可充电电池的种类有哪些?可充电电池种类及原理?

日期: 2024-08-25 18:07:17|浏览: 72|编号: 90806

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可充电电池的种类有哪些?可充电电池种类及原理?

【充电电池】充电电池原理充电电池标志充电电池种类

可充电电池所用的材料

铅酸蓄电池正极板上的活性物质为二氧化铅,极板上的活性物质为海绵状的纯铅,电解液为一定浓度的硫酸溶液,极板间电动势约为2V。

镍镉电池正极板上的活性物质为氧化镍粉,负极板上的活性物质为氧化镉粉,将活性物质分别包裹在穿孔钢带内,压制成型,形成电池的正、负极板。一般采用氢氧化钾溶液。电池的开路电压为1.2V。

镍氢电池正极板材料为氧化镍粉,负极板材料为吸氢合金,电解液为氢氧化钾溶液,电池开路电压为1.2V。锂离子电池采用铝板上的复合金属氧化物作为阳极,铜板上的锂碳化合物作为阴极,极板间有亚微米级微孔聚烯烃薄膜隔膜,电解液为有机溶剂,开路电压为3.6V。

锂聚合物电池是锂离子电池的改进型,没有电池液,而是用聚合物电解质,比离子电池更安全,开路电压为3.6V。

通用参数

电池容量是指一块电池能储存多少电量,我们在电池包装上看到的数字一般是指电池容量标示,以安培小时或者毫安小时为单位来表示,是电流单位和时间单位乘积构成的复合单位,代表电池在恒定电流下持续放电的能力,一块充满电的电池,以200mA电流放电,可以持续放电10小时,电流乘以时间,就可以得出这块电池的容量,以电流放电,可使用时间为5小时。

能量密度:单位体积或单位重量所含的电能。对于所需的相同电量,能量密度高的电池体积更小,重量更轻。

C电流:指在一小时内将充满电的电池放完电或将电量耗尽的电池充满电所需的电流。其实也是安培小时容量的数值。对于一定容量的电池,C电流为。对于容量为的电池,电流为C。

开路电压:指电池南北极之间的电位差。

记忆效应:新电池的电极材料晶粒细小,能最大限度的增加电极表面积,由于使用,电池内容物结晶,结晶后晶粒增大,也称(钝化),减少可用电极面积,长大的晶粒会使自放电增加,造成电池容量下降,性能受损,这就是记忆效应,记忆效应是因为电池反复进行部分充电和放电,电池内部不完美所造成的。

自放电率:电池充电后,即使不使用,也会逐渐失去电量。一般温度越高,自放电越明显。

类型

镍镉 (Ni-Cd)

电压:1.2V 使用寿命:500次

放电温度:-20度至60度

充电温度:0度~45度

镍氢电池 (Ni-MH)

电压:1.2V

使用寿命:1000次

放电温度:-10度至45度

充电温度:10度至45度

补充:目前国产5号电池最大容量约为。

锂离子

(Li-lon)

可充电电池

可充电电池

电压:3.6V

使用寿命:500次

放电温度:-20度至60度

充电温度:0度~45度

注:比镍氢电池轻30%~40%,容量比镍氢电池高60%以上,但不耐过充,过充会导致温度过高,结构损坏=>爆炸。

锂聚合物

电压:3.7V

使用寿命:500次放电温度:-20度至60度

充电温度:0度~45度

填充物:锂电池的改良版,没有电池液,而是用聚合物电解质,可以做成各种形状,比锂电池更安全。

铅酸电池

电压: 12V

使用寿命:200至300次

放电温度:0度~45度

充电温度:0度~45度

填空:是常见的汽车电池(由6个2V的电池串联成12V组成),无水电池使用寿命可达10年,但体积和容量是最大的。

特征

镍镉:有记忆效应,容量小

镍氢电池:记忆效应小、容量大

锂离子:无记忆效应,体型薄,容量大。因电极材料不同,电动势有3.6V、3.7V,锂电池性能是现有所有电池中最好的,体积小,重量轻,容量大。广泛应用于数码相机、笔记本电脑、手机等电子产品中。

