流越大,其數值就越低。鋰離子電池的放電平臺一般是恒壓充到電壓為4.2V且電流小于0.01C時停充電,然后擱置10分鐘,在任何們率的放電電流下下放電至3.6V時的放電時間。是衡量電池好壞的重要標準。


二,電池標識


14.IEC規定的可充電電池的標識方法是什么?


根據IEC標準,鎳氫電池的標識由5部分組成。


01)電池種類:HF、HR表示鎳氫電池

02)電池尺寸資料:包括圓形電池的直徑、高度、方型電池的高度、寬度、厚度、 數值之間用斜杠隔開,單位: mm

03)放電特性符號:L表示適宜放電電流倍率在0.5C以內

M表示適宜放電電流倍率在0.5-3.5C以內

H表示適宜放電電流倍率在3.5-7.0C以內

X表示電池能在7C-15C高倍率的放電電流下工作

04)高溫電池符號:用T表示

05)電池連接片表示:CF代表無連接片,HH表示電池拉狀串聯連接片用的連接片, HB表示電池帶并排串聯連接用連接片。


例如:HF18/07/49表示方形鎳氫電池,寬為18mm,厚度為7mm,高度為49mm,


KRMT33/62HH表示鎳鎘電池,放電倍率在0.5C-3.5之間,高溫系列單體電池(無連接片),直徑33mm,高度為62mm。


根據IEC61960標準,二次鋰電池的標識如下:


01)電池標識組成:3個字母,后跟5個數字(圓柱形)或6個(方形)數字。

02)第一個字母:表示電池的負極材料。I—表示有內置電池的鋰離子;L—表示鋰金屬電極或鋰合金電極。

03)第二個字母:表示電池的正極材料。C—基于鈷的電極;N—基于鎳的電極;M—基于錳的電極;V—基于釩的電極。

04)第三個字母:表示電池的形狀。R—表示圓柱形電池;L—表示方形電池。

05)數字:圓柱形電池:5個數字分別表示電池的直徑和高度。直徑的單位為毫米,高度的單位為十分之一毫米。直徑或高度任一尺寸大于或等于100mm時,兩個尺寸之間應加一條斜線。


方型電池:6個數字分別表示電池的厚度、寬度和高度,單位毫米。三個尺寸任一個大于或等于100mm時,尺寸之間應加斜線;三個尺寸中若有任一小于1mm,則在此尺寸前加字母“t”,此尺寸單位為十分之一毫米。


例如:ICR18650表示一個圓柱形二次鋰離子電池,正極材料為鈷,其直徑約為 18mm,高約為65mm。


ICR20/1050。


ICP083448表示一個方形二次鋰離子電池,正極材料為鈷,其厚度約為8mm,寬度約為 34mm,高約為48mm。


ICP08/34/150表示一個方形二次鋰離子電池,正極材料為鈷,其厚度約為8mm,寬度約為 34mm,高約為150mm。


ICPt73448表示一個方形二次鋰離子電池,正極材料為鈷,其厚度約為0.7mm,寬度約為 34mm,高約為48mm。


15.電池的包裝材料有哪些?


01)不干介子(紙)如纖維紙、雙面膠

02)PVC膜、商標管

03)連接片:不銹鋼片、純鎳片、鍍鎳鋼片

04)引出片:不銹鋼片(易于焊錫)純鎳片(點焊牢)

05)插頭類

06)保護元器件類如溫控開關、過流保護器、限流電阻

07)紙箱、紙盒

08)塑料殼類


16.電池包裝、組合及設計的目的是什么?


01)美觀、品牌

02)電池電壓的限制,要獲得較高電壓需串聯多只電池

03)保護電池,防止短路延長電池使用壽命

04)尺寸的限制

05)便于運輸

06)特殊功能的設計,如防水,特殊外型設計等。


三,電池性能與測試


17.通常所說的二次電池的性能主要包括哪些方面?


主要包括電壓、內阻、容量、能量密度、內壓、自放電率、循環壽命、密封性能、安全性能、儲存性能、外觀等,其它還有過充、過放、耐腐蝕性等。


18.電池的可靠性測試項目有哪些?


01)循環壽命

02)不同倍率放電特性

03)不同溫度放電特性

04)充電特性

05)自放電特性

06)貯存特性

07)過放電特性

08)不同溫度內阻特性

09)溫度循環測試

10)跌落測試

11)振動測試

12)容量測試

13)內阻測試

14)GMS測試

15)高低溫沖擊測試

16)機械沖擊測試

17)高溫高濕測試


19.電池的安全性測試項目有哪些?


01)短路測試

02)過充、過放測試

03)耐壓測試

04)撞擊測試

05)振動測試

06)加熱測試

07)火燒測試

09)變溫循環測試

10)涓流充電測試

11)自由跌落測試

12)低氣壓測試

13)強制放電測試

15)電熱板測試

17)熱沖擊測試

19)針刺測試

20)擠壓測試

21)重物沖擊測試


20.常見的充電方式有哪幾種?


鎳氫電池的充電方式:


01)恒流充電:整個充電過程個中充電電流為一定值,這種方法最常見;


02)恒壓充電:充電過程中充電電源兩端保持一恒定值,電路中的電流隨電池電壓升高而逐漸減??;


03)恒流恒壓充電:電池首先以恒流充電(CC),當電池電壓升高至一定值時,電壓保持不變(CV),電路中電流降至很小,最終趨于0。


鋰電池的充電方式:


恒流恒壓充電:電池首先以恒流充電(CC),當電池電壓升高至一定值時,電壓保持不變(CV),電路中電流降至很小,最終趨于0。


21.什么是鎳氫電池的標準充放電?


