手电筒的充电电池知识

手电筒的充电电池知识

充电电池简介 电池的主要性能指标

1. 安全性能

影响最大的是爆炸和漏液，主要与电池的内压、结构和工艺设计有关（比如安全阀失效、锂离子电池没有保护电路等）。

2. 容量

按照IEC 标准和国标规定，镍氢和镍镉电池是指在25±5℃的条件下，以0.1C 充电16小时，以0.2C 放电至1.0V 时放出的容量。

锂离子电池是指在常温的条件下，以恒流(1C)、恒压（4.2V ）充电3小时，以0.2C 放电至

2.75V 时放出的容量。

容量单位：安时（Ah ）或毫安时（mAh ）

3. 内阻

是指电流流过电池内部所受到的阻力。充电电池的内阻很小，一般要用专门仪器测试。充电态内阻和放电态内阻有差异，放电态内阻稍大，而且不太稳定。内阻越大，消耗的能量越大，充电发热越大。随着电池使用次数的增多，电解液消耗及活性物质减少，内阻会增大，质量越差，内阻增大越快。

4. 循环寿命

电池可重复充放电的次数。寿命与容量成反比，与充放电条件密切相关，一般充电电流越大，寿命越短。

5. 荷电保持能力

指自放电率。与电池材料、生产工艺和储存条件有关，一般温度越高，自放电率越高。

6. 大电流放电能力

主要与电池材料、生产工艺有关，一般用于动力电池。

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充电电池的典型结构

1. 正极板

2. 负极板

3. 隔膜

4. 电解液

5. 钢壳/塑胶外壳

充电电池的可靠性测试项目

1. 循环寿命

2. 不同倍率放电特性

3. 不同温度放电特性

4. 充电特性

5. 自放电特性

6. 不同温度自放电特性

7. 储存特性

8. 过放电特性

9. 不同温度内阻特性

10. 高温测试

11. 温度循环测试

12. 跌落测试

13. 振动测试

14. 容量分布测试

15. 内阻分布测试

16. 静态放电测试ESD

电池常用标准

镍镉电池:

IEC60285-1999,GB/T11013-1996,GB/T18289-2000

镍氢电池:

IEC61436-1998.1/GB/T15100-1994/GB/T18288-2000

锂离子电池:

GB/T10077-1998/GB/T18287-2000或者SANYO 或松下标准

镍氢电池

优点 1. 比能量密度高：是镍镉电池的1.5-2倍多。

2. 环保

3. 无记忆效应

4. 循环寿命长：在正确使用条件下可循环使用500次以上。

缺点

1. 自放电率高：满电常温下存储自放电率30～35％

2. 高温性能差

3. 在过充和过放时会排出气体

镍氢电池工作原理

镍氢电池的正极主要成分为氢氧化镍Ni(OH)2，负极主要为无污染物质贮氢合金粉（M ），电解液是氢氧化钾的水溶液。

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镍氢电池设计时，容量实际上是由正极限制的，负极容量设计过剩，以保证过充电时候，正极产生的氧气可以到负极反应，电池的内压不会有明显升高。

镍氢电池的充电方式

充电是将充电电池恢复其原始容量的过程，为使电池达到长期使用的目的，必须通过适当的充电方法充电，目前较好的方式是-△V 值控制充电，此外还可以采用其它的控制方法。

1. 应在环境温度10～30℃下充电，此时充电效率最佳。环境温度低于0℃时，电池内气体吸收反应不充分，造成电池内压升高，激活安全阀，使电池泄漏，性能恶化。而环境温度高于40℃时，充电效率会下降。这会使电池性能恶化，发生泄漏。

2. -△V 值：5-10mV/只，充电过程中，如果电压从其峰值下落5到10mV 则终止充电，充电转为涓流。

3. dT/dt值：0.8～1℃/min，用热敏电阻或温度传感器探测电池温度，单位时间内电池温度上升达到预设值时，终止充电并转为涓流。

4. TCO：电池充电最高温度，D 型、F 型、2/3M型及M 型电池为48℃，其他电池为50℃，如果充电过程中电池过热会对电池寿命及其他性能造成影响，为此，当电池温度达到预设值，终止充电并转为涓流充电。-△V 检测线路在开始充电后一定时间内启动，但在此时间内dT/dt 可以启动。

5. 初始延时：10分钟，防止-△V 检测线路在开始充电后一定时间内启动。因为，镍氢电池在放置较长时间或过放后充电电压会有波动（假-△V ），此时延时的设定是为防止此假-△V 误触发使充电终止。

6. 涓流充电电流：1/30～1/20C，如果涓流充电电流过大，电池温升会增加，造成电池性能降低。

7. 充电总时间：10～20小时（视充电电流的大小），即使是涓流充电，长时间过充也会造成电池性能恶化，为防止涓流或其他充电下过充，建议设立一个保护性的总充电时间控制。