铅蓄电池:电动势约为12V,可反复充电使用,电解液为硫酸溶液,内阻很小,广泛用于汽车、摩托车。

铁锂:动力更强、更安全、重量更轻,是未来电动汽车首要发展方向。

一般来说,同一类型的充电电池,容量越大,体积越大,重量越重。

不同之处

一次性电池俗称“一次性”电池,因为不能充电,电量耗尽后只能丢弃。常见的一次性电池有碱锰电池、锌锰电池、锂电池、银锌电池、锌空气电池、锌汞电池和镁锰电池。

充电电池的材质与制程各有不同,常见的有铅酸电池、镍镉电池、镍铁电池、镍氢电池、锂离子电池等,其优点是循环寿命长,可完全充放电200次以上,有些充电电池的负载能力比多数一次性电池还高。一般镍镉、镍氢电池在使用中,特有的记忆效应造成使用不便,且常会过早失效。

普通电池是一次性使用的,而充电电池可以用充电器充电并反复使用。

一般1、2、3、5、7号单体电池的标称电压为1.5V,而镍氢、镍镉充电电池的标称电压为1.2V,锂离子充电电池的标称电压为3.7V,铅酸电池的标称电压为12V。

保护

充电电池的充电问题一直是人们关注的焦点,正确优秀的充电方法可以保证电池的寿命,充电电池推荐的充电方法有很多种,不同的充电方法对充电器电路的要求也不同,充电方法不同会影响成本。

记忆效应是充电电池的天敌,一般认为是长期充电不当造成的,会造成电池过早老化。记忆效应会让电池无法有效充电,电池一旦充电就充满,但一旦使用就会耗尽。避免电池记忆效应的方法就是保证电池“充分放电”,也就是充电前最好将电池内的剩余电量放完,一次性充满,一般镍镉电池容易产生记忆效应,所以充电时要特别注意。理论上镍氢电池没有记忆效应,但最好遵循“充分放电”的原则,这也是为什么很多充电器都提供额外的放电功能。对于容量减少的电池,我们可以重复进行一次满足再一次放电的方法几次,大多数电池都可以修复。对于一些存放时间较长,已经失去活性的电池,我们可以尝试用大电流冲击的方法尝试复活。

电池充电时间与充电电流的关系为:电池容量除以充电电流得到充电时间,考虑到充电过程中的损耗,计算出的充电时间乘以常数1.2。

NiCd、NiMH电池最常用的简易充电方法是采用10%C恒流充电,又称“慢充”,即充电电流按当前容量值的10%决定,如标称容量为的电池,建议充电电流为50mA,标称容量为130mA的电池,如果以此电流连续充电12-15小时,即可认为充满电。当然,建议采用恒流充电但要求不严格,允许电流波动较大,所以用这种方式做成的充电器结构非常简单,一般只需要一个变压器把220V市电转换成合适的低压,一个二极管进行整流,再加一个充电器,成本很低。市面上的独立常规充电器大多采用这种方式,只是样子不同而已。“慢充”当然更简单,但充电时间较长。等上十几个小时确实很烦人。电池制造商也允许用户在急需时以30%C的充电方式为电池充电4-5小时,这就是所谓的“快速充电”。但不建议频繁使用,可能会对电池造成轻微损害。充电方式有“快速充电”和“慢速充电”两个档位,建议用户使用“慢速充电”。

很多时候,用户需要快速、有效、安全地对电池进行充电。快速充电需要使用较大的电流。大电流充电时,电池会发生极化,导致电池发热。

充电电池充满电后,若不及时停止充电,电池会迅速升温,严重时会导致电池燃烧爆炸。因此要求快速充电装置具有充满自停功能,同时必须解决极化效应,使充电高效安全。早期的快速充电器采用简易的定时充电,但这种充电器针对性强,充电效果不理想。现代充电器采用专用的充电控制IC,以高频脉动电流对电池充电,以处理极化效应,通过检测电池的-ΔV准确判断电池是否充满,并提供温度保护等保护措施和放电等附加功能。但这种充电器结构相对复杂,成本较高,一般用于手机、对讲机等高档通讯设备和电器。

市面上充电电池的种类很多,以5号电池为例,容量如下:有些万能充电器是针对早期和新电池设计的,充电电流为60-70毫安,如果要给容量更大的电池充电,时间会更长,具体时间可以先用万用表测出实际的充电电流,然后用电池容量除以充电电流,再乘以1.2的倍数计算出充电时间。以上的镍氢电池,可以尝试使用一般充电器的快速充电模式,由于该模式下电流比较大,用万用表测出实际的充电电流,如果数值接近充电器的数值,镍氢电池需要10%C的充电电流,就正好了。其实市面上很多所谓的镍氢电池充电器,只不过是充电电流较大的常规充电器而已。