IEC國際標準規定鎳氫電池的標準充放電為:首先將電池以0.2C放電至1.0V/支,然后以0.1C充電16小時,擱置1小時后,以0.2C放至1.0V/支,即為對電池標準充放電。


22.什么是脈沖充電?對電池性能有什么影響?


脈沖充電一般采用充與放的方法,即充5秒鐘,就放1秒鐘,這樣充電過程產生的氧氣在放電脈沖下將大部分被還原成電解液。不僅限制了內部電解液的氣化量,而且對那些已經嚴重極化的舊電池,在使用本充電方法充放電5-10次后,會逐漸恢復或接近原有容量。


23.什么是涓流充電?


涓流充電是用來彌補電池在充滿電后由于自放電而造成的容量損失。一般采用脈沖電流充電來實現上述目的。


24.什么是充電效率?


充電效率是指電池在充電過程中所消耗的電能轉化成電池所能儲蓄的化學能程度的量度。主要受電池工藝及電池的工作環境溫度影響,一般環境溫度越高,則充電效率要低。


25.什么是放電效率?


放電效率是指在一定的放電條件下放電至終點電壓所放出的實際電量與額定容量之比,主要受放電倍率,環境溫度,內阻等的因素影響,一般情況下,放電倍率越高,則放電效率越低。溫度越低,放電效率越低。


26.什么是電池的輸出功率?


電池的輸出功率指在單位時間里輸出能量數的能力。它是根據放電電流I和放電電壓來計算的,P=U*I,單位為瓦特。


電池的內阻越小,輸出功率越高,電池的內阻應小于用電器的內阻,否則電池本身消耗的功率還要大于用電器消耗的功率,這是不經濟的,而且可能損壞電池。


27.什么是二次電池的自放電?不同類型電池的自放電率是多少?


自放電又稱荷電保持能力,它是指在開路狀態下,電池儲存的電量在一定環境條件下的保持能力。一般而言,自放電主要受制造工藝、材料、儲存條件的影響。自放電是衡量電池性能的主要參數之一。一般而言,電池儲存溫度越低,自放電率也越低,但也應注意溫度過低或過高均有可能造成電池損壞,無法使用。


電池充滿電開路擱置一段時間后,一定程度的自放電屬于正?,F象。IEC標準規定鎳氫電池充滿電后在溫度為20℃±5℃,濕度為(65±20)%條件下開路擱置28天,0.2C放電容量達到初始容量的60%。


28.什么是24小時自放電測試?


鋰電池的自放電測試為:


一般采用24小時自放電來快速測試其荷電保持能力,將電池以0.2C放電至3.0V,恒流恒壓1C充電至4.2V,截止電流:10mA,擱置15分鐘后,以1C放電至3.0V測其放電容量C1,再將電池恒流恒壓1C充電至4.2V,截止電流:10mA,擱置24小時后測1C容量C2,C2/C1*100%應大于99%。


29.什么是充電態內阻與放電態內阻有何不同?


充電態內阻指電池100%充滿電時的內阻;放電態內阻指電池充分放電后的內阻。


一般說來,放電態內阻不太穩定,且偏大,充電態內阻較小,阻值也較為穩定。在電池的使用過程中,只有充電態內阻具有實際意義,在電池使用的后期,由于電解液的枯竭以及內部化學物質活性的降低,電池內阻會有不同程度的升高。


30.什么是靜態電阻?什么是動態電阻?


靜態內阻為放電時電池內阻,動態內阻為充電時的電池內阻。


31.是標準耐過充測試?


IEC規定鎳氫電池的標準耐過充測試為:


將電池以0.2C放電至1.0V/支,以0.1C連續充電48小時,電池應無變形、漏液現象,且過充電后其0.2C放電至1.0V的時間應大于5小時。


32.什么是IEC標準循環壽命測試?


IEC規定鎳氫電池標準循環壽命測試為:


電池以0.2C放至1.0V/支后


01)以0.1C充電16小時,再以0.2C放電2小時30分(一個循環)

02)0.25C充電3小時10分,以0.25C放電2小時20分(2-48個循環)

03)0.25C充電3小時10分,以0.25C放至1.0V(第49循環)

04)0.1C充電16小時,擱置1小時,0.2C放電至1.0V(第50個循環)。對鎳氫電池,重復1-4共400個循環后,其0.2C放電時間應大于3小時;對鎳鎘電池重復1-4共500個循環,其0.2C放電時間應大于3小時。


33.什么是電池的內壓?


指電池的內部氣壓,是密封電池在充放電過程中產生的氣體所致,主要受電池材料、制造工藝、電池結構等因素影響。其產生原因主要是由于電池內部水分及有機溶液分解產生的氣體于電池內聚集所致。一般電池內壓均維持在正常水平,在過充或過放情況下,電池內壓有可能會升高:


例如過充電,正極: 4OH- - 4e → 2H2O + O2↑; ①


產生的氧氣與負極上析出的氫氣反應生成水 2H2 + O2 → 2H2O ②


如果反應②的速度低于反應①的速度,產生的氧氣來不及被消耗掉,就會造成電池內壓升高。


34.什么是標準荷電保持測試?


