充電器充電的電池簡稱二次電池
和普通的(de)不可充電的(de)電池相比(bi),可充電(dian)(dian)的電(dian)(dian)池(chi)叫二次(ci)電(dian)(dian)池(chi)。二次(ci)電(dian)(dian)池(chi)能(neng)夠(gou)反(fan)復運用(yong)，符合經濟(ji)實用(yong)原(yuan)則(ze)，這(zhe)是其最大的優點，自(zi)然(ran)人們(men)最青睞二次(ci)電(dian)(dian)池(chi)。二次(ci)電(dian)(dian)池(chi)的種類(lei)也不少，就目前市場上主(zhu)流產品(pin)而言(yan)，有 4類電池：鉛(qian)酸(suan)(LA）電池、鎳鎘（NiCd）電(dian)池、鎳氫（NiMH）電池和鋰離子(Liion ）電池(chi)。
1．便攜式電子設備可(ke)選擇的電源系(xi)統(tong)
對便(bian)攜式電子(zi)(zi)設(she)備的(de)生產(chan)商來說(shuo)，給便(bian)攜式電子(zi)(zi)設(she)備選擇(ze)合適的(de)電池是很困難的(de)。因為電池的(de)選擇(ze)會(hui)對設(she)備的(de)功(gong)能、型(xing)號、成本(ben)造成很大的(de)影響。設(she)計者面(mian)對著很多(duo)選擇(ze)，從(cong)簡單(dan)的(de)鉛酸(suan)電池到(dao)復雜的(de)集成了電子(zi)(zi)安全(quan)、監視(shi)和(he)充電控制電路(lu)的(de)鋰離(li)子(zi)(zi)電池。
1）鎳鎘電池。
鎳鋼電池工作電壓為1．2V左(zuo)右，具有優良的大電流放電性(xing)能，可(ke)在一20～
鎳鎘電池種類(lei)繁多(duo)(duo)，有放置用的大型電池（多(duo)(duo)數(shu)20Ah以上）和小型密封(feng)型電池，6Ah以下的圓柱形和扁(bian)平(ping)形電池，0．5Ah以下的紐扣(kou)式電池。日本三洋公司生(sheng)產(chan)40～2000mAh的 95種型號的(de)鎳(nie)鎘電(dian)池(chi)，按用途有 8類電池：一般用（標準型(xing)）、 高容量（E型）、 快速充(chong)電用（R型）、 高溫用(yong)（H型）、耐(nai)熱用（K型）、 長壽命（C型）、保護記憶(yi)用（S型）、 扁平形（KF型）、標準型典型電池為 AA型(xing)，容量為600mAh，尺寸(cun)為(wei)14．2mmX 50．
質量為 23克，內阻為(wei)12mΩ。AAA型的(de)容量為 250mAh，尺寸為(wei)10．5mm X 44．5mm，質量為11克(ke)，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(li)離(li)子(zi)電(dian)(dian)池(chi)易受到(dao)過充(chong)電(dian)(dian)、深放電(dian)(dian)以及短路的(de)損害。單體(ti)鋰(li)離(li)子(zi)電(dian)(dian)池(chi)的(de)充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)壓必須嚴(yan)格(ge)限制。充(chong)電(dian)(dian)速(su)率通常不超過
2．二次電池性能比較(jiao)
表(biao)1。l為鉛酸、鎳銅(tong)、鎳氫、鋰離子(zi)電池特性的(de)比較(jiao)。
20世紀80年代的便(bian)攜式電子設備，如數(shu)字無繩電話(hua)、隨身聽和電動剃須刀等，主要由鎳(nie)鎘電池(chi)供電。到了20世紀90年代后期，鎳(nie)氫(qing)(qing)電池(chi)和(he)鋰離子(zi)(zi)電池(chi)逐漸(jian)進入市場并得(de)以廣(guang)泛應(ying)用。因為鎳(nie)鎘電池(chi)的價格比鎳(nie)氫(qing)(qing)和(he)鋰離子(zi)(zi)電池(chi)便(bian)宜，所以鎳(nie)鎘電池(chi)在低端應(ying)用中十分普(pu)遍。鎳(nie)鎘電池(chi)可提(ti)供(gong)最高的放電電流，適合短時間內需要(yao)大(da)功率輸(shu)出的應(ying)用。
鎳鎘電池(chi)的缺(que)點是被所謂的記憶(yi)效應困(kun)擾（現在的鎳鎘電池(chi)很(hen)少考慮這個因(yin)素）， 使電(dian)池容量降低。鎳鎘電(dian)池在(zai)未完(wan)全放電(dian)的情況下(xia)再充電(dian)，一些活性物質會累(lei)積并且開始結晶（在(zai)陽極有(you)100μm的銅累(lei)積層）， 但通過化學(xue)反應這層物質會(hui)自行消失（一(yi)塊全新(xin)電池(chi)的陽極大約有l00μm厚度(du)的(de)鎘結晶）， 出現記憶效應會導(dao)致電(dian)池(chi)(chi)容量越來(lai)越小(xiao)，端(duan)電(dian)壓越來(lai)越低(di)，使得(de)電(dian)池(chi)(chi)到達最低(di)可用端(duan)電(dian)壓（關斷點）的時間比預(yu)期的早很多，如圖1-1所示。鎳鎘電池的(de)(de)另一個缺點是它的(de)(de)活性物質中含有有毒的(de)(de)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(li)子可充電(dian)電(dian)池價格最高，但具(ju)有高的(de)能量(liang)密度(du)，因而(er)可以在(zai)給(gei)定尺寸(cun)下(xia)提供更(geng)(geng)優性能，更(geng)(geng)適(shi)合小尺寸(cun)、高集成(cheng)度(du)的(de)便(bian)攜式電(dian)子設備。
隨著新材料(liao)、新工藝(yi)的(de)出現(xian)，更為(wei)先進耐(nai)用的(de)可(ke)再(zai)充電電池(chi)(chi)(chi)也在不(bu)斷出現(xian)。國外最新開發的(de)固態聚合物（電解質）鋰離子電池(chi)(chi)(chi)、鋰金(jin)屬電池(chi)(chi)(chi)不(bu)僅(jin)解決(jue)了漏液問題，而且電池(chi)(chi)(chi)的(de)容(rong)量更大，體(ti)積更小，更為(wei)安(an)全可(ke)靠，它們必將成為(wei)極(ji)有潛力(li)的(de)新一代電池(chi)(chi)(chi)產品。
3．鎳氫／鎳鎘電(dian)池與鋰(li)離子電(dian)池的差異
1）質(zhi)量方面。以每一個(ge)單元電(dian)池的電(dian)壓(ya)來看，鎳(nie)(nie)氫與鎳(nie)(nie)鎘(ge)都是1．2V，而鋰離子(zi)電池(chi)卻為(wei)3．6V，鋰離子電池的電壓(ya)是前兩者的3倍(bei)。并(bing)且同(tong)型電(dian)池(chi)(chi)的質量(liang)鋰(li)(li)離子電(dian)池(chi)(chi)與鎳鎘電(dian)池(chi)(chi)幾乎相等，而(er)鎳氫電(dian)池(chi)(chi)卻比較重。每一(yi)種電(dian)池(chi)(chi)本身(shen)質量(liang)不同(tong)，但鋰(li)(li)離子電(dian)池(chi)(chi)因3．6V高電(dian)(dian)壓，在輸(shu)出同等電(dian)(dian)壓的情(qing)況(kuang)下(xia)使單個電(dian)(dian)池組合時數目(mu)可(ke)減少 1/3而使成型(xing)后(hou)的電池(chi)質(zhi)量和體積減小。
2）記憶效(xiao)應(ying)。鎳(nie)氫電池有惰(duo)性效(xiao)應(ying)；鎳(nie)鎘電池有記憶效(xiao)應(ying)，因此，定期的放電管理(li)也(ye)是必(bi)需(xu)的。這種定期放電管理(li)屬于模糊狀態(tai)下被動(dong)處理(li)，甚(shen)至也(ye)有些在(zai)不(bu)正確的情況(kuang)下進行(xing)(xing)放電（每次(ci)放電或者(zhe)使(shi)用幾次(ci)后進行(xing)(xing)放電都因電池生產廠的不(bu)同(tong)而有所差異(yi)）， 這種繁瑣(suo)的放(fang)電管理在使用(yong)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)(ji)憶(yi)(yi)(yi)效(xiao)(xiao)應是充(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)電(dian)池的(de)一大天敵，一般認為(wei)是長期(qi)不正確的(de)充(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)導致(zhi)的(de)，它可(ke)以使(shi)電(dian)池早(zao)衰。記(ji)(ji)憶(yi)(yi)(yi)效(xiao)(xiao)應可(ke)使(shi)電(dian)池無法(fa)有(you)效(xiao)(xiao)地充(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)，出現一充(chong)(chong)(chong)(chong)就滿、一用就完的(de)現象。防止電(dian)池出現記(ji)(ji)憶(yi)(yi)(yi)效(xiao)(xiao)應的(de)方法(fa)是確保電(dian)池“充(chong)(chong)(chong)(chong)足(zu)放光(guang)”的(de)原(yuan)則，也就是說在充(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)前最好將電(dian)池內(nei)殘余(yu)電(dian)量放光(guang)，充(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)時要(yao)一次(ci)充(chong)(chong)(chong)(chong)足(zu)。通(tong)常鎳鎘電(dian)池容易(yi)出現記(ji)(ji)憶(yi)(yi)(yi)效(xiao)(xiao)應，所以充(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)時要(yao)特別注意，鎳氫電(dian)池理論上沒有(you)記(ji)(ji)憶(yi)(yi)(yi)效(xiao)(xiao)應，但最好也遵(zun)循(xun)“充(chong)(chong)(chong)(chong)足(zu)放光(guang)”的(de)原(yuan)則，這也就是很多充(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)器提供放電(dian)附加功能(neng)的(de)原(yuan)因。對于由于記(ji)(ji)憶(yi)(yi)(yi)效(xiao)(xiao)應引(yin)起(qi)容量下降的(de)電(dian)池，可(ke)以通(tong)過一次(ci)性充(chong)(chong)(chong)(chong)足(zu)再一次(ci)性放光(guang)的(de)方法(fa)反復(fu)數次(ci)，大部分(fen)電(dian)池都可(ke)以得到修(xiu)復(fu)。
3）自(zi)放電(dian)率(lv)。鎳鎘電(dian)池的自(zi)放電(dian)率(lv)為15％～30％（月(yue)）， 鎳(nie)氫電(dian)池的自放電(dian)率為(wei)25％～35％（月），鋰離子(zi)電池的自(zi)放電率(lv)為2％～5％（月），鎳(nie)氫電(dian)(dian)池(chi)的(de)自放(fang)電(dian)(dian)率最(zui)大，而(er)鋰離(li)子電(dian)(dian)池(chi)的(de)自放(fang)電(dian)(dian)率最(zui)低。
4）充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)方(fang)式(shi)。充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)方(fang)式(shi)一直是人們關心的(de)(de)焦點，正確、良好的(de)(de)充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)方(fang)法可(ke)以確保(bao)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)壽命。充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池推薦(jian)的(de)(de)充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)方(fang)法多種(zhong)多樣，不同(tong)的(de)(de)充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)方(fang)法對充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路結構有(you)不同(tong)的(de)(de)要(yao)求(qiu)，自然影響(xiang)到成本。
電(dian)(dian)(dian)池充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)時間和充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流(liu)的(de)(de)關系為電(dian)(dian)(dian)池容量除以充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流(liu)得到充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)時間，考慮充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)過(guo)程中的(de)(de)損(sun)耗，所以將(jiang)計算(suan)得到的(de)(de)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)時間應再乘以1．2這個常數。
對于鎳鎘和鎳氫電(dian)池最常用(yong)(yong)的簡單充電(dian)方法是利用(yong)(yong)10％C恒流充(chong)電，又被稱(cheng)為“慢充(chong)”，即按(an)照電流容量數值的10％確定充電(dian)電(dian)流，如一節標稱容量為500mAh的(de)電池，它的(de)建議充電電流為50mA；又如(ru)一節標稱容量(liang)為(wei)1300mAh的電池(chi)，它的建議充電電流(liu)為13 0 mA。在此電流下連(lian)續充電12～15 h就可以視為電(dian)池(chi)充滿。雖然建議(yi)使用(yong)恒流充電(dian)但要(yao)求并(bing)不嚴格，電(dian)流允許有較(jiao)大的(de)波(bo)動(dong)，所以按照此方法制作的(de)充電(dian)器結構非常(chang)簡單，一般只(zhi)需(xu)要(yao)一個將220V市電(dian)轉換成(cheng)適當(dang)低(di)壓的變(bian)壓器、整流的二(er)極(ji)管(guan)、限流電(dian)阻以及(ji)一些發光二(er)極(ji)管(guan)等(deng)指示裝置構成(cheng)低(di)成(cheng)本的充電(dian)器，市面上絕(jue)大部分獨立常規充電(dian)器都采用(yong)(yong)這種(zhong)方(fang)式，只不過(guo)外形不同罷了。“慢充”雖(sui)然比較簡單，但是給電(dian)池(chi)充一次電(dian)需要十多個小時，為此(ci)，電(dian)池(chi)廠商也允許在急需使用(yong)(yong)時用(yong)(yong) 3 0％C的電流給(gei)電池充電 4～5 h，稱(cheng)之為(wei)“快充”，不過不建議(yi)常用(yong)(yong)，理論上對電池有輕微的(de)損害(hai)。所以大部(bu)分常規充電器都有“快充”和“慢充”兩擋，并建議(yi)用(yong)(yong)戶(hu)使用(yong)(yong)“慢充”。
在很多情況下用戶需要對電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)快(kuai)速(su)(su)(su)、有效(xiao)(xiao)、安(an)全地充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)，快(kuai)速(su)(su)(su)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)就需要使用較(jiao)大(da)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)流。電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)在大(da)電(dian)(dian)(dian)(dian)流充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)過程(cheng)中會出(chu)現極化效(xiao)(xiao)應，使電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)發(fa)熱，而且當大(da)電(dian)(dian)(dian)(dian)流充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)充(chong)(chong)滿后(hou)，如果不及時(shi)停止，電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)會迅速(su)(su)(su)發(fa)熱，嚴(yan)重時(shi)可導致電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)燒毀和爆炸。所以要求快(kuai)速(su)(su)(su)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)具備(bei)充(chong)(chong)滿自停功能，同時(shi)也(ye)要解決極化效(xiao)(xiao)應，使充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)高效(xiao)(xiao)安(an)全。早期的(de)(de)快(kuai)速(su)(su)(su)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)采用簡單(dan)的(de)(de)定時(shi)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)，不過此類充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)針對性強(qiang)，充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)效(xiao)(xiao)果也(ye)不令人滿意。現代的(de)(de)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)器(qi)采用專用的(de)(de)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)控制IC，以(yi)高(gao)頻脈動(dong)電(dian)(dian)(dian)流給(gei)電(dian)(dian)(dian)池(chi)充電(dian)(dian)(dian)以(yi)解(jie)決極化(hua)效(xiao)應，通過檢測電(dian)(dian)(dian)池(chi)一出(chu)準確判斷電(dian)(dian)(dian)池(chi)是否(fou)充滿，并提供溫(wen)度保(bao)護等(deng)保(bao)護措(cuo)施(shi)和放電(dian)(dian)(dian)等(deng)附加功能(neng)。不過這(zhe)種充電(dian)(dian)(dian)器結(jie)構(gou)比較(jiao)復(fu)雜，成本也比較(jiao)高(gao)，一般多用于移動(dong)電(dian)(dian)(dian)話(hua)、對講機等(deng)高(gao)檔通信(xin)設備(bei)及電(dian)(dian)(dian)器。
6．各種電(dian)池的(de)優(you)缺點
鎳(nie)鎘電池最為堅固耐用，每塊鎳(nie)鋼(gang)電池的電壓為1．2V，多數應用(yong)(yong)需要(yao)(yao)多個(ge)電(dian)池(chi)串聯或(huo)并聯才能(neng)滿足要(yao)(yao)求。鎳鎘電(dian)池(chi)應用(yong)(yong)中的最大(da)問題是它具有記憶效(xiao)應，這一點嚴重限制了(le)它在高端設備(bei)中的應用(yong)(yong)。
考慮到回(hui)收(shou)和(he)環保(bao)問題，鎳(nie)鎘(ge)電(dian)(dian)池(chi)(chi)在(zai)其他產品中的(de)應用(yong)也較少。與其他電(dian)(dian)池(chi)(chi)相比，鎳(nie)鎘(ge)電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)耗電(dian)(dian)率、使用(yong)壽命(ming)都(dou)令人非常滿(man)意(yi)，而且(qie)在(zai)極(ji)差(cha)的(de)溫度條件(jian)下(xia)也能保(bao)持良(liang)好的(de)性能。但(dan)是，盡管(guan)鎳(nie)鎘(ge)電(dian)(dian)池(chi)(chi)比較經濟，但(dan)它的(de)電(dian)(dian)量(liang)也較低，相同的(de)鎳(nie)鎘(ge)電(dian)(dian)池(chi)(chi)工作時間大(da)約(yue)只有鎳(nie)氫(qing)電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)一半，因(yin)此多數鎳(nie)鎘(ge)電(dian)(dian)池(chi)(chi)都(dou)沉重且(qie)體積龐(pang)大(da)。
鎳(nie)(nie)氫電(dian)(dian)池(chi)沒(mei)有鎳(nie)(nie)鎘電(dian)(dian)池(chi)那么堅(jian)固耐用(yong)，在能量(liang)密(mi)度上也(ye)無(wu)法與(yu)(yu)鋰離子電(dian)(dian)池(chi)競(jing)爭，但與(yu)(yu)鎳(nie)(nie)鎘電(dian)(dian)池(chi)相(xiang)比它具有更佳(jia)的(de)性價比。鎳(nie)(nie)氫電(dian)(dian)池(chi)的(de)電(dian)(dian)壓與(yu)(yu)鎳(nie)(nie)鎘電(dian)(dian)池(chi)的(de)相(xiang)同(tong)，每塊電(dian)(dian)池(chi)為(wei)1．2V。由于主(zhu)要的電(dian)池應用(yong)市場(chang)如筆(bi)記本電(dian)腦及移(yi)動電(dian)話開始轉為使用(yong)鋰離子(zi)電(dian)池，鎳氫電(dian)池的研發有(you)所放緩，從理論(lun)上說，現有(you)鎳氫電(dian)池的電(dian)量也快(kuai)接近其極限。因此(ci)，目前的研發主(zhu)要是增(zeng)強其耐用(yong)性，以便適用(yong)于電(dian)動工具和混合電(dian)動汽車(che)等其他市場(chang)。
從鋰(li)(li)離子(zi)(zi)電(dian)池開(kai)始進(jin)入市場(chang)至今(jin)已(yi)十幾年，由于日益成熟(shu)，鋰(li)(li)離子(zi)(zi)電(dian)池也變得更為堅固耐用(yong)，價格也有所下降(jiang)。單個鋰(li)(li)離子(zi)(zi)電(dian)池的(de)電(dian)壓力3．7V，與(yu)三節鎳(nie)鎘電(dian)(dian)池(chi)(chi)或鎳(nie)氫電(dian)(dian)池(chi)(chi)一樣。能量(liang)密(mi)度高(gao)和自放電(dian)(dian)低是(shi)鋰離(li)子電(dian)(dian)池(chi)(chi)在(zai)市場上成(cheng)功(gong)的(de)(de)法寶，目前這(zhe)種電(dian)(dian)池(chi)(chi)還開發增加(jia)了許多新(xin)的(de)(de)性能。例(li)如，鋰離(li)子電(dian)(dian)池(chi)(chi)廠(chang)商(shang)正(zheng)在(zai)開發無(wu)需保護電(dian)(dian)路的(de)(de)產品(pin)，以便(bian)進一步降低其成(cheng)本。
1．2．1 鎳(nie)鎘電池的(de)結構與(yu)特性(xing)
1899年，Waldmar Jungner在(zai)開口型鎳鎘電池中首先(xian)使用了鎳極(ji)板(ban)，幾乎與此同時，Thomas Edison發明了用于電(dian)動車的(de)鎳鎘電(dian)池(chi)。但因(yin)當時這些堿性蓄電(dian)池(chi)的(de)極板材料比其他(ta)蓄電(dian)池(chi)的(de)村料貴(gui)得多，因(yin)此實際應用受到了極大的(de)限制。Jungner的鎳鎘電池經過幾次(ci)重(zhong)要改進(jin)，性(xing)能明顯改善(shan)。其中最重(zhong)要的改進(jin)是(shi)在1932年(nian)，在鎳電池中開(kai)始(shi)使用了(le)活(huo)性物質(zhi)。將活(huo)性物質(zhi)放人多孔的(de)鎳極(ji)板中，然后再(zai)將鎳極(ji)板裝人金(jin)屬(shu)殼內。鎳鎘電池發展史上另一個(ge)重要的(de)里程碑是1947年(nian)密(mi)封型鎳(nie)鎘電池(chi)研制(zhi)成(cheng)功。在(zai)這種(zhong)電池(chi)中，化學(xue)反應(ying)產生(sheng)的(de)各種(zhong)氣體不用排出，可以(yi)在(zai)電池(chi)內部化合。密(mi)封鎳(nie)鋼(gang)電池(chi)的(de)研制(zhi)成(cheng)功，使鎳(nie)鋼(gang)電池(chi)的(de)應(ying)用范圍大大增加.
1．鎳鎘(ge)電池的特性
鎳鎘(NiCd)電(dian)(dian)池要(yao)求恒流充電(dian)(dian)，充電(dian)(dian)器對電(dian)(dian)池進行恒流充電(dian)(dian)的同時檢測電(dian)(dian)池的電(dian)(dian)壓(ya)和其他參數。當電(dian)(dian)池電(dian)(dian)壓(ya)第(di)一(yi)次(ci)下降了一(yi)個-ΔU時終止快(kuai)速(su)充(chong)電(dian)。為避(bi)免損壞(huai)電(dian)池，電(dian)池溫度過低時不能(neng)開始快(kuai)速(su)充(chong)電(dian)，電(dian)池溫度 Tmin低于 100C時(shi)，應轉入涓流(liu)充(chong)(chong)電(dian)方式。而電(dian)池溫度一(yi)旦(dan)達到(dao)規定數值(zhi)后，必須立即停(ting)止(zhi)充(chong)(chong)電(dian)。密(mi)封鎳鎘電(dian)池效率高、循環壽命長、能量密(mi)度大、體積小、質(zhi)量輕、結構(gou)緊(jin)湊，并(bing)且(qie)不需要維護，因(yin)此(ci)在工業和消費產品中得到(dao)了廣泛的應用。
(1）鎳鋼電池的基本特性(xing)。
l）鎳鎘(ge)電池(chi)可重復500次以上的充放電，非常經濟。
2）鎳(nie)鎘電(dian)池內阻小，可供大電(dian)流(liu)的放(fang)電(dian)，放(fang)電(dian)時(shi)電(dian)壓(ya)的變化很小，作為直流(liu)電(dian)源是(shi)一種質量極佳(jia)的電(dian)池。
3）因為鎳鎘電池(chi)采用完全密封式，因此不會有電解液漏出的(de)現象(xiang)，也完全不需(xu)要補充電解液。
4）與其(qi)他種類電(dian)池相比，鎳鎘電(dian)池可耐過充電(dian)或過放電(dian)，操作簡單(dan)方便。
5）鎳鎘(ge)電池在長(chang)時間(jian)的放置下也不會使(shi)性能(neng)劣(lie)化，當(dang)充(chong)分充(chong)完電后即可恢復原來的特性。
6）鎳(nie)鎘電池可使用在很廣的(de)溫度(du)范圍內。
7）因為鎳鎘電池采用(yong)金屬容器，因此具有(you)機(ji)械的堅固性。
(2）鎳鎘電池(chi)放電特性(xing)。
l）鎳鎘電(dian)池放電(dian)電(dian)壓(ya)依據(ju)其放電(dian)電(dian)流多(duo)少有些差異，大體(ti)上是(shi)1．2V左右。
2）當放(fang)電(dian)(dian)達(da)到放(fang)電(dian)(dian)終了的(de)極限電(dian)(dian)壓稱之(zhi)為“放(fang)電(dian)(dian)終止電(dian)(dian)壓”，鎳鎘電(dian)(dian)池的(de)放(fang)電(dian)(dian)終止電(dian)(dian)壓為1．0 V／單格。
3）鎳鎘(ge)電(dian)池使用溫度范圍為(wei)一(yi)20～
4）鎳鎘電(dian)池可為(wei)一(yi)30～
5）鎳鎘電(dian)(dian)池在(zai)充電(dian)(dian)狀(zhuang)態(tai)或者是(shi)放電(dian)(dian)狀(zhuang)態(tai)保存都可以，但(dan)是(shi)比較(jiao)之下(xia)放電(dian)(dian)狀(zhuang)態(tai)可使容量較(jiao)早恢復并且較(jiao)易被(bei)激活。
6）當鎳鎘(ge)電池在長時間放置后，使用(yong)前必須充(chong)分地充(chong)電后再(zai)使用(yong)。
2．鎳(nie)鎘電池(chi)參(can)數
鎳(nie)鎘(ge)電池(chi)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(shi)）表示(shi)，1Ah就(jiu)是能在(zai)1A的電流下放電1h。單元電(dian)池(chi)內活性(xing)物質(zhi)的(de)數量決(jue)定(ding)單元電(dian)池(chi)含(han)有的(de)電(dian)荷(he)量，而活性(xing)物質(zhi)的(de)含(han)量則由電(dian)池(chi)使用(yong)的(de)材料和體(ti)積決(jue)定(ding)，因此(ci)，通常(chang)(chang)電(dian)池(chi)體(ti)積越(yue)大，容量越(yue)高。與(yu)電(dian)池(chi)容量相(xiang)關的(de)一個參數是電(dian)池(chi)的(de)充(chong)電(dian)電(dian)流。電(dian)池(chi)的(de)充(chong)電(dian)電(dian)流通常(chang)(chang)用(yong)充(chong)電(dian)速率(lv)C表(biao)示，C為電(dian)池的額定容量。例如，用2A電流對1Ah電池充電，充電速率(lv)就是(shi)2C；同樣地，用2A電流對500mAh電池充電，充電速率就(jiu)是 4C。
電(dian)(dian)(dian)池剛出廠時，正負極(ji)之(zhi)間的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)勢差稱為電(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)(de)(de)標(biao)稱電(dian)(dian)(dian)壓。標(biao)稱電(dian)(dian)(dian)壓由(you)極(ji)板材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)極(ji)電(dian)(dian)(dian)位和內部電(dian)(dian)(dian)解液的(de)(de)(de)(de)濃度決定。當環(huan)境溫度、使用時間和工(gong)作狀(zhuang)態變(bian)化時，單(dan)元(yuan)電(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)(de)(de)輸(shu)出電(dian)(dian)(dian)壓略有(you)變(bian)化，此(ci)外(wai)，電(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)(de)(de)輸(shu)出電(dian)(dian)(dian)壓與電(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)(de)(de)剩余電(dian)(dian)(dian)量也有(you)一(yi)定的(de)(de)(de)(de)關系。單(dan)元(yuan)鎳鎘電(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)(de)(de)標(biao)稱電(dian)(dian)(dian)壓約(yue)為1．2V（但一般認為(wei)是1．25V）.
電(dian)池的內(nei)阻(zu)(zu)決(jue)定于極板的電(dian)阻(zu)(zu)和(he)離子流的阻(zu)(zu)抗，在充放電(dian)過程中(zhong)，極板的電(dian)阻(zu)(zu)是不變(bian)的，但(dan)是離子流的阻(zu)(zu)抗將隨電(dian)解液濃度的變(bian)化和(he)帶電(dian)離子的增(zeng)減而變(bian)化。
電(dian)(dian)(dian)池充(chong)(chong)(chong)足電(dian)(dian)(dian)時(shi)，極板上的(de)(de)活性(xing)物質已達到飽(bao)和狀態，再繼續充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian), ，電(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)也不會上升，此時(shi)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)稱為(wei)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)終止(zhi)(zhi)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)。鎳鎘電(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)終止(zhi)(zhi)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)為(wei)1．7 5～1．8V。
放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)終止(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓是指電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)時(shi)允許的最低電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓。如(ru)果電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓低于放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)終止(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓后電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)繼續放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)兩端電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓會迅(xun)速下降，形(xing)成(cheng)(cheng)深度放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)，這樣極板上形(xing)成(cheng)(cheng)的生成(cheng)(cheng)物(wu)在正常充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)時(shi)就不易再恢(hui)復，從而(er)影響電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的壽命。放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)終止(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓和放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)率有關。鎳鎘電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)終止(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓和放(fang)(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)速率的