2008年9月29日星期一

家用电池分类和选择

 
不可充电电池
     最早进入市场的实用电池是锌锰干电池。早在1860年法国人勒克郎榭(George Leclanche)就发明了酸性锌锰电池的原型,因而这种电池也叫Leclanche电池。它的外壳是作为负极的锌筒,电池中心是作为正极导电材料的石墨棒,正极区为围绕石墨棒的粉状二氧化锰和炭粉,负极区为糊状的ZnCl2和NH4Cl混合物。碳性电池就是普通锌锰干电池,碳性电池容量小,从结构和原理上来说,适宜小电流放电,钟表、遥控器上可使用。
  碱性锌锰电池是在1950年代以后才开始进入市场的。近年来,在我国市场上,酸性锌锰电池正在被价格较贵的碱性锌锰电池取代。碱性锌锰电池的电解质是KOH,俗称高能电池,在日常生活中,像传呼机,半导体收音机等设备,人们多使用高能电池,这是由于这类电池容量高、体积小且具有良好的低温工作性能和储存性能(在20℃的条件下储存一年容量仅损失5%~10%,储存三年的容量损失仅为10%~20%)。碱性电池的结构与酸性电池完全相反,电池中心是负极,锌呈粉状,正极区在外层,是MnO2和KOH混合物,外壳是钢筒。碱性锌锰电池克服了酸性电池存放时间和电压不稳定的缺点,但仍为一次性电池。碱性电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性。碱性电池容量大,则适合大电流放电状态,如照像机等。当然,用在钟表、遥控器上时间会比碳性电池耐用得多,且不象碳性电池那样容易'跑电'而腐蚀零件。所以现在都多用碱性电池。
   分辩电池
   由于电池的原料不同,其性能和用途也各异,消费者在选购时要根据需要,区分电池的种类,正确识别电池上的标识. 我们日常使用的圆柱形电池用R表示,都为锰干电池,也叫酸性电池,其标识为R后加数字,如5号酸性电池标识为R6,R3是7号;另一种碱性锌-锰电池,也叫碱性电池,碱性电池标识为LR,如5号碱性电池,标识为LR5,LR3是7号.从电池外观上区分酸碱性电池,除看标识,还可看其结构,碱性电池的圆柱体靠近负极处有一圈槽(美国碱性电池除外),而酸性电池没有.
   酸性电池分为:
普通性,用S表示,可省略如R6.适用于小间歇流电放电,如手电筒及普通照明等.
高功率电池,用P表示如R6P.适用于大电流间歇放电,如录音机、剃须刀、电动玩具等.
高容量电池,用C表示如R6C.适用于小电流长时间放电,如石英钟、收音机、照明等
   碱性电池(LR),适用于既能长时间小电流工作又能间歇大电流工作,如BP机、闪光灯、剃须刀、计算器、仪器仪表等.
 
电池的充放电率
  所谓充(放)电率是将全部容量的电荷放(充)完所需要的时间,做为充(放)电时的标准速度.一般用来说明放(充)电的速度是多少,比如说二小时率的放电,是指用0.5C的电流,在二个小时的时间将电池全部容量放完.20分钟率表示用3C的电流在20分钟内将电池额定电量全部放完.在厂商的电池规格书上面,也常使用小时率来表示标准放电时间,只要根据额定容量来换算就知道标准放电电流是多少了.通常厂商提供的规格上额定容量是以温度20℃,而放电是以5小时率0.2C的条件来量测.
 
可充电电池
        可充电电池主要有铅酸蓄电池和碱性蓄电池两种。目前使用的镍镉(NiCd)、镍氢(NiMH)和锂离子(Li-Ion)电池都是碱性电池。
    镍镉电池NiCd电池正极板上的活性物质由氧化镍粉和石墨粉组成,石墨不参加化学反应,其主要作用是增强导电性。负极板上的活性物质由氧化镉粉和氧化铁粉组成,氧化铁粉的作用是使氧化镉粉有较高的扩散性,防止结块,并增加极板的容量。活性物质分别包在穿孔钢带中,加压成型后即成为电池的正负极板。极板间用耐碱的硬橡胶绝缘棍或有孔的聚氯乙烯瓦楞板隔开。电解液通常用氢氧化钾溶液。与其它电池相比,NiCd电池的自放电率(即电池不使用时失去电荷的速率)适中。
      镍镉电池(Nickel-Cadmiun Batteries)的特性
1.镍镉电池可重复500次以上的充放电,非常的经济;
2.内阻小,可供大电流的放电,当它放电时电压的变化很小,作为直流电源是一种质量极佳的电池;
3.因为采用完全密封式,因此不会有电解液漏出的现象,也完全不需要补充电解液;
4.与其他种类电池相比之下,镍镉电池可耐过充电或放过电,操作简单方便;
5.长时间的放置下也不会使性能劣化,当十分充完电后即可恢复原来的特性;
6.可使用在很广的温度范围内;
7.因为它采用金属容器而作成,有机械性的坚固;
8.镍镉电池在非常严格的品质管理下被制造完成,有非常优良的品质性赖性。
     镍镉电池放电特性
1.放电电压依据其放电电流多少有些差异,大体上是1.2V左右;
2.电池的容量以Ah,mAh的单位来表示;
3.当放电达到放电终了的极限时称之为"放电终止电压",镍镉电池的放电终止电压为1.0V/cell;
4.使用温度范围在-20℃~60℃,在此范围内可进行放电。
     保存上的注意事项
1.可在-30℃~50℃的温度范围之间内保存,但如果是长时间放置的情形下,请在35℃以下保存;
2.充电状态或者是放电状态的保存都是可能的,但是比较之下放电状态可使容量较早回复并且较易被激活;
3.当电池在长时间的放置后,使用前必须十分地充电后再使用。
     镍镉电池的记忆效应(memory effect)
当镍镉电池重复经过几次维持在低容量的放充后,如果必须做一个较大量的放电时电池会无法作用,这种情形我们称为"记忆效应"。记忆效应可能是镍镉电池中最容易被误解的问题。放电终止电压被设定较高的录像机,随着使用的电压变低,表面上看起来似乎随着降低,但是放电电压的低下是可以由1~2次的完全放电而解决这一现象。建议十次充电后进行一次放电,以防止建议效应。
 