IEC規定鎳氫電池的標準荷電保持測試為:


電池以0.2C放至1.0V后,以0.1C充電16小時,在溫度為20℃±5℃,濕度為65%±20%條件下,儲存28天后,再以0.2C放電至1.0V,而鎳氫電池應大于3小時。


國家標準規定鋰電池的標準荷電保持測試為:(IEC無相關標準)電池以0.2C放至3.0/支,后,以1C恒流恒壓充電到4.2V,截止電流10mA,在溫度為20℃±5℃下,儲存28天后,再以0.2C放電至2.75V,計算放電容量,再與電池標稱容量相比,應不小于初始容量的85%。


35.什么是短路實驗?


將充滿電的電池在防爆箱內用一根內阻≤100mΩ導線連接正負極短路,電池不應爆炸或起火。


36.什么是高溫高濕測試?


鎳氫電池高溫高濕測試為:


電池充滿電后,將其置于定溫度、濕度條件下儲存若干天,貯存過程中觀察無有漏液現象。


鋰電池高溫高濕測試為:(國家標準)


將電池1C恒流恒壓充電到4.2V,截止電流10mA,然后放入(40±2)℃,相對濕度為90%-95%的恒溫恒濕箱中擱置48h后,將電池取出在(20±5)℃的條件下擱置2h,觀測電池外觀應該無異常,再以1C恒流放電到2.75V,然后在(20±5)℃的條件下,進行1C充電、1C放電循環,直至放電容量不少于初始容量的85% ,但循環次數不多于3次。


37.什么是溫升實驗?


將電池充滿電后放進烘箱,以5℃/min的速度從室溫開始升溫,烘箱溫度達130℃時保持30分鐘,電池不應爆炸或起火。


38.什么是溫度循環實驗?


溫度循環實驗包含27個循環,每個循環由以下步驟組成:


01)電池從常溫轉為在66±3℃,15±5%條件下放置1小時,

02)轉為在溫度在33±3℃,濕度90±5℃的條件下放置1小時,

03)條件轉為-40±3℃,放置1小時

04)電池在25℃擱置0.5小時


此4步即完成一個循環,經過此27個循環實驗后,電池應該無漏液,爬堿、生銹或其它異常情況出現。


39.什么是跌落測試?


將電池或者電池組充滿電后三次從1m高處跌落至混凝土(或者水泥)地面上,以此獲得隨機方向的沖擊。


40.什么是振動實驗?


鎳氫電池振動實驗方法為:


電池以0.2C放電至1.0V后,0.1C充電16小時,擱置24小時后按下述條件振動:


振幅:0.8mm


使電池在10HZ-55HZ之間震動,每分鐘以1HZ的振動速率遞增或遞減。


電池電壓變化應在±0.02V之間,內阻變化在±5mΩ以內。(振動時間在90min)


鋰電池振動實驗方法為:


電池以0.2C放電至3.0V后,1C充電恒流恒壓充電到4.2V,截止電流10mA ,擱置24小時后按下述條件振動:


以振動頻率在5分鐘內由10 Hz 到 60 Hz 再到 10 Hz為一循環,振幅為0.06英寸進行振動實驗。電池在三軸方向上振動,每軸振動半小時 。


電池電壓變化應在±0.02V之間,內阻變化在±5mΩ以內。


41.什么是撞擊實驗?


電池充滿電后,將一個硬質棒橫放于電池上,用一個20磅的重物從一定高度掉下來砸在硬質棒上,電池不應爆炸、不起火。


42.什么是穿透實驗?


電池充滿電后,用一定直徑的釘子穿過電池的中心,并把釘子留在電池內,電池不應爆炸、起火。


43.什么是火燒實驗?


將充滿電的電池置于一個帶有特殊防護罩的加熱裝置上進行火燒,無碎片穿出防護罩。


四,電池常見問題與分析


44.公司的產品通過了哪些認證?


已通過了ISO9001:2000質量體系認證和ISO14001:2004環保體系認證;產品獲歐盟CE認證和北美UL認證,通過了SGS環保測試,并已取得Ovonic的專利許可;同時公司的產品已由PICC在全球范圍承保。


45.什么是Ready-To-Use電池?


Ready-to-use電池是公司隆重推出的一款新型的高荷電保持率Ni-MH電池,它是一種耐儲存電池,具有一次電池和二次電池的雙重性能,可替代一次電池。也就是說該電池不僅可以循環使用,而且與普通二次Ni-MH電池相比,在儲存相同時間后有著更高的剩余電量。


46.為什么說Ready-To-Use(HFR)是替代一次性電池的最理想產品?


該種產品與同類相比,具有如下顯著的特點:

01)更小的自放電;

02)更長的儲存時間;

03)耐過放;

04)循環壽命長;

05)尤其當電池電壓低于1.0V時,具有良好的容量恢復功能;

更重要的是,該類電池在25℃環境中儲存一年的荷電保持率可達75%,所以說這種電池是替代一次性電池的最理想產品。


47.電池使用時有哪些注意事項?


01)使用前,請仔細閱讀電池說明書;

02)電器和電池接觸件應清潔,必要時用濕布擦凈,待干燥后按極性標示裝入;

03)新舊電池不要混用,同一種型號但不同種類的電池也不能混用,以免降低使用效能;

04)不能通過加熱或充電方式使一次性電池再生;

05)不能將電池短路;

06)不要拆卸和加熱電池,或將電池丟入水中;

07)用電器具長期不用時應取出電池,使用后應切斷開關;

08)廢電池不要隨意丟棄,盡可能與其它垃圾分開投放,以免污染環境;

09)無成人監護時,勿讓兒童更換電池,小型電池應放在兒童不能拿到的地方;

10)電池應保存在陰涼、干燥、無陽光直射處.


48.目前常見的各種可充電電池之間有什么區別?