市面上销售的充电器主要有专用型和通用型两种,所谓专用型充电器就是用来给与某种电器一体化的电池组充电的,一般是手机自带的充电器,选择这类充电器时,一般应选择原厂配套的产品,比较合适,一是类型匹配(配专用充电适配器),充电电压对应,二是这类充电器大多采用高效的快速充电方式,工作效率高。国产兼容的专用充电器最大的优点就是价格低廉,但由于不同厂家内部电路不同,所以采用的充电方式也不尽相同,很多产品为了降低成本,采用的电子电路简单,充电效果差,没有采用国际上推荐的充电方式,如果购买国产充电器,不要选择太便宜的产品,最好有放电、充满自动停止的产品,国产的也有很多精品,一般都配有液晶充电过程指示灯和自动快速充电功能。万能充电器需要为一节电池独立充电,市面上的产品以国产为主,大部分采用上述的10%C简易充电电路,也有部分带有电量检测等附加功能。选购万能充电器时,一定要确认与你使用的电池相匹配(以慢充为例,充电电流为10%C)。市面上也有一些价格稍贵的快速充电器,充满自动关机,使用起来也比较方便。万能快速充电器都带有充电状态指示灯,产品包装规格上也注明带有充满自动关机功能。

当几节电池一起使用时,如果电池彼此差别很大,会对性能和寿命产生不利影响,所以请保证同一工作组内电池的多样性,也就是保证它们的排他性。如果电池很多,要适当编号。例如,如果您使用的是数码相机电池,请始终将几节电池一起充电使用。不要同时将几节电池作为电动玩具或闹钟的电池使用。电池有时放回数码相机中。其实,各种充电电池都有记忆效应,但锂电池和镍氢电池比较薄,所以我们应该遵循一个规则,即完全耗尽2完全充满的方法反复使用。只有这样才能最大程度地减少记忆效应,使电池功能保持在最佳状态。每年左右最好对充电电池进行几次深度放电,以减少电池内容物的结晶。但这需要更加严格的控制,绝不能把电池电压放电到零,或者干脆短路,需要更多相关的知识和设备,对于镍氢电池和锂电池来说,记忆效应比较隐蔽,通常不需要特别的来放电。[1]

充电过程中,应防止电池间断充电,不要充电一段时间后因某种原因拔掉充电器,过一段时间再充电。其实电池如果不充电,就会开始自放电。如果电池要长期存放,请先充满电,避免长时间存放后因自放电而导致电池过放电。对于新购买的电池,厂家会先充电,待电量完全耗尽并充满电后才使用。

异常治疗

1、充电器冒烟:赶紧拔下充电器,取出电池,充电器冒烟一般是因为市电电压过高,变压器烧坏;

2、电池过热(严重时外包装可能破裂):迅速取出电池,用硬盒覆盖1小时,避免可能发生的危险。电池过热一般是电池内部短路或异常导致的。充电时检查充电器电路是否正常,电池电压是否异常(充电时充电电池发热属正常现象);

3、电池漏液:迅速取出电池并用硬盒覆盖约1小时以避免可能出现的危险,然后将充电器擦拭干净;

4、充电电池发生漏液后不能使用;

5、无法充电:检查充电器及电池。此时应将产品送至供应商售后服务部门处理,不得私自拆卸充电器及电池。

笔记

1、请仔细阅读电池说明书,使用推荐的电池,并按照操作规程进行操作;

2、检查电器及电池接触部分是否清洁,必要时可用湿布擦拭干净,干燥后按正确的极性方向安装;

3. 请勿让儿童在没有成人监督的情况下更换电池。AAA 等小型电池应放置在儿童接触不到的地方。

4、不要将新旧电池或不同种类的电池混用,尤其不要将干电池与充电电池混用;

5.请勿尝试通过加热、充电或其他方法对原电池进行再生,以免发生危险;

6、请勿将充电电池短路,否则会损坏电池并产生热量使电池冷却。

7. 请勿加热电池或将其扔进水或火中。将电池放入水中会导致电池故障,将电池放入火中会导致电池破裂或发生剧烈的化学反应,从而可能导致受伤或其他有害影响。产生气体和烟雾等。

8. 请勿拆卸电池或试图用尖锐物体刺穿电池,因为电池内的电解液可能会损坏您的皮肤和衣物。

9、电器使用完毕后,应关闭电源开关,避免因发热等引起火灾;

10、长期不使用的电器应将电池取出,放电后存放,每三个月左右也应取出充放电一次;

11.电池应存放在阴凉、干燥的地方,避免阳光直射;

12、镍充电器与锂充电器不能一起使用;

13.电池不可进行焊接,焊接时产生的高温会损坏电池内部结构,或使电池无法使用,甚至造成危险;

14. 请勿反向充电。反向充电相当于过度放电。过度放电将导致电池内部发生不良反应并导致电池严重损坏,产生大量气体,并可能导致充电电池发生化学泄漏。

15. 请勿将充电电池放入雨水中。雨水具有导电性,将电池放入雨水中容易发生短路,导致电池因瞬间放电而发热,可能损坏电池或造成危险。

16、请勿将电池存放在高温或高湿环境中,这样电池本身反应会加剧,无法提供足够的容量给用电器,另外在高温、高湿环境下电池的老化速度会大大加快,容易腐蚀电子元件(高温电池除外)。

17.请勿将电池正负极接反,否则会造成电池鼓胀或破裂;

18、存放电池时最好不要与金属物品混放,不要随意撕掉外面的绝缘膜。

购买

最常见的就是5号(AA)和7号(AAA)充电电池,很多数码相机、3D相机、MD、PDA等都需要用到这种电池,而这类电池主要又分镍镉和镍氢两种类型,我们先来谈谈镍镉/镍氢问题。镍镉/镍氢电池有AA和AAA两种类型,可以直接替代普通的5号和7号一次性电池。当然,普通电池的标准电压是1.5V,而镍镉电池/镍氢电池只需要1.2V,不过这一般不影响其使用。

首先我们来介绍一下充电电池的一个重要参数——电池容量,容量的单位是AH(安培小时),我们可以看到它是一个复合单位,由电流单位和时间单位的乘积组成,代表着电池在恒定电流下放电的电流与时间的乘积。在小型电池中我们通常使用更小的单位mAH(毫安小时)。比如一个充满电的电池,用60mA可以放电10个小时,乘以1我们就知道这个电池的容量是,理论上如果在600MA放电的地方使用,可以使用一小时(电池容量除以放电电流)。电池容量参数代表着电池可以储存多少电量,容量越大越好,通常我们可以在电池的批发包装上看到容量的标注。

购买这种充电电池,首先要考虑的是容量、规格、价格。首先确定电池的规格,对于电池仓比较小的设备,或者需要并排放置多块电池的设备,注意购买容量大,直径比较粗的电池。充电电池的正极有两种不同的制作方法,一种是类似普通电池,有一些凸起,帮助它接触电池盒的负极或者其他电池,另一种是平整的电池盖,比较适合焊接成电池块,一般建议使用前一种方式的充电电池。充电电池分为工业包装和批发包装,工业包装只采用单色的塑料皮,主要供应给电池块厂家,单块电池除了使用日期外,没有其他信息。批发包装比较漂亮,有详细的说明包括品牌、商标、容量、产地,有的还附带简单的充电方法,适合一般用户。是电池容量的选择。对于数码相机、手电筒、通讯设备等耗电量大的设备来说,从工作时间、性能等方面考虑,大容量的镍氢电池是首选,大容量的电池充满电后可以使用更长时间。5号电池的使用寿命可以达到1200-,7号电池的使用寿命也可以达到1200-,几乎是低容量镍镉电池的两倍。对于小功率的对讲机等,选择镍镉电池更经济。其次是品牌的选择,一般名牌产品质量有保证,功能优良,很多手机、对讲机都使用松下、三洋、东芝的电池。在批发镍氢电池中,GP超霸比较出名,也有带充电器的组合套餐,国产天鹅牌也不错。镍镉电池中,GP、日立、松下比较常见,功能也比较好。

名牌充电电池很受造假者的青睐,在电子市场上,充斥着大量各大名牌的假冒电池,价格极其低廉,性能更是不值一提,比如大名鼎鼎的GP超级电池,假冒产品连包装也是完全照搬。所以购买时一定要小心辨别真伪,到规模较大的摄影器材店购买,当然价格稍高,但不容易买到假货。

拓展前景

我国电池出口大幅增长,但与此同时,欧盟的绿色壁垒、我国电池出口退税政策的取消、原材料的上涨、国外企业垄断高端市场等因素都在制约我国电池行业的发展,我国已成为世界第一大电池消费国和第一大电池消费国,而我国产品更新换代不及时,生产自动化、机械化水平不高,为适应国际电池行业的发展趋势,我国必须注重太阳能电池、燃料电池等新型电池的研发,大力发展高技术含量的电池产品。

电池行业是我国重点产业之一,前景十分广阔。21世纪的电池具有容量大、功率高、寿命长、无污染、安全可靠、操作简便等特点,是一种高技术、高产量、高利润的电池。随着信息时代的到来,信息产业蓬勃发展,进入电子、信息、通讯“3C”时代后,电子产品向“短、小、轻、薄”方向发展,所有产品都不可缺少的电池,其重要性日益凸显。

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,体积薄,容量大,因电极材料不同,电动势从3V到3.6V不等。锂电池是同等体积下容量最大的电池,广泛应用于数码相机、笔记本电脑、手机等电子设备产品中。

铅蓄电池:电动势约为12V,可反复充电使用,电解液为硫酸溶液,内阻很小,广泛用于汽车、摩托车。

铁锂:动力更强、更安全、重量更轻,是未来电动汽车首要发展方向。

一般来说,同一类型的充电电池,容量越大,质量越大。

鉴别方法

按照IEC标准,镍镉镍氢电池的标签由5个部分组成。

1.电池类型 KR表示镍镉电池 HF表示镍氢电池 HR表示镍氢电池

2、电池尺寸包括圆形电池的直径、高度,方形电池的高度、宽度、厚度。数值间以斜线分隔,单位为mm。

3、放电特性符号L表示放电电流率在0.5C以内

M表示放电电流率在0.5-3.5C范围内

H表示放电电流率在3.5-7.0C范围内

X表示电池可以在7C-15C高倍率放电电流下工作

4. 高温电池符号用T表示

5.蓄电池连接件标识 CF表示无连接件 HH表示蓄电池拉式串联连接件 HB表示蓄电池并联串联连接件

例如HF18/07/49表示方形镍氢电池的宽为18mm,厚为7mm,高为49mm。

/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件,直径33mm,高度62mm,标准规定二次锂电池的标记如下:

1.电池标识由3个字母和5个数字组成,呈圆柱形或6个方形数字

2、第一个字母表示电池负极材料,I表示内置电池的锂离子,L表示锂金属电极或者锂合金电极。

3、第二个字母表示电池正极材料,C为钴电极,N为镍电极,M为锰电极,V为钒电极。

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:圆柱形电池的5位数字分别代表电池的直径和高度。直径的单位是毫米,高度的单位是十分之一毫米。当直径或高度有一个大于或等于100毫米时,两个尺寸之间应加斜线。方形电池的6位数字分别代表电池的厚度、宽度和高度,单位为毫米。如果三个尺寸中任何一个大于或等于100毫米,则应在尺寸之间加斜线。如果三个尺寸中任何一个小于1毫米,则应在尺寸前加斜线。字母t代表十分之一毫米。

工作原理

让我们首先谈论电池的放电过程。

以锌 - 波普主电池为例:

┏锌纸:Zn - 2e- = Zn2+氧化反应(负电极)

电子

纸:2H + + 2E- = H2↑恢复反应(正电极)

通用公式:Zn + 2H + = Zn2 + + H2↑

这是电池的放电过程(电子在两种具有不同活动的物质之间的传递)。

状况

①具有不同活性的两个电极(金属,金属或石墨或不溶性金属氧化物);

②将两个电极浸入电解质溶液中,并直接连接或直接接触。

颗粒的排放顺序:

阳离子:

K + , Ca2+ , Na + , Mg2+ , Al3+ , Zn2+ , Fe2+

sn2+,pb2+(h+)cu2+ fe3+ hg2+ ag+

(按顺序增强才能)

阴离子:

除AU和PT外,金属电极的排放能力大于阴离子的排放能力。

Zn, Fe... Cu, Hg, Ag >S2-, I -,

br-,cl - ,哦 - (水),no3-,so4 2-

充电过程

充电是扭转上述排放过程。

以铅酸电池为例:

铅酸电池是制造的第一个实用的储存电池。

将两个铅板A和B插入硫酸溶液中。

A;PbSO4+2H2O - 2e-→PbO2+H2SO4+2H+;

B:PBSO4+2E-→PB+SO42-;

可以看出,充电后,板上的PBO2成为正电极,而板上的pb变成负电极,在放电期间,北极和南极的反应如下:

正电极:PBO2+H2SO4+2H+-2E-→PBSO4+2H2O-2E-;

负电极:Pb+SO42-→PBSO4+2E-;

放电期间的反应是充电期间的反向过程,最大电动力为2.2V,当电动力逐渐减小,当它低至1.8V时,否则将损坏板。

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