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了解可充電電池

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老人家 發表於 2007-7-1 22:59:55 | 顯示全部樓層 |閱讀模式

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可充電電池主要有鉛酸蓄電池和堿性蓄電池兩種 , 目前使用的鎳鎘(Ni-Cd)、鎳氫(Ni-MH)和鋰離子(Li-Ion)電池都是堿性電池

鉛酸電池閥控式免維護鉛酸電池的基本結構由正負極板 , 隔板 , 電解液 , 安全閥 , 氣塞 , 外殼等部分組成 , 正極板上的活性物質是二氧化鉛(PbO2), 負極板上的活性物質為海綿狀純鉛(Pb , 電解液由蒸餾水和純硫酸按一定比例配制而成 , 電池槽中裝入一定密度的電解液後 , 由於電化學反應 , 正、負極板間會產生約為2.1V的電動勢

新鉛酸電池初次使用時 , 必須先充滿電 , 如采用0.1C充電速率充電 , 大約需要55~75小時 , 蓄電池正常使用放完電後 , 應立即充電 , 通常采用的方法有 :(1)分級定流充電法 ,(2)低壓恆壓充電法(帶負載充電),(3)快速充電法 , 快速充電的初充時間不超過5小時 , 正常充電時間可縮短到1小時左右

鎳鎘電池Ni-Cd電池正極板上的活性物質由氧化鎳粉和石墨粉組成 , 石墨不參加化學反應 , 其主要作用是增強導電性 , 負極板上的活性物質由氧化鎘粉和氧化鐵粉組成 , 氧化鐵粉的作用是使氧化鎘粉有較高的擴散性 , 防止結塊並增加極板的容量 , 活性物質分別包在穿孔鋼帶中 , 加壓成型後即成為電池的正負極板 , 極板間用耐堿的硬橡膠絕緣棍或有孔的聚氯乙烯瓦楞板隔開 , 電解液通常用氫氧化鉀溶液 , 與其它電池相比 , Ni-Cd電池的自放電率(即電池不使用時失去電荷的速率)適中 , Ni-Cd電池在使用過程中 , 如果放電不完全就又充電 , 下次再放電時 , 就不能放出全部電量 , 比如放出80%電量後再充足電 , 該電池只能放出80%的電量 , 這就是所謂的記憶效應 , 當然幾次完整的放電/充電循環將使NiCd電池恢復正常工作 , 由於NiCd電池的記憶效應 , 若未完全放電 , 應在充電前將每節電池放電至1V以下

鎳氫電池Ni-MH電池正極板材料為NiOH , 負極板材料為吸氫合金 , 電解液通常用30%的KOH水溶液 , 並加入少量的NiOH , 隔膜采用多孔維尼綸無紡布或尼龍無紡布等 , Ni-MH電池有圓柱形和方形兩種
Ni-MH電池具有較好的低溫放電特性 , 即使在-20℃環境溫度下 , 采用大電流(以1C放電速率)放電 , 放出的電量也能達到標稱容量的85%以上 , 但是Ni-MH電池在高溫(+40℃以上)時 , 蓄電容量將下降5~10% , 這種由於自放電(溫度越高 , 自放電率越大)而引起的容量損失是可逆的 , 幾次充放電循環就能恢復到最大容量 , Ni-MH電池的開路電壓為1.2V與Ni-Cd電池相同

Ni-Cd/Ni-MH電池的充電過程非常相似 , 都要求恆流充電 , 兩者的差別主要在快速充電的終止檢測方法上 , 以防止電池過充電 , 充電器對電池進行恆流充電 , 同時檢測電池的電壓和其它參數 , 當電池電壓緩慢上升達到一個峰值 , 對Ni-MH電池快速充電終止 , 而N-iCd電池則當電池電壓第一次下降了一個-△V時終止快速充電 , 為避免損壞電池 , 電池溫度過低時不能開始快速充電 , 電池溫度Tmin低於10℃時 , 應轉入涓流充電方式 , 而電池溫度一旦達到規定數值後 , 必須立即停止充電

鋰離子電池 , 用LiCoO2復合金屬氧化物在鋁板上形成陽極 , 用鋰碳化合物在銅板形成陰極 , 極板間插入有亞微米級微孔的聚烯烴薄膜隔板 , 電解液為有機溶劑 , 為避免使用不當造成電池損壞 , 在鋰離子電池內設有3種安全機構:(1)正溫度系數元件(PTC) , 當電池內的溫度過高 , PTC的阻值隨之上升 , 會自動將陰極引線與陰極之間電路切斷 ,(2)特殊材料的隔板 , 當電池內溫度上升到一定數值時 , 隔板上微孔會自動溶解掉 , 從而使電池內的反應停止 ,(3)安全閥 , 當電池內部壓力升高到一定數值時 , 安全閥將自動打開
鋰電池易受到過充電 , 深放電以及短路的損害 , 單體鋰離子電池的充電電壓必須嚴格限制 , 充電速率通常不超過1C , 最低放電電壓為2.7~3.0V , 如再繼續放電則會損壞電池 , 鋰離子電池以恆流轉恆壓方式進行充電 , 采用1C電流充電至4.1V時 , 充電器應立即轉入恆壓充電 , 充電電流逐漸減小 , 當電池充足電後 , 進入涓流充電過程 , 為避免過充電或過放電 , 鋰離子電池不僅在內部設有安全機構 , 充電器也必須采取安全保護措施 , 以監測鋰離子電池的充放電狀態

鉛酸、Nicd、NiMH、Li離子電池特性的比較。

電池類型 工作電壓(V)  循環次數                 記憶效應 自放電率(%/月)

鉛酸       12.0                  400~600                   無          3
Ni-Cd      1.2                    400~500                   有         25
Ni-MH     1.2                   240~300 >500            無         20
Li-ion      3.6                            300 >1000        無         10

隨著新材料 , 新工藝的出現 , 更為先進耐用的可再充電電池也在不斷出現 , 國外最新開發的固態聚合物(電解質)Li離子電池 , Li金屬電池=li-po , 不僅解決了漏液問題 , 而且電池的容量更大 , 體積更小 , 更為安全可靠
4xxxx 發表於 2007-7-1 23:38:31 | 顯示全部樓層
很高深呀....有D明...
chifung0711 發表於 2008-10-4 22:57:00 | 顯示全部樓層
唔係好明
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