目前鎳鎘,鎳氫,鋰離子充電電池大量應用于各種便攜式用電設備(如筆記本電腦,攝像機和移動電話等到)中,每種充電電池都具自已獨特的化學性質。鎳鎘和鎳氫電池之間主要差別在于:鎳氫電池能量密度比較高。與相同型號電池對比,鎳氫電池容量是鎳鎘電池的二倍。這意味著在不為用電設備增加額外重量時,使用鎳氫電池能大大地延長設備工作時間。鎳氫電池另一優點是;A大大減少了處鎘電池中存在的:“記憶效應”問題,從而使得鎳氫電池可更方便地使用。鎳氫電池比鎳鎘電池更環保,因為它內部沒有有毒重金屬元素。 Li-ion也已經快速成為便攜設備的標準電源,Li-ion能提供和鎳氫電池一樣的能量,但在重量方面則可減少大約35%,這對于旬攝像機和筆記本電腦之類的用電設備來說是至關重要的。Li-ion完全沒有“記憶效應”和不含有毒物質的優點也是使它成為標準電源的重要因素。


鎳氫電池的放電效率在低溫會有顯著的降低,一般充電效率會隨溫度的升高而升高,但當溫度升到45℃以上,高溫下充電電池材料的性能會退化,電池的循環壽命也將大大縮短。


49.何為電池的倍率放電?何為電池的小時率放電?


倍率放電是指放電時放電電流(A)與額定容量(A?h)的倍率關系表示。 小時率放電是指按一定輸出電流放完額定容量所需的小時數。


50.為什么冬天拍攝時需要對電池進行必要的保溫?


由于數碼相機中的電池在氣溫過低的情況下,活性物質的活躍度大大降低,從而可能無法提供相機的正常工作電流,因此在氣溫較低地區戶外拍攝,尤


其要注意相機或電池的保暖。


51.鋰離子蓄電池的工作溫度范圍?


充電 -10—45℃ 放電 -30—55℃


52.不同容量的電池可以組合在一起嗎?


如果將不同容量或新舊電池混在一起使用,有可能出現漏液,零電壓等現象,這是由于充電過程中,容量差異導致充電時有些電池被過充,有些電池未充滿電,放電時有容量高的電池未放完電,而容量低的則被過放,如此惡性循環,電池受到損害而漏液或低(零)電壓。


53.什么是外部短路,對電池性能有何影響?


電池外兩端連接在任何導體上都會造成外部短路,電池類型不同,短路有可能帶來不同嚴重程度的后果。如:電解液溫度升高、內部氣壓升高等。氣壓值如果超過電池蓋帽耐壓值,電池將漏液。這種情況嚴重損壞電池。如果安全閥失效,甚至會引起爆炸。因此切勿將電池外部短路。


54.影響電池使用壽命的主要因素由那些?


01)充電:

選擇充電器時,最好使用具備正確終止充電裝置(例如防過充時間裝置、負電壓差(-dV)切斷充電和防過熱感應裝置)的充電器,以免電池因過充而縮短使用壽命。一般來說,慢速充電較快速充電更能延長電池的使用壽命。

02)放電:

a.放電的深度是影響電池壽命的主要因素,放電的深度越高,電池的壽命就越短。換句話說,只要降低放電深度,就能大幅延長電池的使用壽命。因此,我們應避免將電池過放至極低的電壓。

b.電池在高溫下放電時,會縮短電池的使用壽命。

c.如果設計的電子器材不能完全停止所有電流,若將該器材長時間擱置不用,而不把電池取出, 其殘余電流有時會令電池過分消耗, 造成電池過放電。

d.把不同電容量、化學結構或不同充電水平的電池,以及新舊不一的電池混合使用時,亦會令電池放電過多, 甚至會造成反極充電。

03) 儲存:


若電池長時間在高溫下儲存,會令其電極活性衰減,縮短使用壽命。


55.電池使用完后或長期不使用是否可以保存在用電器內?


如果用電器較長時期內不再使用,最好將電池取出并放于低溫、干燥的地方,如果不這樣,即使用電器被關掉,系統仍會使電池有一個低電流輸出,這會縮短電池的使用壽命。


56.電池儲存在什么樣的條件較好?長期保存電池需要充滿電嗎?


根據IEC標準規定,電池應在溫度為20℃±5℃,濕度為(65±20)%的條件下儲存。一般而言,電池儲存溫度越高,容量的剩余率越低,反之也是一樣,冰箱溫度在0℃-10℃時儲存電池的最好地方,尤其是對一次電池。而二次電池即使儲存后損失了容量,但只要重新充放電幾次既可恢復。


就理論上講,電池儲存時總有能量損失。電池本身固有的電化學結構決定了電池容量不可避免地要損失,主要是由于自放電造成的。通常自放電大小與正極材料在電解液中的溶解性和它受熱后的不穩定性(易自我分解)有關??沙潆婋姵氐淖苑烹娺h比一次電池高。


如果要長期保存電池,盡量放在干燥低溫的環境下并讓電池剩余電量在 40% 左右最為理想。當然,每個月最好要把電池拿出來用一次,既能保證電池良好的保存狀態,又不至于讓電量完全流失而損壞電池。


57.什么是標準電池?


國際上規定的作為電勢(位)測量標準的電池。它是由美國電氣工程師E.韋斯頓在1892年發明的,故又稱韋斯頓電池。


標準電池的正極是硫酸亞汞電極,負極是鎘汞齊金屬(含有10%或12.5%的鎘),電解液是帶酸性的飽和硫酸鎘水溶液,實際上是飽和的硫酸鎘和硫酸亞汞水溶液。


58.單體電池出現零電壓或低電壓的可能原因是什么?


