充電器充電的電池簡稱二次電池
和普(pu)通(tong)的不可充電的電池(chi)相(xiang)比(bi),可充電的電池叫(jiao)二次(ci)電池。二次(ci)電池能夠反復運(yun)用，符合(he)經濟實用原則(ze)，這是其最大的優點，自(zi)然人們最青睞二次(ci)電池。二次(ci)電池的種類也不少，就目前(qian)市場上(shang)主流產(chan)品而言，有 4類電池：鉛(qian)酸(LA）電(dian)池、鎳鎘（NiCd）電(dian)池、鎳氫(qing)（NiMH）電池和鋰離子(Liion ）電池。
1．便(bian)攜式電子設備可選擇(ze)的電源系統(tong)
對(dui)便(bian)攜式電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)設備的(de)(de)生(sheng)產商來(lai)說(shuo)，給便(bian)攜式電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)設備選擇(ze)合適的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)是很困難的(de)(de)。因為(wei)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)選擇(ze)會對(dui)設備的(de)(de)功能、型號、成(cheng)本(ben)造成(cheng)很大(da)的(de)(de)影響(xiang)。設計者面(mian)對(dui)著很多選擇(ze)，從簡單的(de)(de)鉛(qian)酸電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)到(dao)復雜的(de)(de)集成(cheng)了電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)安全、監視和充電(dian)(dian)(dian)控制電(dian)(dian)(dian)路(lu)的(de)(de)鋰離子(zi)(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)。
1）鎳鎘電(dian)池。
鎳鋼電池(chi)工作電壓(ya)為(wei)1．2V左右(you)，具有優良的大(da)電(dian)流放(fang)電(dian)性能(neng)，可在一20～
鎳鎘電(dian)(dian)池(chi)種(zhong)類(lei)繁多，有放置(zhi)用的大型電(dian)(dian)池(chi)（多數20Ah以上）和小型密封型電池，6Ah以(yi)下(xia)的圓柱形(xing)和扁(bian)平形(xing)電(dian)池(chi)，0．5Ah以下的紐扣(kou)式電(dian)池。日本三洋公司生(sheng)產40～2000mAh的 95種型號的鎳鎘(ge)電池，按用途(tu)有 8類電(dian)池：一般用（標準型）、 高(gao)容量（E型）、 快速充電用（R型(xing)）、 高溫(wen)用（H型）、耐(nai)熱用（K型(xing)）、 長壽命（C型）、保護記憶(yi)用(yong)（S型）、 扁平(ping)形（KF型）、標準型典型電池為 AA型，容量(liang)為600mAh，尺寸為14．2mmX 50．
質量(liang)為 23克，內阻為(wei)12mΩ。AAA型(xing)的容(rong)量為 250mAh，尺寸為10．5mm X 44．5mm，質量(liang)為11克，內阻24Ω。
鎳鎘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鋁粉和氧化鐵粉組成，氧化鐵粉的作用是使氧化鋁粉有較高的擴散性，防止結塊，并增加極板的容量。活性物質分別包在穿孔鋼帶中，加壓成型后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。與其他電池相比，鎳錫電池的自放電率（電池不使用時失去電荷的速率）適中。鎳鎘電池在使用過程中，如果放電不完全就又充電，下次再放電時，就不能放出全部的電量。比如，放出80％電量后再充足電，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／充電循環將使鎳鎘電池恢復正常工作。
由于鎳鎘電池的記憶效應，若未完全放電，應在充電前將每節電池放電至 1V以下。
2）鎳氫電池。鎳氫電池是生產了幾年的新電池，又稱為貯氫電池。20世紀70年代，荷蘭飛利浦實驗室在研究第一代稀土永磁合金時，試驗了LaNi5的磁性能，競意外地發現了 LaNi5有很好的貯氫性能，但深入研究發現對貯氫合金不適用，因為平衡壓太高，循環壽命太短，進一步研究和改進發現，這些缺點都可克服，從而為發展貯氫電池奠定了技術基礎。
兩者有相同的工作電壓1．2V，因此這兩種電池有良好的互換性。
鎳氫電池的能量高，為鎳鎘電池的1．8～2倍，鉛酸電池的3倍，有良好的充放電性能，可隨充隨放，快充深放，無記憶效應，特別不含鎘、鉛、汞等有害物質，對環境無污染，被稱為綠色電池。
鎳氫電池與鎳鎘電池類似，多種多樣。有圓柱形和扁平形的小電池，有紐扣式電池，也有方形蓄電池組作為動力電池用，容量為10～20Ah。日本三洋公司生產的 AA型的容量為1100mAh，尺寸為 14．2mm X 50．0mm，質量為27克，AAA型的容量為 650mAh，尺寸為10．