8. 要坚决避免反极充电。反极充电会造成电池内压升高，激活安全阀，使电池泄漏，性能恶化，甚至电池会破裂。

9. 不要将电池反极充电或大电流过充，否则会造成气体快速产生，使电池内压增加，电池鼓胀或破裂。

镍氢电池的放电注意事项

1. 镍氢电池的放电终止电压非常关键，必须在1.0～1.1V 之间，超过了这个终止电压可能有过放的危险，过放会造成排气，对电池损害很大。

2. 放电时环境温度应在-10～45℃度，超过此范围，放电容量会严重下降，长期在高低温环境下工作，容量会衰减很快。

3. 放电电流影响放电效率。在放电电流为0.1 C～2 C之间放电效率最佳。

4. 过放电会损害电池特性，放电时要有过放保护。

储存

1. 将电池储存在干燥、无腐蚀性气体、温度在-20～35℃之间的地方。

2. 长期储存会加速电池自放电和活性物质钝化，电池电压和容量会下降重复几次充放电循环后，电池可恢复原有性能，所以要定期充电。

电池寿命

电池使用后期，电池内阻增加，还有可能发生内部短路。充电器和充电电路应考虑电池使用末期电池失效发热的安全问题。

焊接

不要将任何东西直接焊接在电池上。这可能会损坏电池内部的安全阀，破坏电池的安全性。 设备上安装（密闭的电池盒）

应避免设计使用密闭的电池盒，在一些情况下，电池有气体放出，如有点火源出现，可能有电池破裂的危险。

组合电池的注意事项

1. 组合数量不要超过6个，只能串联使用。

2. 要严格控制放电电压，一般终止电压在1.1V （指单体电池电压）。

3. 要严格控制充电，不能过充，要用-△V 控制。

锂离子电池

简介 锂离子电池的正极活性材料是钴酸锂（LiCoO2--氧化钴锂），负极活性材料是碳材。电池通过正极的锂离子在负极的键入与迁出实现电池的充放电过程。锂离子电池有各种形状（圆柱形、长方形等）以适合不同产品的需要，其容量一般有几百毫安时到几安时。另外，

可以将几个锂离子电池串联在一起，并与电池保护器封装在一起组成电池组。

优点

1. 单体电压高：3.6～3.8V ，充满电时的电压（终止充电电压）一般为4.2V ，终止放电电压不低于2.5V 。

2. 比能量大：100～135Wh/kg，是镍氢的1.5倍，镍镉2倍。

3. 循环寿命长：一般500次，甚至1000次。

4. 安全，无公害，无记忆，无污染。

5. 自放电低：室温下满电存储1个月的自放电率约10％左右（镍镉25～30％，镍氢30～35％）。

6. 温度范围广：－20～+60℃

缺点

1. 成本高：LiCoO2价格高（几十万元/吨）。

2. 不能大电流放电，内阻相对较大，一般在0.5C 以下放电。例如，一种容量为3Ah 的锂离子电池，在0.75A （0.25C ）电流放电时，工作时间为4小时；若以2A （0.67C ）电流放电时，工作时间为1.25小时（相当于2.5Ah 了）；若以3A （1C ）电流放电，工作时间仅为为0.6小时（相当于1.8Ah 了）。

3. 需要保护电路控制。如果锂离子电池在使用过程中电压已降到2.5V 后还继续使用，则称为过放电（或过放），对电池有损害。[attach]12055[/attach] 放电曲线

充电 锂离子电池充电的需求有：（1）过充保护——终止充电电压精度在额定值的1%之内（过压充电可能对锂离子电池造成永久性损坏）。（2）锂离子电池的充电率（充电电流）应根据电池生产厂的建议选用。虽然某些电池充电率可达2C （C 为电池的容量），但常用的充电率为（0.5～1.0）C 。（3）如果充电电流过大会产生温度过高，不仅会损坏电池并可能引起爆炸。因此在大电流充电时，需要对电池进行温度检测，并且在超过设定充电温度时能停止充电以保证安全。（4）充电器电路中有设定的限流电阻，保证充电电流不超过设定的限制电流。

----完善的充电器可对过放的电池进行挽救修复，即在充电前进行预处理。充电前检测电池的电压：若电池电压大于2.5V ，则按正常方式充电；若电池电压低于2.5V ，则用小电流（约1/10C的电流）充电，充到2.5V 后再按正常方式充电。这种预充电的方式称为预处理。 ---- 目前的充电器常采用三段充电法，即预处理、恒流充电（快充）、恒压充电（充满）。开始以设定的恒流充电，电池电压以较高的斜率增长，在充电过程中斜率逐步降低，充到接近

4.2V 时，恒流充电阶段结束。接着以4.2V 恒压充电，在恒压阶段充电时，电压几乎不变（或稍有增加），充电电流不断下降。当充电电流下降到1/10C时，表示电池已充满，终止充电。有的充电器在充电电流降到某一值时，启动定时器，经一段定时后，结束充电

镍氢电池 优点 1. 比能量密度高：是镍镉电池的1.5-2倍多。

2. 环保

3. 无记忆效应

4. 循环寿命长：在正确使用条件下可循环使用500次以上。

缺点

1. 自放电率高：满电常温下存储自放电率30～35％

2. 高温性能差

3. 在过充和过放时会排出气体

镍氢电池工作原理

镍氢电池的正极主要成分为氢氧化镍Ni(OH)2，负极主要为无污染物质贮氢合金粉（M ），电解液是氢氧化钾的水溶液。

镍氢电池设计时，容量实际上是由正极限制的，负极容量设计过剩，以保证过充电时候，正极产生的氧气可以到负极反应，电池的内压不会有明显升高。

镍氢电池的充电方式

充电是将充电电池恢复其原始容量的过程，为使电池达到长期使用的目的，必须通过适当的充电方法充电，目前较好的方式是-△V 值控制充电，此外还可以采用其它的控制方法。

1. 应在环境温度10～30℃下充电，此时充电效率最佳。环境温度低于0℃时，电池内气体吸收反应不充分，造成电池内压升高，激活安全阀，使电池泄漏，性能恶化。而环境温度高于40℃时，充电效率会下降。这会使电池性能恶化，发生泄漏。

2. -△V 值：5-10mV/只，充电过程中，如果电压从其峰值下落5到10mV 则终止充电，充电转为涓流。

3. dT/dt值：0.8～1℃/min，用热敏电阻或温度传感器探测电池温度，单位时间内电池温度上升达到预设值时，终止充电并转为涓流。

4. TCO：电池充电最高温度，D 型、F 型、2/3M型及M 型电池为48℃，其他电池为50℃，如果充电过程中电池过热会对电池寿命及其他性能造成影响，为此，当电池温度达到预设值，终止充电并转为涓流充电。-△V 检测线路在开始充电后一定时间内启动，但在此时间内dT/dt 可以启动。

5. 初始延时：10分钟，防止-△V 检测线路在开始充电后一定时间内启动。因为，镍氢电池在放置较长时间或过放后充电电压会有波动（假-△V ），此时延时的设定是为防止此假-△V 误触发使充电终止。

6. 涓流充电电流：1/30～1/20C，如果涓流充电电流过大，电池温升会增加，造成电池性能降低。

7. 充电总时间：10～20小时（视充电电流的大小），即使是涓流充电，长时间过充也会造成电池性能恶化，为防止涓流或其他充电下过充，建议设立一个保护性的总充电时间控制。

8. 要坚决避免反极充电。反极充电会造成电池内压升高，激活安全阀，使电池泄漏，性能恶化，甚至电池会破裂。

9. 不要将电池反极充电或大电流过充，否则会造成气体快速产生，使电池内压增加，电池鼓胀或破裂。

镍氢电池的放电注意事项

1. 镍氢电池的放电终止电压非常关键，必须在1.0～1.1V 之间，超过了这个终止电压可能有过放的危险，过放会造成排气，对电池损害很大。

2. 放电时环境温度应在-10～45℃度，超过此范围，放电容量会严重下降，长期在高低温环境下工作，容量会衰减很快。

3. 放电电流影响放电效率。在放电电流为0.1 C～2 C之间放电效率最佳。

4. 过放电会损害电池特性，放电时要有过放保护。

储存

1. 将电池储存在干燥、无腐蚀性气体、温度在-20～35℃之间的地方。

2. 长期储存会加速电池自放电和活性物质钝化，电池电压和容量会下降重复几次充放电循环后，电池可恢复原有性能，所以要定期充电。

电池寿命

电池使用后期，电池内阻增加，还有可能发生内部短路。充电器和充电电路应考虑电池使用末期电池失效发热的安全问题。

焊接

不要将任何东西直接焊接在电池上。这可能会损坏电池内部的安全阀，破坏电池的安全性。

设备上安装（密闭的电池盒）

应避免设计使用密闭的电池盒，在一些情况下，电池有气体放出，如有点火源出现，可能有电池破裂的危险。

组合电池的注意事项

1. 组合数量不要超过6个，只能串联使用。

2. 要严格控制放电电压，一般终止电压在1.1V （指单体电池电压）。

3. 要严格控制充电，不能过充，要用-△V 控制。