01)電池外部短路或過充、反充(強制過放);

02)電池受高倍率大電流連續過充,導致電池極芯膨脹,正負極直接接觸短路等;

03)電池內部短路或微短路,如:正負極片放置不當造成極片接觸短路,或正極片接觸等。


59.電池組出現零電壓或低電壓的可能原因有哪些?


01)是否單支電池零電壓;

02)插頭短路、斷路,與插頭連接不好;

03)引線與電池脫焊、虛焊;

04)電池內部連接錯誤,連接片與電池之間漏焊、虛焊、脫焊等;

05)電池內部電子組件連接不正確,損壞。


60.防止電池過充的控制方法有哪些?


為了防止電池過充,需要對充電終點進行控制,當電池充滿時,會有一些特別的信息可利用來判斷充電是否達到終點,一般有以下六種方法來防止電池被過充:


01)峰值電壓控制:通過檢測電池的峰值電壓來判斷充電的終點;

02)dT/dt控制:通過檢測電池峰值溫度變化率來判斷充電的終點;

03)△T控制:電池充滿電時,溫度與環境溫度之差會達到最大;

04)-△V控制:當電池充滿電達到一峰值電壓后,電壓會下降一定的值;

05)計時控制:通過設置一定的充電時間來控制充電終點,一般設定要充進130%標稱容量所需的時間來控制;


61.電池、電池組充不進電的可能原因是什么?


01)電池零電壓或電池組中有零電壓電池;

02)電池組連接錯誤,內部電子組件,保護電路出現異常;

03)充電設備故障,無輸出電流;

04)外部因素導致充電效率太低(如極低或極高溫度)。


62.電池、電池組無法放電的可能原因是什么?


01)電池經儲存、使用后,壽命衰減;

02)充電不足或未充電;

03)環境溫度過低;

04)放電效率較低,如大電流放電時普通電池由于內部物質擴散速度跟不上反應速度,造成電壓急劇下降而無法放出電。


63.電池、電池組放電時間短的可能原因有哪些?


01)電池未被充滿電,如充電時間不夠,充電效率較低等;

02)放電電流過大,致使放電效率降低從而使放電時間縮短;

03)電池放電時環境溫度過低,放電效率下降;


64.什么是過充電,對電池性能有何影響?


過充電是指電池經一定充電過程充滿電后,再繼續充電的行為,對Ni-MH電池,過充電產生如下反應:


正極:4OH- - 4e → 2H2O + O2↑; ①


負極:2H2 + O2 → 2H2O ②


由于在設計時負極容量比正極容量要高,因此正極產生的氧氣透過隔膜紙與負極產生的氫氣復合,故一般情況下電池的內壓不會有明顯升高,但如果充電電流過大,或充電時間過長,產生的氧氣來不及被消耗,就可能造成內壓升高,電池變形、漏液等不良現象。同時,其電性能也會顯著降低。


65.什么是過放電,對電池性能有何影響?


電池放完內部儲存的電量,電壓達到一定值后,繼續放電就會造成過放電,通常根據放電電流來確定放電截止電壓,0.2C-2C放電一般設定1.0V/支,3C以上如5C或10C放電設定為0.8V/支。電池過放可能會給電池帶來災難性的后果,特別是大電流過放或反復過放,對電池影響更大,一般而言,過放電會使電池內壓升高,正負極活性物質可逆性受到破壞,即使充電也只能部分恢復,容量也會有明顯衰減。


66.充電電池膨脹的主要原因什么?


01)電池保護電路不良;

02)電池無保護功能發生電芯膨脹;

03)充電器性能不良,充電電流過大造成電池膨脹;

04)電池受高倍率大電流連續過充;

05)電池被強制過放;

06)電池本身設計的問題 。


67.什么是電池的爆炸?怎樣預防電池爆炸?


電池內的任何部分的固態物質瞬間排出,被推至離電池25cm以上的距離,稱為爆炸。預防的一般手段有:

01)不過充、不短路;

02)使用較好的充電設備進行充電;

03)電池的通氣孔必須經常保持暢通;

04)電池使用時注意散熱;

05)禁止不同種類、不同新舊的電池混用。


68.電池保護元器件類的種類及各自的優缺點是什么?


下表是幾種常見的電池保護元器件的各項性能對比:

 

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69.什么是便攜式電池?


便攜式,意思是便于攜帶也方便使用。便攜式電池主要是給手提式、無繩設備提供電能。較大型號的電池(如:4公斤或以上)不屬于便攜式電池?,F今典型的便攜式電池約為幾百克。


便攜式電池的家族包括一次電池和可充電電池(二次電池)。紐扣電池屬于它們中特殊的一群


70.可充電便攜式電池的特征是什么?


每一個電池都是一個能量轉換器。能將儲存的化學能直接轉化為電能。對可充電電池而言,這個過程可以這樣描述:充電過程電能轉換為化學能→化學能在放電過程中轉化為電能→充電過程中電能轉換為化學能,二次電池可以如此循環1000多次。


在不同電化學類型中均有可充電便攜式電池,鉛酸類型(2V/支)、鎳鎘類型(1.2V/支)、鎳氫類型(1.2V/支)、鋰離子電池(3.6V/支),這幾種電池的典型特征是相對有恒定的放電電壓(放電時有一個電壓平臺),在放電開始及末尾電壓均很快衰減。


71.是否任何充電器都可以用于可充電便攜式電池?


不是,因為任何充電器都只對應于一特定充電工藝,只能對應一特定電化學過程,如鋰離子、鉛酸或Ni-MH電池,它們不僅電壓特性不同,而且充電模式也不同。只有特別開發的快速充電器才能使Ni-MH電池得到最適宜的充電效果。慢速充電器可以在急需時使用,但需要更多的時間,應該特別注意的是,雖然有些充電器上有合格的標簽,但使用其作為不同電化學系統電池的充電器時還是應該特別小心,合格的標簽只是表明這一裝置合乎歐洲電化學標準或其它的國家標準,這種標簽并不給出任何它適于何種類型電池的信息,使用低廉的充電器對Ni-MH電池充電不會得到滿意的效果,而且還有危險,對于其它類型的電池充電器同樣應該注意這一點。


72.可否用可充電1.2V便攜式電池代替1.5V堿錳電池?


堿錳電池放電時電壓的范圍在1.5V至0.9V之間,而充電電池放電時恒定電壓為1.2V/支,這電壓與堿錳電壓的平均電壓大致相等,因此,用充電電池代替堿錳電池是可行的,反之也一樣。


73.可充電電池的優缺點有哪些?


可充電電池的優點是使用壽命長,即使價格比一次電池要貴,但從長期使用的觀點來看,則很經濟實惠,而且可充電電池的負荷力要比絕大部分一次電池高。但普通二次電池放電電壓基本恒定,很難預測放電何時結束,所以在使用的過程中會造成一定的不便。但鋰離子電池能給照相機設備提供較長的使用時間,高負荷力,高能量密度,且放電電壓的下降隨放電的深入而減弱。


普通二次電池的自放電率較高,因此適合大電流放電用如數碼相機、玩具、電動工具、應急燈等等,而不適合小電流長時間放電的場合如遙控器、音樂門鈴等,也不適合長時間間斷使用的地方如手電筒等。目前比較理想的電池是鋰電池,幾乎擁有電池所有的優點,自放電率極低,唯一的缺點是對充放電要求很嚴格,這是對壽命的保證。


74.鎳氫電池的優勢是什么?鋰離子電池的優勢是什么?


鎳氫電池的優勢是:

01)低成本;

02)良好的快充性能;

03)循環壽命長;

04)無記憶效應;

05)無污染,綠色電池;

06)廣泛的溫度使用范圍;

07)安全性能好。

鋰離子電池的優勢是:

01)高的能量密度;

02)高的工作電壓;

03)無記憶效應;

04)循環壽命長;

05)無污染;

06)重量輕;

07)自放電小。


75.磷酸鐵鋰電池的優勢有哪些?


磷酸鐵鋰電池的主要應用方向是動力電池,其優勢主要體現在以下幾方面:

01)超長壽命;

02)使用安全;

03)可大電流快速充放電;

04)耐高溫;

05)大容量;

06)無記憶效應;

07)體積小、重量輕;

08)綠色環保。


76.鋰聚合物電池具有哪些優點?


01)無電池漏液問題,其電池內部不含液態電解液,使用膠態的固體;

02)可制成薄型電池:以3.6V,400mAh的容量,其厚度可薄至0.5mm;

03)電池可設計成多種形狀;

04)電池可彎曲變形:高分子電池最大可彎曲900左右;

05)可制成單顆高電壓:液態電解質的電池僅能以數顆電池串聯得到高電壓,高分子電池;

06)由于本身無液體,可在單顆內做成多層組合來達到高電壓;

07)容量將比同樣大小的鋰離子電池高出一倍。


77.充電器的原理是什么?主要有哪幾類?


充電器是采用電力電子半導體器件,將電壓和頻率固定不變的交流電變換為直流電的一種靜止變流裝置。充電器有很多,如鉛酸蓄電池充電器、閥控密封鉛酸蓄電池的測試與監測、鎳鎘電池充電器、鎳氫電池充電器、鋰離子電池充電器、便攜式電子設備鋰離子電池充電器、鋰離子電池保護電路多功能充電器、電動車蓄電池充電器等。


五,電池類型與應用領域


78.電池如何分類


化學電池:

——一次電池——干電池(carbon-zinc dry batteries)、堿錳電池(alkaline- manganese batteries)、鋰電池(lithium batteries),激活電池、鋅-汞電池、鎘-汞電池、鋅-空氣電池、鋅-銀電池和固體電解質電池(銀-碘電池)等。

——二次電池—— 鉛酸電池(lead batteries)、鎳鎘電池(Ni-Cd batteries)、鎳氫電池(Ni-MH batteries)、鋰離子電池(Li-ion batteries)和鈉-硫電池等。

——其他電池——燃料電池(fuel cell batteries)、空氣電池(air batteries)、紙電池(thin batteries)、光電池(light batteries)、納米電池(nano batteries)等

物理電池:——太陽電池(solar cell)


79.什么電池將會主宰電池市場?


隨著照相機、移動電話、無繩電話、筆記本電腦等帶圖像或聲音的多媒體設備在家用電器中占據越來越重要的位置,與一次電池相比較,二次電池也大量的應用到這些領域中。而二次充電電池將向體積小、重量輕、容量高、智能化的方向發展。


80.什么是智能二次電池?


在智能電池中裝有一個芯片,不但為設備提供電源,而且能控制其主要功能,這種型號的電池還能顯示殘余容量、已經循環的次數、溫度等,不過目前市場上還沒有智能電池出售,將來會占據市場的主要地位——尤其是在便攜式攝像機、無繩電話、移動電話以及筆記本電腦中。


81.什么是紙電池?