鎳氫電池具有較好的低溫放電特性，即使在一
鎳鎘電池與鎳氫電池的充電過程非常相似，都要求恒流充電。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。充電器對電池進行恒流充電，同時檢測電池的電壓和其他參數。當電池電壓緩慢上升達到一個峰值時，對鎳氫電池快速充電終止，而鎳鎘電池則當電池電壓第一次下降了一個ΔV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低于
3）鋰離子電池。鋰離子電池是繼鎳氫電池后發展的新一代的二次電池。鋰位于元素周期表第一族主族第一位上，是金屬中最輕的元素，有最負的標準電位，組成電池能量密度大和電壓高。鋰離子電池負極電位相對鋰電極為正，正極電位為4．OV，該電池的工作電壓高，約3．6V。高電壓是個優點，一個鋰離子電池相當于三個鎳氫電池或鎳鎘電池，但這也是個缺點，因為移動電話芯片電壓趨向下降，這將挑戰3．6V 鋰離子電池的應用。鋰離子電池有高的比能量，為鎳氫電池的1．5倍和鉛酸電池的3倍，放電曲線平穩，自放電率低，循環壽命長，與鎳氫電池一樣，無記憶效應和不污染環境，也為綠色電池。
鋰離子電池采用卷繞式結構，蓋體設計強化了安全保護功能。對于這種高比能量電池，必須經過規范的安全檢測評估。鎳氫和鎳鎘電池的電解液是水溶液，而鋰離子電池必需用非水性電解液，其電導率低得多，因此電極要大大減薄，有著不同的電極制備工藝，制備又薄又長的正負電極。鋰離子電池同樣有圓柱式、扁平式、紐扣式和動力用電池組。Sony公司的 14500電池容量為 500mAh，尺寸為 14．3mmX 50．
鋰離子電池能夠很好地配合電子產品小型化、袖珍化的發展方向，移動電話和筆記本電腦要求又薄又輕的二次電池，三洋超薄鋰離子電池僅
鋰離子(zi)電池(chi)易受到過(guo)充(chong)電、深放電以及短路的(de)損害。單體鋰離子(zi)電池(chi)的(de)充(chong)電電壓必須嚴格限制。充(chong)電速(su)率通常不超過(guo)
2．二次電(dian)池性(xing)能比較
表(biao)1。l為鉛酸、鎳(nie)銅、鎳(nie)氫、鋰離子電池特性的比較(jiao)。
20世(shi)紀(ji)80年(nian)代的(de)便攜(xie)式(shi)電(dian)子(zi)設備(bei)，如數(shu)字(zi)無繩電(dian)話、隨(sui)身聽和電(dian)動剃須刀等，主要由鎳鎘電(dian)池供(gong)電(dian)。到了20世(shi)紀(ji)90年代后期(qi)，鎳(nie)氫電池(chi)(chi)和(he)鋰離(li)子(zi)電池(chi)(chi)逐漸進入市場(chang)并得(de)以廣泛應用。因為鎳(nie)鎘電池(chi)(chi)的(de)價(jia)格(ge)比(bi)鎳(nie)氫和(he)鋰離(li)子(zi)電池(chi)(chi)便宜，所以鎳(nie)鎘電池(chi)(chi)在低端應用中十分普遍。鎳(nie)鎘電池(chi)(chi)可提供最(zui)高的(de)放電電流(liu)，適合短時間內需要大功率輸出的(de)應用。
鎳(nie)鎘(ge)電(dian)池(chi)的(de)缺(que)點(dian)是被(bei)所謂(wei)的(de)記憶(yi)效應困擾（現(xian)在的(de)鎳(nie)鎘(ge)電(dian)池(chi)很少考慮這個因素）， 使(shi)電池容量降(jiang)低(di)。鎳鎘電池在未完(wan)全放(fang)電的情(qing)況下再充(chong)電，一些活性物質會(hui)累積并且(qie)開始(shi)結晶（在陽極有100μm的銅累(lei)積層）， 但通過化學(xue)反應這層物(wu)質會自行消(xiao)失(shi)（一(yi)塊全新電池的(de)陽極大約有l00μm厚度的(de)鎘結晶）， 出(chu)現記憶效應會導致電池容量越來越小，端電壓越來越低，使得電池到達最低可用端電壓（關斷點）的時間比預期(qi)的早很多，如圖1-1所示(shi)。鎳鎘電池的另一(yi)個缺點是它的活(huo)性(xing)物質(zhi)中含有有毒的鎘。
鎳氫電池比鎳鎘電池環保，但是價格高。鎳氫電池的放電電流相比鎳鎘電池略小，但也受惰性效應的影響。惰性效應是比鎳鎘電池記憶效應稍輕的一種現象。惰性效應是由于鎳的結晶導致的。惰性效應和記憶效應一樣，導致無法完全使用可充電電池的全部容量，但都可以通過使用帶有放電功能的充電器來避免。
鋰離子可充電(dian)電(dian)池價格最(zui)高，但具有高的能量(liang)密度(du)，因而可以在給定尺(chi)寸下提供(gong)更(geng)優性能，更(geng)適合(he)小尺(chi)寸、高集成(cheng)度(du)的便攜式電(dian)子設備。
隨著新(xin)材(cai)料、新(xin)工藝的(de)出現，更(geng)為先進耐(nai)用的(de)可(ke)再充電(dian)(dian)電(dian)(dian)池(chi)(chi)也在不斷(duan)出現。國外最(zui)新(xin)開發的(de)固(gu)態聚(ju)合(he)物（電(dian)(dian)解質）鋰離子電(dian)(dian)池(chi)(chi)、鋰金屬電(dian)(dian)池(chi)(chi)不僅解決了漏液(ye)問題，而且電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)容量更(geng)大(da)，體積更(geng)小，更(geng)為安全可(ke)靠，它們必將成為極有潛力的(de)新(xin)一代電(dian)(dian)池(chi)(chi)產品(pin)。
3．鎳氫／鎳鎘電池(chi)與(yu)鋰離子電池(chi)的差異
1）質量方面。以每(mei)一個單元電(dian)池的(de)電(dian)壓來看，鎳氫(qing)與(yu)鎳鎘都是1．2V，而鋰(li)離(li)子電池卻為3．6V，鋰離子電池的(de)電壓是前兩者(zhe)的(de)3倍。并且同(tong)型電(dian)池(chi)的質(zhi)量(liang)鋰離(li)子電(dian)池(chi)與(yu)鎳鎘電(dian)池(chi)幾乎相等(deng)，而鎳氫電(dian)池(chi)卻(que)比較重。每一(yi)種(zhong)電(dian)池(chi)本身質(zhi)量(liang)不(bu)同(tong)，但(dan)鋰離(li)子電(dian)池(chi)因3．6V高(gao)電(dian)壓，在(zai)輸出同等電(dian)壓的情況下使(shi)單個(ge)電(dian)池組合時數目可減少 1/3而使成(cheng)型后的(de)電池質量(liang)和體(ti)積減小。
2）記(ji)憶效應(ying)。鎳(nie)氫(qing)電(dian)(dian)(dian)(dian)池有惰性效應(ying)；鎳(nie)鎘電(dian)(dian)(dian)(dian)池有記(ji)憶效應(ying)，因此，定期的放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)管理(li)也(ye)是必需的。這種定期放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)管理(li)屬于模(mo)糊狀(zhuang)態下被動處理(li)，甚(shen)至也(ye)有些在不正確的情況下進行(xing)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)（每次放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)或(huo)者使用幾次后進行(xing)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)都因電(dian)(dian)(dian)(dian)池生產廠(chang)的不同而有所差異）， 這(zhe)種繁瑣的放電管理(li)在使用鎳鎘(ge)/鎳氫電池時是無法避免的。相對的鋰離子電池因為完全沒有記憶效應，在使用上非常方便簡單，它完全不必考慮二次電池殘余電壓的多少，直接可進行充電，充電時間自然可以縮短。
記(ji)憶(yi)效(xiao)(xiao)應是充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)(de)一(yi)大天敵，一(yi)般認(ren)為是長期(qi)不正確的(de)(de)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)導致的(de)(de)，它(ta)可(ke)以使電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)早衰。記(ji)憶(yi)效(xiao)(xiao)應可(ke)使電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)無法(fa)有效(xiao)(xiao)地充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)，出(chu)現(xian)一(yi)充(chong)(chong)就(jiu)滿(man)、一(yi)用(yong)就(jiu)完的(de)(de)現(xian)象。防止(zhi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)出(chu)現(xian)記(ji)憶(yi)效(xiao)(xiao)應的(de)(de)方(fang)法(fa)是確保電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)“充(chong)(chong)足(zu)(zu)放(fang)光”的(de)(de)原則(ze)，也就(jiu)是說在充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)前最好將電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)內殘余電(dian)(dian)(dian)量(liang)放(fang)光，充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)時要一(yi)次(ci)(ci)充(chong)(chong)足(zu)(zu)。通常鎳鎘(ge)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)容易出(chu)現(xian)記(ji)憶(yi)效(xiao)(xiao)應，所以充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)時要特別注意，鎳氫電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)理(li)論上沒有記(ji)憶(yi)效(xiao)(xiao)應，但最好也遵循“充(chong)(chong)足(zu)(zu)放(fang)光”的(de)(de)原則(ze)，這也就(jiu)是很(hen)多充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)器提供放(fang)電(dian)(dian)(dian)附加功能的(de)(de)原因。對(dui)于(yu)由于(yu)記(ji)憶(yi)效(xiao)(xiao)應引起容量(liang)下降的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)，可(ke)以通過一(yi)次(ci)(ci)性充(chong)(chong)足(zu)(zu)再(zai)一(yi)次(ci)(ci)性放(fang)光的(de)(de)方(fang)法(fa)反復(fu)數次(ci)(ci)，大部(bu)分電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)都可(ke)以得到(dao)修復(fu)。
3）自放(fang)電(dian)率(lv)。鎳鎘電(dian)池的(de)自放(fang)電(dian)率(lv)為(wei)15％～30％（月）， 鎳氫電(dian)池的自放(fang)電(dian)率為(wei)25％～35％（月），鋰(li)離(li)子電(dian)池的自放電(dian)率為2％～5％（月），鎳氫(qing)電池的(de)自放(fang)(fang)電率最(zui)大，而鋰離子電池的(de)自放(fang)(fang)電率最(zui)低。
4）充(chong)(chong)電(dian)(dian)方式(shi)。充(chong)(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)池的(de)充(chong)(chong)電(dian)(dian)方式(shi)一直(zhi)是人們關心的(de)焦點，正確、良好的(de)充(chong)(chong)電(dian)(dian)方法可以確保電(dian)(dian)池的(de)壽命。充(chong)(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)池推薦的(de)充(chong)(chong)電(dian)(dian)方法多種多樣，不(bu)同(tong)的(de)充(chong)(chong)電(dian)(dian)方法對充(chong)(chong)電(dian)(dian)器的(de)電(dian)(dian)路結構(gou)有不(bu)同(tong)的(de)要求(qiu)，自然影(ying)響到成本(ben)。
電(dian)(dian)池充電(dian)(dian)時間(jian)和充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流的關系為(wei)電(dian)(dian)池容(rong)量除(chu)以(yi)充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流得到(dao)充電(dian)(dian)時間(jian)，考慮充電(dian)(dian)過程中的損(sun)耗，所(suo)以(yi)將計(ji)算得到(dao)的充電(dian)(dian)時間(jian)應(ying)再乘以(yi)1．2這個常數。
對于鎳(nie)鎘(ge)和鎳(nie)氫電池最常用的簡單充電方法是利用10％C恒流(liu)充電，又被(bei)稱為“慢充”，即按照(zhao)電流(liu)容量數值(zhi)的10％確定充電電流，如一節標(biao)稱容量為500mAh的電池(chi)，它(ta)的建(jian)議充電電流為50mA；又(you)如(ru)一節標稱容量為1300mAh的(de)電(dian)池，它的(de)建(jian)議充電(dian)電(dian)流為13 0 mA。在此電流下(xia)連(lian)續充電12～15 h就(jiu)可以視(shi)為電池充滿。雖(sui)然建議使用(yong)恒流(liu)充電但要求(qiu)并不嚴格，電流(liu)允許有較(jiao)大的(de)波動，所以按照此方法(fa)制作的(de)充電器結構非常簡單(dan)，一般只(zhi)需要一個將220V市電轉(zhuan)換成適(shi)當低壓的變(bian)壓器(qi)、整(zheng)流(liu)的二(er)極(ji)管(guan)、限(xian)流(liu)電阻(zu)以(yi)及一些發(fa)光(guang)二(er)極(ji)管(guan)等指示裝置構成低成本(ben)的充(chong)(chong)電器(qi)，市面上絕大部分獨立(li)常(chang)規充(chong)(chong)電器(qi)都采用(yong)這種方式(shi)，只不過(guo)外形不同罷了(le)。“慢充(chong)(chong)”雖(sui)然比較簡單，但(dan)是給(gei)電池(chi)充(chong)(chong)一次電需(xu)要(yao)十(shi)多個小時(shi)，為此，電池(chi)廠商(shang)也允許在(zai)急需(xu)使(shi)用(yong)時(shi)用(yong) 3 0％C的電流給電池充電 4～5 h，稱之為(wei)“快充”，不(bu)過不(bu)建議(yi)常(chang)用(yong)(yong)，理論(lun)上對電池有(you)輕(qing)微的損害。所以大部分(fen)常(chang)規充電器都有(you)“快充”和“慢充”兩擋，并建議(yi)用(yong)(yong)戶使用(yong)(yong)“慢充”。
在很多情況下用戶需要(yao)(yao)(yao)對(dui)電(dian)(dian)(dian)池快速(su)、有效(xiao)、安(an)全地充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)，快速(su)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)就需要(yao)(yao)(yao)使用較大(da)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流。電(dian)(dian)(dian)池在大(da)電(dian)(dian)(dian)流充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)過(guo)程(cheng)中會(hui)出現(xian)極(ji)化效(xiao)應(ying)(ying)，使電(dian)(dian)(dian)池發熱，而且當大(da)電(dian)(dian)(dian)流充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)池充(chong)(chong)(chong)滿(man)后，如果(guo)不及(ji)時(shi)停止(zhi)，電(dian)(dian)(dian)池會(hui)迅速(su)發熱，嚴重時(shi)可(ke)導(dao)致電(dian)(dian)(dian)池燒毀(hui)和(he)爆炸。所以(yi)要(yao)(yao)(yao)求快速(su)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)器(qi)具備充(chong)(chong)(chong)滿(man)自停功能(neng)，同時(shi)也要(yao)(yao)(yao)解決極(ji)化效(xiao)應(ying)(ying)，使充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)高效(xiao)安(an)全。早(zao)期的(de)(de)快速(su)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)器(qi)采(cai)用簡單的(de)(de)定時(shi)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)，不過(guo)此類充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)器(qi)針對(dui)性強，充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)效(xiao)果(guo)也不令人滿(man)意。現(xian)代的(de)(de)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)器(qi)采(cai)用專用的(de)(de)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)控制IC，以高頻脈動(dong)電(dian)流給電(dian)池充(chong)(chong)電(dian)以解決極化效應，通過檢測電(dian)池一出準確判(pan)斷電(dian)池是否充(chong)(chong)滿，并提供溫(wen)度(du)保護(hu)(hu)等保護(hu)(hu)措施和放電(dian)等附加功(gong)能(neng)。不(bu)過這(zhe)種充(chong)(chong)電(dian)器結構比較復雜，成(cheng)本也比較高，一般多用于移(yi)動(dong)電(dian)話、對講機等高檔通信設備(bei)及電(dian)器。
6．各種電池(chi)的(de)優缺點
鎳(nie)鎘電池(chi)最為堅固耐用，每(mei)塊鎳(nie)鋼電池(chi)的(de)電壓為1．2V，多(duo)數(shu)應用(yong)需要(yao)多(duo)個電(dian)池(chi)串聯或并聯才能滿足要(yao)求。鎳鎘電(dian)池(chi)應用(yong)中(zhong)的最大(da)問題是它(ta)具有記憶效應，這一點嚴重限制了它(ta)在高端設備中(zhong)的應用(yong)。
考慮到回(hui)收和環(huan)保(bao)問題(ti)，鎳鎘電(dian)池在其他(ta)產品(pin)中的(de)應用也(ye)(ye)較(jiao)少。與其他(ta)電(dian)池相(xiang)(xiang)比，鎳鎘電(dian)池的(de)耗電(dian)率、使用壽命都令人非(fei)常滿意，而且在極差的(de)溫度條件下也(ye)(ye)能保(bao)持良(liang)好(hao)的(de)性(xing)能。但是，盡管(guan)鎳鎘電(dian)池比較(jiao)經濟，但它(ta)的(de)電(dian)量也(ye)(ye)較(jiao)低(di)，相(xiang)(xiang)同的(de)鎳鎘電(dian)池工(gong)作(zuo)時間大約只(zhi)有鎳氫電(dian)池的(de)一半(ban)，因(yin)此多數鎳鎘電(dian)池都沉(chen)重且體積龐大。
鎳(nie)(nie)氫電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)沒有(you)(you)鎳(nie)(nie)鎘(ge)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)那么(me)堅固耐用，在能量密度上(shang)也無法(fa)與鋰離子電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)競爭，但與鎳(nie)(nie)鎘(ge)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)相比它具有(you)(you)更(geng)佳的性(xing)價比。鎳(nie)(nie)氫電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)的電(dian)(dian)(dian)壓與鎳(nie)(nie)鎘(ge)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)的相同，每塊電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)為1．2V。由(you)于主要的(de)電(dian)池(chi)應用(yong)市(shi)場(chang)如筆記本電(dian)腦(nao)及(ji)移動電(dian)話開始(shi)轉為使(shi)用(yong)鋰(li)離子電(dian)池(chi)，鎳(nie)氫(qing)電(dian)池(chi)的(de)研發(fa)有所放緩，從理論上說，現有鎳(nie)氫(qing)電(dian)池(chi)的(de)電(dian)量也快(kuai)接近其極限。因此，目前的(de)研發(fa)主要是增強(qiang)其耐用(yong)性，以便適用(yong)于電(dian)動工具和(he)混(hun)合電(dian)動汽車等(deng)其他市(shi)場(chang)。
從鋰離(li)子(zi)電(dian)池(chi)開始進入(ru)市場至今已(yi)十幾年，由(you)于(yu)日益成(cheng)熟，鋰離(li)子(zi)電(dian)池(chi)也變得更為(wei)堅固耐用(yong)，價格也有所下降。單(dan)個鋰離(li)子(zi)電(dian)池(chi)的電(dian)壓(ya)力3．7V，與三節(jie)鎳鎘(ge)電(dian)池(chi)(chi)或(huo)鎳氫電(dian)池(chi)(chi)一(yi)樣。能量密度高和自放電(dian)低是鋰離子電(dian)池(chi)(chi)在(zai)市場(chang)上成功的(de)法寶，目前這種(zhong)電(dian)池(chi)(chi)還開發增加了(le)許多新的(de)性(xing)能。例(li)如，鋰離子電(dian)池(chi)(chi)廠商正(zheng)在(zai)開發無需保護電(dian)路的(de)產品，以(yi)便進一(yi)步(bu)降(jiang)低其成本。
1．2．1 鎳(nie)鎘電池的結(jie)構(gou)與特性
1899年，Waldmar Jungner在開口型鎳鎘電池(chi)中首(shou)先使用了(le)鎳極板，幾乎與(yu)此(ci)同時，Thomas Edison發明了用(yong)于電動車的(de)(de)鎳鎘電池(chi)。但因(yin)(yin)當時這些堿(jian)性蓄電池(chi)的(de)(de)極板材料(liao)(liao)比(bi)其他蓄電池(chi)的(de)(de)村料(liao)(liao)貴得多，因(yin)(yin)此(ci)實際應(ying)用(yong)受到了極大的(de)(de)限制。Jungner的鎳鎘(ge)電池經過幾次重(zhong)(zhong)要改(gai)(gai)進，性能明顯改(gai)(gai)善。其中最重(zhong)(zhong)要的改(gai)(gai)進是在1932年(nian)，在鎳電(dian)池(chi)(chi)中開始使用了活性(xing)物質。將活性(xing)物質放人多孔的鎳極(ji)板中，然后再將鎳極(ji)板裝人金屬殼內。鎳鎘電(dian)池(chi)(chi)發展史(shi)上另一個重(zhong)要的里程碑(bei)是(shi)1947年密(mi)封(feng)型鎳鎘電(dian)池研制成功(gong)。在(zai)這(zhe)種(zhong)電(dian)池中，化學(xue)反應(ying)產生的(de)各種(zhong)氣體不用(yong)排(pai)出，可以在(zai)電(dian)池內部化合。密(mi)封(feng)鎳鋼(gang)電(dian)池的(de)研制成功(gong)，使鎳鋼(gang)電(dian)池的(de)應(ying)用(yong)范圍大(da)大(da)增(zeng)加.
1．鎳鎘電池的特性
鎳鎘(NiCd)電(dian)池要求(qiu)恒(heng)流(liu)充電(dian)，充電(dian)器(qi)對電(dian)池進(jin)行恒(heng)流(liu)充電(dian)的同(tong)時檢測電(dian)池的電(dian)壓和其(qi)他參數。當電(dian)池電(dian)壓第一次下降了一個(ge)-ΔU時(shi)終(zhong)止(zhi)快速(su)充(chong)電(dian)。為避(bi)免損(sun)壞電(dian)池，電(dian)池溫(wen)度(du)過低時(shi)不能開始快速(su)充(chong)電(dian)，電(dian)池溫(wen)度(du) Tmin低于 100C時(shi)，應(ying)(ying)轉入涓流充電(dian)(dian)方式。而電(dian)(dian)池溫度一(yi)旦達到規(gui)定(ding)數(shu)值后，必須立即停止(zhi)充電(dian)(dian)。密(mi)封鎳鎘電(dian)(dian)池效率高、循環壽命(ming)長、能量(liang)密(mi)度大、體積(ji)小、質量(liang)輕、結(jie)構緊湊(cou)，并且不需要維護，因(yin)此(ci)在(zai)工(gong)業和消費產品中(zhong)得到了廣泛(fan)的應(ying)(ying)用。
(1）鎳鋼電池的(de)基本特性。
l）鎳鎘電池可(ke)重復500次以上的充放電，非常經濟。
2）鎳鎘電(dian)(dian)池內阻小，可供大電(dian)(dian)流的(de)放(fang)(fang)電(dian)(dian)，放(fang)(fang)電(dian)(dian)時(shi)電(dian)(dian)壓的(de)變化很小，作(zuo)為(wei)直(zhi)流電(dian)(dian)源是(shi)一種(zhong)質量極佳的(de)電(dian)(dian)池。
3）因(yin)為(wei)鎳鎘(ge)電(dian)池采用完(wan)全(quan)(quan)密封式，因(yin)此不會有電(dian)解(jie)液漏(lou)出的現象(xiang)，也完(wan)全(quan)(quan)不需要補充電(dian)解(jie)液。
4）與其他(ta)種(zhong)類(lei)電(dian)池相比，鎳鎘電(dian)池可耐過充電(dian)或過放電(dian)，操作簡單方便。
5）鎳鎘(ge)電池在長時間的(de)放(fang)置下也(ye)不會使性(xing)能劣(lie)化，當充分充完電后即可恢復原來的(de)特性(xing)。
6）鎳鎘電(dian)池(chi)可(ke)使用在很廣(guang)的溫度范圍內。
7）因(yin)為鎳鎘電池(chi)采用金(jin)屬容器，因(yin)此具有機械的堅固性(xing)。
(2）鎳(nie)鎘電(dian)池(chi)放(fang)電(dian)特性。
l）鎳鎘電(dian)池放(fang)電(dian)電(dian)壓依據其放(fang)電(dian)電(dian)流多少有(you)些差異，大(da)體上是1．2V左右。
2）當(dang)放(fang)電(dian)(dian)達到放(fang)電(dian)(dian)終了的極限電(dian)(dian)壓稱之為“放(fang)電(dian)(dian)終止電(dian)(dian)壓”，鎳鎘電(dian)(dian)池(chi)的放(fang)電(dian)(dian)終止電(dian)(dian)壓為1．0 V／單格(ge)。
3）鎳鎘電池使用溫度范圍(wei)為一20～
4）鎳鎘電池可(ke)為一30～
5）鎳鎘(ge)電(dian)池在充電(dian)狀(zhuang)態(tai)或者是放(fang)電(dian)狀(zhuang)態(tai)保存都(dou)可以，但是比較(jiao)之(zhi)下放(fang)電(dian)狀(zhuang)態(tai)可使容量較(jiao)早恢復并且(qie)較(jiao)易被激活。
6）當(dang)鎳(nie)鎘電(dian)池在長時(shi)間放置(zhi)后，使用前必須充(chong)分(fen)地充(chong)電(dian)后再使用。
2．鎳(nie)鎘電池參數
鎳鎘電池的5個主要參數為：電池的容量、標稱電壓、內阻、放電終止電壓和充電終止電壓。電池的容量通常用Ah（安時）表(biao)示，1Ah就是能在(zai)1A的(de)電(dian)流下放電(dian)1h。單(dan)元(yuan)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)內活性物質(zhi)的(de)(de)(de)數量(liang)決定單(dan)元(yuan)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)含有的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)荷量(liang)，而(er)活性物質(zhi)的(de)(de)(de)含量(liang)則由電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)使(shi)用(yong)(yong)的(de)(de)(de)材料和(he)體積(ji)決定，因此，通(tong)常電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)體積(ji)越(yue)大，容量(liang)越(yue)高。與(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)容量(liang)相關的(de)(de)(de)一個參數是電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)充電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)流。電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)充電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)流通(tong)常用(yong)(yong)充電(dian)(dian)(dian)(dian)速(su)率C表示，C為(wei)電池的額定容量。例如，用2A電流對(dui)1Ah電(dian)(dian)池充(chong)電(dian)(dian)，充(chong)電(dian)(dian)速率(lv)就(jiu)是2C；同樣地，用2A電流對500mAh電(dian)池充電(dian)，充電(dian)速率(lv)就(jiu)是 4C。
電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)剛出廠(chang)時，正負極(ji)之(zhi)間(jian)的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)勢差稱(cheng)為(wei)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)標稱(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)。標稱(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)由極(ji)板材料的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)極(ji)電(dian)(dian)(dian)(dian)位(wei)和(he)內(nei)部電(dian)(dian)(dian)(dian)解液的(de)濃度(du)決定(ding)。當環境溫度(du)、使用時間(jian)和(he)工作(zuo)狀態變(bian)化(hua)時，單元電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)輸出電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)略(lve)有變(bian)化(hua)，此(ci)外，電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)輸出電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)與(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)剩(sheng)余電(dian)(dian)(dian)(dian)量也有一定(ding)的(de)關系(xi)。單元鎳鎘電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)標稱(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)約為(wei)1．2V（但(dan)一般(ban)認(ren)為是1．25V）.
電(dian)池的(de)(de)(de)內阻決(jue)定(ding)于極板的(de)(de)(de)電(dian)阻和離(li)子(zi)(zi)流的(de)(de)(de)阻抗，在充(chong)放(fang)電(dian)過程中(zhong)，極板的(de)(de)(de)電(dian)阻是不變(bian)的(de)(de)(de)，但是離(li)子(zi)(zi)流的(de)(de)(de)阻抗將隨電(dian)解液濃度(du)的(de)(de)(de)變(bian)化和帶電(dian)離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)(de)增(zeng)減而(er)變(bian)化。
電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)充足電(dian)(dian)(dian)時，極板(ban)上(shang)的活性物質已達到(dao)飽和(he)狀態，再繼(ji)續充電(dian)(dian)(dian), ，電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的電(dian)(dian)(dian)壓也不會(hui)上(shang)升，此時的電(dian)(dian)(dian)壓稱為充電(dian)(dian)(dian)終(zhong)止(zhi)電(dian)(dian)(dian)壓。鎳鎘電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的充電(dian)(dian)(dian)終(zhong)止(zhi)電(dian)(dian)(dian)壓為1．7 5～1．8V。
放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)終(zhong)(zhong)止(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)是(shi)指(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)池放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)時允許的(de)最低電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)。如果電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)低于放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)終(zhong)(zhong)止(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)后(hou)電(dian)(dian)(dian)(dian)池繼續放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)，電(dian)(dian)(dian)(dian)池兩(liang)端電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)會迅速下降，形成深度(du)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)，這(zhe)樣極板上形成的(de)生成物在正常充電(dian)(dian)(dian)(dian)時就不易再恢復(fu)，從(cong)而影響電(dian)(dian)(dian)(dian)池的(de)壽命(ming)。放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)終(zhong)(zhong)止(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)和放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)率有關。鎳(nie)鎘電(dian)(dian)(dian)(dian)池的(de)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)終(zhong)(zhong)止(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)和放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)速率的(de)