充电电池的一些基本性能参数说明(图)

2005-11-14 15:38:06  电源在线

　　　要问目前数码设备里面最核心的东西是什么，大家应该都知道是电源，而可以移动的设备，必然会使用电池，对于高耗电量的设备，不可充的电池因为其长期成本较高而不如可充电的划算，所以，大多数设备都选择了可充电的电池作为能量的主要来源。



　　目前主要使用的充电电池，按其内部化学物质成分来分，有三种，镍-铬电池（Ni-Cd），镍-金属氢(Ni-MH)，以及锂离子（Li-Ion），由于前两种在使用特征上是非常相似的，所以一般都作为同一种来讨论，而电池具体的内部化学物质及反应专业性太强，不再此讨论。

　　先来介绍一下电池的基础术语。



　　等效串联电阻(ESR Equivalent Series Resistance）：电池有内阻，稍微懂一点点的都知道。



　　安时容量(Amp-Hour capacity)：电池上面表明的电池容量，通常是一千到二千左右，例如1600mAH，也就是是电池所能提供的总能量的大小。



　　C电流(C Current)：就是安时容量除以小时，例如，1600mAH的电池，它的C电流就是1600mA。1C充电，就是指1600mA充电，0.2C放电，就是指320mA放电。



　　平均电压(MPV Mid-Point Voltage)，又名中点电压：电池放电达到50%的时候的电压。



　　放电终点电压 （EODV　End Of Discharge Voltege)：电池用完的时候的电压，如果继续放电使电压降低，电池会坏掉。



　　能量密度（Energy Density）：同样的电池所包含的能量大小的比较，一般分为两种，以重量来计算的重量密度，或者以体积来计算体积密度。



　　恒流充电(Constant Voltage)：加到电池上的电压不变，而电流变化



　　恒压充电(Constant Current)：供给电池的电流不变，电压变化。



　　充放电电压曲线：（见图"电压曲线"）

　　电池的工作区域，就是图上曲线比较平滑下降的那段区域，放电过程是电压下降的过程，充电过程是电压上升的过程，通常人们所说的电池的1.5V和1.2V或3.6V，其实是指的中点电压，而不是电池恒压工作在这个电压。

　　　

　　能量密度：

　　由表格可以知道，Li-Ion是密度最高的一种，差不多有其他两种的两倍，Ni-MH其次，最低的是Ni-Cd，不过价格也是这个顺序。所以给大家的选择提供了一个参考，具体就要看你要求价格还是容量，来选择合适的电池了。



　　电池电压稳定度：



　　不同的电池放电时，电压变化曲线是不一样的，如图（见图"Ni-MH Ni-MH 0.2C 放电曲线"和"Li-Ion 0.2C 放电曲线"）：

　　

　　当Li-Ion和Ni-MH/NiCd都是以0.2C放电时，可以看出Li-Ion的电压变化非常的大，几乎有1V，这就对用电设备的要求较高，而Ni-Mh/Ni-Cd则较为平滑，对用电设备的要求比较低。由此可以给大家提个醒，想用三节Ni-MH/Ni-Cd串联来代替一节Li-Ion的同志们，以及想用一节Li-Ion来当作三节Ni-MH/Ni-Cd用的同志们，要注意这个问题，免得伤了电池，伤了机器，伤了心。



　　峰值电流：



　　也就是电池使用的时候可以达到的最大电流，主要受电池结构和ESR的影响，因为放电时候，要在ESR上面产生功率的消耗，P=I2R，这个大家初中物理就应该学过的了。电流越小，浪费的能量就越少，而产生的热量也越少，电池就越安全（安全问题后文有详细解释），再此提醒大家，处于安全考虑，尽量不要高使用电流。三种电池中，Ni-MH/Ni-Cd的ESR差不多，都很小，大概为0.1欧姆左右，而Li-Ion则要高一点点。



　　 自放电：



　　电池充满电以后，如果不用，它的电量也会一点一点的失去，这就叫做自放电，三种电池的自放电率如表格（不同厂商的自放电率是不一样的，具体要参考厂家的使用指南）：

　　可以看到，Li-Ion是最好的，Ni-MH是最差的，充好电了放在那儿不用，一个月以后就差不多只有1/3了，蛮多的说…



　　自放电率主要受温度和湿度的影响。而且要注意的是，自放电并不是线性的，也就是说，Ni-MH电池每个月损失30%的电量，而可能在每月的前五天就损失掉25%，而剩下的25天才损失5%，所以，如果你要出差之类的，不要提前把电池充好了放在那儿，这样是不行的。要等出门的前一天才充。



　　记忆效应：



　　电池充满电以后，如果不用完就继续充电的话，内部的化学物质会"钝化"，也就是使容量下降，三种电池中，Ni-Cd的记忆效应最严重（这也是它被淘汰的原因之一），Ni-MH的其次，Li-Ion几乎没有记忆效应。所以说手机可以随时充电而不需要等到电用完以后。但实际上Li-Ion还是有记忆效应的。所以，对于三种电池来说，都是最好能用完以后再充，用完的概念上面已经讲过了，不是让电压降的尽量低，而是放电到EODV就行了，不要继续放电，否则会伤害电池。



　　充电时间：



　　三种电池的充电时间见表格（仅供参考比较用，具体电池具体分析）：

　　一般来说Ni-MH/Ni-Cd用的是恒流充电，而Li-Ion用的是恒压，Ni-MH/Ni-Cd的慢充电流大概为C/10左右，快充电流约为1.2C左右。



　　价格：



　　这个不用多说了，Li-Ion由于其能量密度最高，所以也是最贵的，Ni-MH其次，然后是Ni-Cd最便宜，不过随着技术的发展，Ni-Cd已经比Ni-MH便宜不了多少了，但能量密度非常的低，而且对环境的污染也较大，所以已经几乎灭绝了，



　　可靠性：



　　长期使用电池，免不了要考虑可靠性和寿命的问题。



　　　 对于Ni-MH/Ni-Cd电池来说，主要要注意的是，不要高电流过充。当电池已经充满以后，如果再继续高电流充电，就会使电池里面的气体从透气孔里泄露。大家都知道Ni-MH/Ni-Cd电池是有透气孔的（不信你找出电池来看看，绝对有一个或几个孔），但是要知道的是，电池的透气孔平时是关闭的，只在内压过大的时候才打开，放出内部气体，而且这种泄露是不可恢复的，将会引起电池容量的下降。有趣的是，过充时，Ni-Cd放出的是氧气，Ni-MH放出的是氢气.引起内压过大的原因除了高电流过充以外，还有高电流放电，由ESR产生热量而使内压过大，所以也要注意放电电流不可过大。Ni-MH/Ni-Cd还有一个问题就是极性反转，这对于单节电池来说是不存在的，只存在于串联电池包的形式，也就是大家平时看到的那种几节电池捆在一起，然后焊接了正负极的那种，当其中某一节没电以后，由于仍然有电流流过，就可能引起极性反转，极性反转时，电池会持续发热，同样引起内部气体泄露，导致电池容量下降。特别需要说明的还有一点，对于Ni-Cd电池来说，长期不使用，会导致内部化学物质"晶格化"，使容量降低，这时候，就需要你用导线给它短路一下，就一瞬间就够了，使其内部的"晶格"还原，就可以恢复要原来的性能了。Ni-MH则没有这个问题。



　　对于Li-Ion电池来说，由于其能量密度较高，所以有成为小型炸弹的可能，不过放心，现在的电池已经没有这个问题了，但要注意的是，Li-Ion电池不能放电太快，放电太狠（终点电压过低），和充电太狠（充电终点电压太高），这三种情况都会引起电池内部的不量化学反应，而使电池容量下降。

　　Li-Ion如果正常使用，长期使用也没有太大的性能下降。



　　工作温度：



　　Ni-MH/Ni-Cd的最佳放电温度是0-50°C，而最佳充电温度则是10-40°C，最理想的充放电温度是25°C，



　　如果高于这两个范围，则会引起两个问题：1，容量下降。2，不容易充电，也就是本来一个小时的快速充电要延长到两个小时，因为其内部的化学反应变慢了。



　　如果低于这两个范围，则能承受的充电电压会下降，也就是说如果和25°C时使用同样的电压充电，就会损伤电池。而且在低温下，容量同样会下降，但较高温时下降得少。



　　Li-Ion电池，工作温度-20°C-60°C，充电温度0-45°C。但它比较稳定，在20-60°C时，容量几乎都是一样的，不会有下降。但在太低的温度，下降就非常明显，0°C时只剩90%，-20°C时则只剩70%了，所以，北方的朋友们，要小心了…

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