紙電池是一種新型電池,其組成部分也包括電極、電解液和隔離膜。具體而言,這種新型的紙電池是由植入了電極和電解液的纖維素紙構成,其中纖維素紙就起到了隔離物的作用。電極分別是加入纖維素中的碳納米管和覆蓋在纖維素制成的薄膜上的金屬鋰;而電解液就是六氟磷酸鋰溶液。這種電池可折疊,厚度只相當于紙張。研究者認為,由于這種紙電池具有諸多的性能,因此將會成為一種新型的能源存儲設備。


82.什么是光電池?


光電池是一種在光的照射下產生電動勢的半導體元件。光電池的種類很多,常用有硒光電池、硅光電池和硫化鉈、硫化銀光電池等。主要用于儀表,自動化遙測和遙控方面。有的光電池可以直接把太陽能轉變為電能,這種光電池又叫太陽能電池。


83.什么是太陽能電池?太陽能電池的優點是什么?


太陽能電池就是將光能(主要為太陽光)轉變為電能的裝置。依據原理為光生伏打效應,即依據PN結的內建電場使光生載流子分離達到結的兩邊而產生光電壓,連接到外電路則使得到功率輸出。太陽能電池的功率與光照強度有關,光照越強,則功率輸出越強。


太陽能系統易于安裝,易于擴充,易于拆卸等優點。同時使用太陽能也很經濟實惠,在操作過程重沒有能量耗費。另外此系統耐機械磨損;一個太陽能系統需要可靠的太陽能電池以便于接受和儲存太陽能。一般太陽能電池有如下優點:


01)高荷電吸收能力;

02)循環使用壽命長;

03)良好的可充性能;

04)無需保養。


84.什么是燃料電池?如何分類?


燃料電池是一個將化學能直接轉化為電能的電化學系統。


最常見的分類方法是按照電解質的種類,據此,可將燃料電池分為堿性燃料電池,一般以氫氧化鉀為電解質;磷酸型燃料電池,以濃磷酸為電解質;質子交換膜燃料電池,以全氟或部分氟化的磺酸型質子交換膜為電解質;熔融碳酸鹽型燃料電池,以熔融的鋰-鉀碳酸鹽或鋰-鈉碳酸鹽為電解質;固體氧化物燃料電池,以固體氧化物為氧離子導體,如以氧化釔穩定的氧化鋯膜為電解質。有時也按電池溫度對電池進行分類,分為低溫(工作溫度低于100℃) 燃料電池,包括堿性燃料電池和質子交換膜燃料電池;中溫燃料電池( 工作溫度在100-300℃),包括培根型堿性燃料電池和磷酸型燃料電池;高溫燃料電池(工作溫度在600-1000℃),包括熔融碳酸鹽燃料電池和固體氧化物燃料電池。


85.為什么燃料電池有著很大的發展潛力?


在最近一二十年里,美國特別注意燃料電池的研制工作,日本則在引進美國技術的基礎上大力進行技術開發。 燃料電池之所以引起一些發達國家的重視,主要是因為它有以下優點:


01)高效率。由于直接將燃料的化學能轉換為電能,中間不經過熱能轉換,轉換效率不受熱力學卡諾循環的限制;由于沒有機械能的轉換,可免除機械傳動損耗,再加上轉換效率不因發電規模大小而變化,故燃料電池具有較高的轉換效率;


02)低噪聲、低污染。燃料電池在化學能轉換為電能的過程中,沒有機械運動的部件,只是控制系統有一部分小型運動部件,故它是低噪音的。此外,燃料電池還是低污染的能源。以磷酸型燃料電池為例,它排放的硫氧化物及氮化物都低于美國規定標準兩個數量級;


03)適應性強。燃料電池可以使用各種含氫燃料,如甲烷、甲醇、乙醇、沼氣、石油氣、天然氣和合成煤氣等,氧化劑則是取之不盡、用之不竭的空氣。燃料電池可以做成一定功率(如40千瓦)的標準組件,按照用戶的需要組裝成不同的功率和型式,安裝在用戶最方便的地方。如果需要也可以裝成大型電站,與常規供電系統并網使用,這將有助于調節電力負荷;


04)建設周期短,維護簡便。燃料電池在形成工業化生產之后,發電裝置的各種標準組件,可在工廠進行連續化生產。它運輸方便,還能在發電站現場進行組裝。有人估算40千瓦磷酸型燃料電池的維護量,僅為同等功率柴油發電機的25%。


由于燃料電池具有這么多優點,美國和日本都十分重視它的發展。


86.什么是納米電池?


納米即10-9米,納米電池即用納米材料(如:納米MnO2,LiMn2O4,Ni(OH)2等)制作的電池。納米材料具有特殊的微觀結構和物理化學性能(如量子尺寸效應,表面效應,和隧道量子效應等)。目前國內技術成熟的納米電池是納米活性碳纖維電池。主要用于電動汽車、電動摩托和電動助力車上。該種電池可充電循環1000次,連續使用達10年左右。一次充電只需20分鐘左右,平路行程達400km,重量在128kg,已經超越美、日等國的電池汽車水平,它們生產的鎳氫電池充電約需6-8小時,平路行程300km。


87.什么是塑料鋰離子電池?


目前所說的塑料鋰離子電池是指采用離子導電的聚合物作為電解質,這種聚合物可以是干態的也可以是膠態的。


88.充電電池最好用在哪些設備上?


充電電池特別適用于需要相對較高能源供給的用電設備或要求大電流放電的設備,如便攜式單放機、CD播放機、小型收音機、電子游戲機、電動玩具、家用電器、專業照相機、移動電話、無繩電話、筆記本計算機等其它需要較高能量的設備。不常用的設備最好不要使用充電電池,因為充電電池自放電較大,但如果設備需要大電流放電,則必須用充電電池,一般用戶最好按照生產商提供的使用說明書的指導來選擇適合設備的電池。


89.不同類型電池的電壓及使用領域是怎樣的?


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90.可充電電池有哪些類型?分別適于哪些設備?


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91.使用在應急燈上的電池類型有哪些?


01)密封鎳氫電池;


02)可調節閥鉛酸電池;


03)其它類型電池如果符合IEC 60598(2000)(應急燈部分)標準(應急燈部分)的相應安全和性能標準也可使用。


92.用于無繩電話的可充電電池的使用壽命是多久?


正常使用情況下,使用壽命為2-3年或更長時間,當發生以下情況時,電池需要更換:


01)充電后,通話時間一次比一次短;


02)通話信號不夠清晰,接受效果很模糊,噪音較大;


03)無繩電話與機座的距離需越來越近,即無繩電話能夠的使用范圍越來越窄。


93.哪一類電池可用于遙控裝置?


遙控裝置只能通過確保電池在其固定的位置上才能使用。不同類型的鋅碳電池可用于不同的遙控裝置。 他們可通過IEC標準指示來識別,通常使用的電池有AAA、AA以及9V的大型電池。使用堿類電池也是比較好的選擇,這種類型的電池可提供鋅碳電池兩倍的工作時間。它們也可通過 IEC標準來識別(LR03,LR6,6LR61)。不過,因為遙控裝置只需較小的電流,鋅碳電池使用起來要經濟實惠。


充電的二次電池原則上也可使用,但是真正用在遙控裝置上,由于二次電池存在的較高的自放電率,需要反復充電,因此這種類型的電池不太實用。


94.電池產品有哪些類型?分別適合哪些應用領域?


鎳氫電池的應用領域包含但不局限于:


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鋰離子電池的應用領域包含但不限于:


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六,電池與環境


95.電池對環境有什么影響?


現今幾乎所有電池均不含汞,但重金屬仍然是汞電池、可充電鎳鎘電池、鉛酸電池的必要組成部分。如果處置不當且數量較多的話,這些重金屬將對環境產生有害的影響,目前國際上已有專門機構回收氧化錳、鎳鎘和鉛酸電池。例如:非盈利機構RBRC公司。


96.環境溫度對電池性能有何影響?


在所有的環境因素中,溫度對電池的充放電性能影響最大,在電極/電解液界面上的電化學反應與環境溫度有關,電極/電解液界面被視為電池的心臟。如果溫度下降,電極的反應率也下降。假設電池電壓保持恒定,放電電流降低,電池的功率輸出也會下降。如果溫度上升則相反,即電池輸出功率會上升。溫度也影響電解液的傳送速度。溫度上升則加快傳送,溫度下降傳送減慢,電池充放電性能也會受到影響,但溫度太高,超過45℃,會破壞電池內的化學平衡,導致副反應。


97.什么是綠色環保電池?


綠色環保電池是指近年來已投入使用或正在研制、開發的一類高性能、無污染電池。目前已經大量使用的金屬氫化物鎳蓄電池、鋰離子蓄電池和正在推廣使用的無汞堿性鋅錳原電池和可充電電池以及正在研制、開發的鋰或鋰離子塑料蓄電池和燃料電池等都屬于這一范疇。此外,目前已廣泛應用并利用太陽能進行光電轉換的太陽電池(又稱光伏發電),也可列入這一范疇。


科技有限公司一直致力于環保電池(鎳氫、鋰離子)的研究與供應,且我司產品從電池內部材料(正負極)到外部包裝材料均符合ROTHS標準要求。


98.目前正在使用和研究的“綠色電池”有哪些?


新型綠色環保電池是指近年來已經投入使用或正在研制開發的一類高性能、無污染的電池。目前已經大量使用的鋰離子蓄電池、金屬氫化物鎳蓄電池和正在推廣使用的無汞堿性鋅錳電池以及正在研制開發的鋰或鋰離子塑料蓄電池、燃燒電池、電化學儲能超級電容器都屬于新型綠色環保電池的范疇。此外,目前已經廣泛應用的利用太陽能進行光電轉換的太陽電池。


99.廢舊電池的危害性的主要體現在那里?


對人體健康和生態環境危害較大、列入危險廢物控制名錄的廢電池主要有:含汞電池,主要是氧化汞電池;鉛酸蓄電池:含鎘電池,主要是鎳鎘電池。由于廢棄電池亂扔,這些電池會污染到土壤、水域、人通過食用蔬菜、魚等食用物、對人的健康造成傷害。


100.廢舊電池污染環境的途徑是什么?


這些電池的組成物質在使用過程中,被封存在電池殼內部,并不會對環境造成影響。但經過長期機械磨損和腐蝕,使得內部的重金屬和酸堿等泄露出來,進入土壤或水源,就會通過各種途進入人的食物鏈。全過程簡述如下:土壤或水源——微生物——動物——循環粉塵——農作物——食物——人體——神經——沉積并發病。 其它水源植物食品消化生物從環境中攝取的重金屬可以經過食物鏈的生物放大作用,逐級在較高級的生物中成千上萬地富積,然后經過食物進入人的身體,在某些器官中積蓄造成慢性中毒。

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