     镍氢电池NiMH电池正极板材料为NiOOH,负极板材料为吸氢合金。电解液通常用30%的KOH水溶液,并加入少量的NiOH。隔膜采用多孔维尼纶无纺布或尼龙无纺布等。NiMH电池有圆柱形和方形两种。NiMH电池具有较好的低温放电特性,即使在-20℃环境温度下,采用大电流(以1C放电速率)放电,放出的电量也能达到标称容量的85%以上。但是,NiMH电池在高温(+40℃以上)时,蓄电容量将下降5~10%。这种由于自放电(温度越高,自放电率越大)而引起的容量损失是可逆的,几次充放电循环就能恢复到最大容量。NiMH电池的开路电压为1.2V,与NiCd电池相同。
   
     锂离子电池是以锂离子电池为材料的一种高能量密度电池。锂离子电池还是一种智能电池,它可以与专用原装智能充电器配合,达到最短的充电时间、最大的寿命周期及最大的容量。锂离子电池是目前性能最好的电池。与同样大小的镍镉电池、镍氢电池相比,电量储备最大,重量最轻、寿命最长、充电时间最短,无记忆效应。无记忆效应大大方便了手机用户,用户不必在每次充电时都先放电再充电,而可以随心所欲的随时对手机充电。
    锂电池(Lithium Ion Battery)的特性:
1.拥有高能量密度,与高容量镍镉电池相比其体积能量为1.5倍,重量能量密度为2倍;
2.高电压,平均使用电压为3.6V,是镍镉电池、镍氢电池的3倍(镍镉、镍氢电池电压为1.2V);
3.使用电压平坦并且高容量;
4.负荷特性,2C放电为可能;
5.广泛的使用温度 -20℃~60℃
6.优秀的充放电寿命,经过500次放电后其容量至少还有70%以上。
 
三种电池比较
镍镉、镍氢、锂离子三种电池的特性:
共同点:
皆可多次充放电,循环次数(使用寿命)在500次以上。
不同点:
一、重量方面
以每一个单元电池的电压来看,镍氢与镍镉都是1.2V,而锂电池确 为3.6V,锂电池的电压是其他两者的3倍。并且同型电池的重量锂电池与镍镉电池几乎相等,而镍镍氢电池却比较重。可知,每一个电池本身重量不同,但锂电池因3.6V高电压,在输出同等电压的情况下使的单个电池组合时数目可减少3分之1而使成型后的电池重量和体积减小。
二、记忆效应
从理论上来说,任何蓄电池都会有记忆效应。只是除了镍镉电池有很强的记忆效应外,锂离子电池、镍氢电池、铅蓄电池的记忆效应都不明显,实际使用中不必太在意。镍氢电池有记忆效应。因此,定期的放电管理也是必需的。这种定期放电管理属于模糊状态下被处理,甚至也有些在不正确的知识下进行放电(每次放电或者使用几次后进行放电都因公司的不同而有所差异)这种烦琐的放电管理在使用镍氢电池时是无法避免的。相对的锂电池而言因为完全没有记忆效应,在使用上非常方便简单。它完全不必理会残余电压多少,直接可进行充电,充电时间自然可以缩短。
三、自放电率
镍镉电池为15~30%(月)。镍氢电池为25~35%(月),锂电池为2~5%(月)。以上镍氢电池的自放电率为最大,而锂电池的特长与其他两类电池相比放电率极低。
四、充电方式
镍氢电池及锂电池无法耐过充电。因此,镍氢电池以定电流充电的PICK CUT 控制方式在充电电压达到最高时,停止继续充电为最好的充电方式。而锂电池则使用定电流、定电压方式充电最好,若以镍镉电池的充电器-DV控制方式进行充电的话对镍氢电池和锂电池。
镍镉电池,正极为镍,负极为镉的充电电池。因为有镉的原因,有记忆效应;较重;容量低;价格低;对环境有污染;需先放完电才能充电。
镍氢电池,正极为镍,负极为氢的高能充电电池无记忆效应;较锂离子电池重;较镍镉电池容量高;因为不使用镉等有害元素,环保;使用前无需先放电,但使用过一段时间后放电效果更佳;价格中等。
锂离子电池,正极使用锂化合物,负极为碳的3.6V充电电池。充电过程中,锂离子在正负极间转移,因而称为锂子电池。无记忆效应;重量轻;环保;可随时充电;三种电池中容量最高;但价格较贵;对充电器要求较高,需专用充电器。

没有评论: