充電器充電的電池簡稱二次電池
和(he)普(pu)通的不可充電的電池相比(bi),可充電(dian)(dian)的(de)電(dian)(dian)池(chi)叫二(er)次(ci)電(dian)(dian)池(chi)。二(er)次(ci)電(dian)(dian)池(chi)能夠反(fan)復運用(yong)，符合(he)經濟實用(yong)原則，這是(shi)其最大(da)的(de)優點，自然人們最青睞二(er)次(ci)電(dian)(dian)池(chi)。二(er)次(ci)電(dian)(dian)池(chi)的(de)種類(lei)也不少，就目前(qian)市場上主流產品而言，有(you) 4類電池：鉛酸(LA）電池、鎳鎘(ge)（NiCd）電池、鎳(nie)氫（NiMH）電(dian)池和鋰(li)離子(zi)(Liion ）電池。
1．便攜式電子設備(bei)可選擇的電源系統
對(dui)便攜(xie)式電(dian)(dian)子設備的(de)(de)生產商來(lai)說，給便攜(xie)式電(dian)(dian)子設備選擇(ze)合適(shi)的(de)(de)電(dian)(dian)池是很(hen)(hen)困(kun)難的(de)(de)。因為電(dian)(dian)池的(de)(de)選擇(ze)會對(dui)設備的(de)(de)功能、型號(hao)、成本造成很(hen)(hen)大的(de)(de)影(ying)響。設計者面對(dui)著很(hen)(hen)多選擇(ze)，從簡單的(de)(de)鉛酸電(dian)(dian)池到復雜的(de)(de)集(ji)成了電(dian)(dian)子安全、監(jian)視和(he)充電(dian)(dian)控制電(dian)(dian)路的(de)(de)鋰(li)離子電(dian)(dian)池。
1）鎳(nie)鎘電池。
鎳鋼電池工作電壓為1．2V左右(you)，具有優良的大電流放電性(xing)能，可在(zai)一20～
鎳鎘電池種(zhong)類繁(fan)多，有放置用的(de)大型電池（多數20Ah以上）和(he)小型密封(feng)型電池(chi)，6Ah以下的圓柱(zhu)形和(he)扁平形電池，0．5Ah以下的紐扣式電池(chi)。日本三(san)洋公(gong)司(si)生(sheng)產(chan)40～2000mAh的(de) 95種(zhong)型號的(de)鎳(nie)鎘電池(chi)，按用途(tu)有 8類電(dian)池：一般用（標準型）、 高容量（E型(xing)）、 快速充電(dian)用（R型(xing)）、 高溫用(yong)（H型(xing)）、耐熱用（K型）、 長壽命（C型(xing)）、保(bao)護記(ji)憶用（S型(xing)）、 扁(bian)平形（KF型(xing)）、標準(zhun)型(xing)典型(xing)電池為 AA型，容量為600mAh，尺寸為(wei)14．2mmX 50．
質量為(wei) 23克，內阻為12mΩ。AAA型的容(rong)量為 250mAh，尺寸為(wei)10．5mm X 44．5mm，質量為(wei)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(li)離(li)子電(dian)(dian)池易受到過(guo)充電(dian)(dian)、深放(fang)電(dian)(dian)以(yi)及短路的損害(hai)。單體(ti)(ti)鋰(li)離(li)子電(dian)(dian)池的充電(dian)(dian)電(dian)(dian)壓必須嚴格限(xian)制。充電(dian)(dian)速率通常不(bu)超過(guo)
2．二(er)次電(dian)池性能(neng)比較
表1。l為鉛酸、鎳銅、鎳氫、鋰(li)離子電池特性的(de)比較。
20世紀80年代(dai)的便攜式電子設備，如數字無繩電話、隨身(shen)聽和電動剃須(xu)刀(dao)等，主要由鎳鎘電池供電。到了20世紀(ji)90年代后期，鎳(nie)氫電(dian)(dian)池(chi)和(he)鋰離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)逐漸進入市場(chang)并得以廣泛(fan)應用(yong)。因為(wei)鎳(nie)鎘電(dian)(dian)池(chi)的(de)價格比鎳(nie)氫和(he)鋰離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)便宜，所以鎳(nie)鎘電(dian)(dian)池(chi)在低端應用(yong)中十分(fen)普(pu)遍。鎳(nie)鎘電(dian)(dian)池(chi)可(ke)提供(gong)最(zui)高的(de)放(fang)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流，適合短時間內(nei)需(xu)要大(da)功率(lv)輸出的(de)應用(yong)。
鎳(nie)鎘電池的(de)(de)缺點是被所謂的(de)(de)記憶(yi)效應困擾（現在的(de)(de)鎳(nie)鎘電池很少考慮這個因素）， 使電(dian)池(chi)(chi)容量降低。鎳鎘電(dian)池(chi)(chi)在未(wei)完(wan)全放電(dian)的情況下再充電(dian)，一些活(huo)性(xing)物質會累積并(bing)且開始結晶（在陽極有(you)100μm的銅累積層）， 但通過化學反應這層(ceng)物(wu)質會自行(xing)消失(shi)（一塊全新電(dian)池(chi)的陽極大約有l00μm厚度的鎘結晶）， 出現記憶效應會導(dao)致電池容量越來(lai)越小，端電壓越來(lai)越低，使得(de)電池到達(da)最低可用(yong)端電壓（關斷(duan)點）的時(shi)間(jian)比預期(qi)的早很(hen)多，如圖1-1所示。鎳鎘(ge)電池的(de)另(ling)一個缺點是它的(de)活性物(wu)質(zhi)中含(han)有有毒的(de)鎘(ge)。
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(zi)(zi)可充電電池價(jia)格最高，但具有高的(de)能(neng)量(liang)密(mi)度，因而可以在給定尺寸下提供(gong)更優性能(neng)，更適合(he)小(xiao)尺寸、高集成度的(de)便(bian)攜(xie)式(shi)電子(zi)(zi)設備。
隨著新材料、新工藝的(de)(de)出現，更(geng)(geng)為(wei)先(xian)進耐用(yong)的(de)(de)可再充電電池(chi)(chi)也在不斷(duan)出現。國(guo)外最(zui)新開(kai)發(fa)的(de)(de)固(gu)態聚(ju)合物（電解質(zhi)）鋰(li)離(li)子電池(chi)(chi)、鋰(li)金屬(shu)電池(chi)(chi)不僅解決了漏液問題，而且(qie)電池(chi)(chi)的(de)(de)容量更(geng)(geng)大，體積(ji)更(geng)(geng)小(xiao)，更(geng)(geng)為(wei)安全可靠，它們必將(jiang)成為(wei)極有潛力的(de)(de)新一代電池(chi)(chi)產(chan)品。
3．鎳氫／鎳鎘電池與(yu)鋰離子電池的差異
1）質(zhi)量方面。以每(mei)一個單元電池的電壓來看，鎳氫(qing)與鎳鎘(ge)都是1．2V，而鋰離子(zi)電池卻為3．6V，鋰離子電池的(de)(de)電壓是前(qian)兩者(zhe)的(de)(de)3倍。并且同型電(dian)池的質(zhi)量鋰離子電(dian)池與鎳鎘電(dian)池幾(ji)乎相等，而鎳氫電(dian)池卻(que)比較重(zhong)。每(mei)一(yi)種(zhong)電(dian)池本身(shen)質(zhi)量不同，但(dan)鋰離子電(dian)池因3．6V高電壓，在輸(shu)出同等電壓的情況下使(shi)單個電池組合(he)時數目可減少 1/3而使(shi)成型后的電池質量和體積減小。
2）記憶效(xiao)應(ying)。鎳(nie)氫電(dian)池有(you)惰性效(xiao)應(ying)；鎳(nie)鎘電(dian)池有(you)記憶效(xiao)應(ying)，因(yin)此，定期的放(fang)(fang)(fang)電(dian)管理也是必需的。這種定期放(fang)(fang)(fang)電(dian)管理屬于(yu)模糊狀(zhuang)態(tai)下被動處理，甚至(zhi)也有(you)些在不正(zheng)確的情況下進行放(fang)(fang)(fang)電(dian)（每次放(fang)(fang)(fang)電(dian)或者使用幾次后(hou)進行放(fang)(fang)(fang)電(dian)都因(yin)電(dian)池生產廠的不同(tong)而有(you)所差異(yi)）， 這種繁瑣(suo)的放電管理在(zai)使用鎳鎘/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。
記憶效(xiao)應(ying)是充(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池的(de)一(yi)大(da)天(tian)敵，一(yi)般(ban)認為是長(chang)期不(bu)正(zheng)確的(de)充(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)導致的(de)，它可(ke)以使(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池早(zao)衰。記憶效(xiao)應(ying)可(ke)使(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池無(wu)法有(you)效(xiao)地充(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)，出(chu)現(xian)一(yi)充(chong)(chong)(chong)(chong)就滿、一(yi)用就完的(de)現(xian)象(xiang)。防(fang)止(zhi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池出(chu)現(xian)記憶效(xiao)應(ying)的(de)方法是確保電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池“充(chong)(chong)(chong)(chong)足放(fang)光”的(de)原則，也就是說在充(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)前最好將(jiang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池內(nei)殘(can)余電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)量放(fang)光，充(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)時(shi)要一(yi)次(ci)(ci)充(chong)(chong)(chong)(chong)足。通(tong)常鎳(nie)鎘電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池容易出(chu)現(xian)記憶效(xiao)應(ying)，所以充(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)時(shi)要特(te)別(bie)注意(yi)，鎳(nie)氫(qing)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池理論上沒有(you)記憶效(xiao)應(ying)，但最好也遵循“充(chong)(chong)(chong)(chong)足放(fang)光”的(de)原則，這也就是很多充(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)器提供(gong)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)附加(jia)功(gong)能的(de)原因。對于(yu)由(you)于(yu)記憶效(xiao)應(ying)引起容量下降的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池，可(ke)以通(tong)過一(yi)次(ci)(ci)性充(chong)(chong)(chong)(chong)足再一(yi)次(ci)(ci)性放(fang)光的(de)方法反復數次(ci)(ci)，大(da)部分電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池都可(ke)以得到修復。
3）自放(fang)電率。鎳鎘(ge)電池的自放(fang)電率為15％～30％（月）， 鎳(nie)氫電(dian)池(chi)的自放電(dian)率為25％～35％（月），鋰離子電(dian)池的自放電(dian)率為2％～5％（月），鎳(nie)氫電池的自(zi)放電率最(zui)大，而鋰離子電池的自(zi)放電率最(zui)低。
4）充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)方(fang)(fang)式(shi)。充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)池的充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)方(fang)(fang)式(shi)一直是人們關心的焦點(dian)，正確(que)(que)、良好(hao)的充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)方(fang)(fang)法(fa)可以(yi)確(que)(que)保(bao)電(dian)(dian)(dian)(dian)池的壽命(ming)。充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)池推薦的充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)方(fang)(fang)法(fa)多(duo)(duo)種多(duo)(duo)樣，不(bu)(bu)同的充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)方(fang)(fang)法(fa)對(dui)充(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)器的電(dian)(dian)(dian)(dian)路結構(gou)有不(bu)(bu)同的要求，自(zi)然影響到成本。
電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)充電(dian)(dian)(dian)(dian)時間(jian)和充電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)流的關系為電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)容量除以充電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)流得到(dao)充電(dian)(dian)(dian)(dian)時間(jian)，考慮充電(dian)(dian)(dian)(dian)過程中的損耗，所以將計(ji)算得到(dao)的充電(dian)(dian)(dian)(dian)時間(jian)應再乘以1．2這個常數。
對于鎳鎘和鎳氫電(dian)池最常用的簡單充電(dian)方法是利用10％C恒流(liu)充電(dian)，又被(bei)稱為“慢充”，即按(an)照電(dian)流(liu)容量數值的(de)10％確定充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流，如一節標稱容量為500mAh的電(dian)(dian)池，它(ta)的建議充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流為50mA；又如一節標稱容量(liang)為(wei)1300mAh的電池(chi)，它的建議充電電流為13 0 mA。在此電(dian)流(liu)下連續充電(dian)12～15 h就可以視為(wei)電(dian)池(chi)充滿。雖然建議使用恒流充電(dian)但要(yao)求并不嚴格(ge)，電(dian)流允許有較大的波(bo)動，所以按照此方(fang)法制作的充電(dian)器結構非常簡單，一(yi)(yi)般只需要(yao)一(yi)(yi)個將220V市(shi)電(dian)(dian)(dian)轉換(huan)成(cheng)(cheng)適當(dang)低壓的變(bian)壓器、整(zheng)流(liu)的二極(ji)管、限流(liu)電(dian)(dian)(dian)阻以及(ji)一(yi)些發(fa)光二極(ji)管等指示裝置(zhi)構(gou)成(cheng)(cheng)低成(cheng)(cheng)本(ben)的充(chong)電(dian)(dian)(dian)器，市(shi)面上絕大部分獨立常規充(chong)電(dian)(dian)(dian)器都采(cai)用(yong)這種方式(shi)，只不過(guo)外形不同罷了(le)。“慢充(chong)”雖(sui)然比較簡單(dan)，但是給電(dian)(dian)(dian)池充(chong)一(yi)次電(dian)(dian)(dian)需要十多(duo)個小時，為此(ci)，電(dian)(dian)(dian)池廠商也允許在急需使用(yong)時用(yong) 3 0％C的電(dian)(dian)流給電(dian)(dian)池(chi)充電(dian)(dian) 4～5 h，稱之為“快(kuai)充”，不過不建議常用，理(li)論上對電池(chi)有輕微的損害。所(suo)以大部分常規充(chong)電器都有“快充(chong)”和“慢(man)充(chong)”兩擋，并建議用戶使用“慢(man)充(chong)”。
在很多情況下用(yong)戶需要(yao)對(dui)電(dian)(dian)池快速(su)、有效(xiao)、安(an)全地充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)，快速(su)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)就需要(yao)使(shi)(shi)用(yong)較(jiao)大的電(dian)(dian)流。電(dian)(dian)池在大電(dian)(dian)流充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)過程中會出現極化效(xiao)應，使(shi)(shi)電(dian)(dian)池發(fa)熱(re)，而且當大電(dian)(dian)流充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)池充(chong)(chong)(chong)滿后，如果不(bu)及時停止，電(dian)(dian)池會迅速(su)發(fa)熱(re)，嚴重時可(ke)導致(zhi)電(dian)(dian)池燒毀和爆炸。所以要(yao)求(qiu)快速(su)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)器(qi)(qi)具備充(chong)(chong)(chong)滿自停功能，同時也要(yao)解(jie)決極化效(xiao)應，使(shi)(shi)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)高效(xiao)安(an)全。早期的快速(su)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)器(qi)(qi)采用(yong)簡單的定(ding)時充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)，不(bu)過此類(lei)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)器(qi)(qi)針對(dui)性強(qiang)，充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)效(xiao)果也不(bu)令人滿意。現代的充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)器(qi)(qi)采用(yong)專用(yong)的充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)控(kong)制IC，以高(gao)頻(pin)脈(mo)動(dong)電(dian)(dian)(dian)流給電(dian)(dian)(dian)池充電(dian)(dian)(dian)以解決極化(hua)效應(ying)，通過(guo)檢測(ce)電(dian)(dian)(dian)池一出準確判斷電(dian)(dian)(dian)池是否(fou)充滿，并(bing)提供溫度保(bao)護(hu)等(deng)保(bao)護(hu)措(cuo)施(shi)和放電(dian)(dian)(dian)等(deng)附加功(gong)能。不過(guo)這種(zhong)充電(dian)(dian)(dian)器結構比較(jiao)復雜，成(cheng)本也(ye)比較(jiao)高(gao)，一般多用于移動(dong)電(dian)(dian)(dian)話、對(dui)講機等(deng)高(gao)檔(dang)通信設(she)備(bei)及(ji)電(dian)(dian)(dian)器。
6．各種電池的(de)優缺點
鎳鎘電(dian)(dian)池(chi)最(zui)為(wei)堅固(gu)耐用，每塊鎳鋼電(dian)(dian)池(chi)的(de)電(dian)(dian)壓為(wei)1．2V，多數應(ying)用需要多個(ge)電(dian)池串聯(lian)或并聯(lian)才能滿足要求(qiu)。鎳鎘(ge)電(dian)池應(ying)用中的最(zui)大(da)問題(ti)是它(ta)具有記憶效應(ying)，這一點嚴重(zhong)限制了(le)它(ta)在高端設備中的應(ying)用。
考慮到回收(shou)和環保問題(ti)，鎳(nie)鎘(ge)電(dian)(dian)池(chi)在其他產品中的(de)應用也較(jiao)(jiao)少。與其他電(dian)(dian)池(chi)相(xiang)比(bi)，鎳(nie)鎘(ge)電(dian)(dian)池(chi)的(de)耗電(dian)(dian)率(lv)、使(shi)用壽(shou)命都令人非常滿意，而且(qie)在極差(cha)的(de)溫(wen)度條(tiao)件下也能(neng)保持(chi)良好的(de)性能(neng)。但(dan)是，盡管鎳(nie)鎘(ge)電(dian)(dian)池(chi)比(bi)較(jiao)(jiao)經濟，但(dan)它的(de)電(dian)(dian)量也較(jiao)(jiao)低(di)，相(xiang)同(tong)的(de)鎳(nie)鎘(ge)電(dian)(dian)池(chi)工作時間(jian)大約只(zhi)有鎳(nie)氫電(dian)(dian)池(chi)的(de)一半，因此多(duo)數(shu)鎳(nie)鎘(ge)電(dian)(dian)池(chi)都沉重(zhong)且(qie)體(ti)(ti)積(ji)龐大。
鎳氫電(dian)(dian)池沒(mei)有鎳鎘(ge)電(dian)(dian)池那么堅固耐用，在(zai)能量密度(du)上也無法與鋰離子(zi)電(dian)(dian)池競爭，但與鎳鎘(ge)電(dian)(dian)池相比它(ta)具有更佳的(de)性價比。鎳氫電(dian)(dian)池的(de)電(dian)(dian)壓與鎳鎘(ge)電(dian)(dian)池的(de)相同，每(mei)塊電(dian)(dian)池為1．2V。由于(yu)主(zhu)要的(de)電(dian)池應用市場如筆記本電(dian)腦及移(yi)動(dong)電(dian)話開始轉(zhuan)為使(shi)用鋰(li)離子電(dian)池，鎳氫(qing)電(dian)池的(de)研發有所放緩，從理論上說，現有鎳氫(qing)電(dian)池的(de)電(dian)量也快(kuai)接近其(qi)極限(xian)。因此，目前的(de)研發主(zhu)要是(shi)增強其(qi)耐用性，以便適用于(yu)電(dian)動(dong)工具和(he)混(hun)合電(dian)動(dong)汽(qi)車等其(qi)他市場。
從鋰離(li)(li)子電(dian)(dian)池開始進入市(shi)場至(zhi)今已十幾年，由于日益成熟，鋰離(li)(li)子電(dian)(dian)池也變得更為堅固耐用，價格也有(you)所下降(jiang)。單個鋰離(li)(li)子電(dian)(dian)池的電(dian)(dian)壓(ya)力3．7V，與三節(jie)鎳(nie)鎘電(dian)池(chi)(chi)或鎳(nie)氫(qing)電(dian)池(chi)(chi)一樣。能(neng)量密度高和自(zi)放電(dian)低(di)是鋰(li)離(li)子電(dian)池(chi)(chi)在(zai)市場上成功的(de)法寶，目前(qian)這種電(dian)池(chi)(chi)還(huan)開發增(zeng)加了(le)許多(duo)新(xin)的(de)性能(neng)。例(li)如，鋰(li)離(li)子電(dian)池(chi)(chi)廠商正在(zai)開發無需保護(hu)電(dian)路的(de)產品，以便進一步降低(di)其(qi)成本。
1．2．1 鎳(nie)鎘電池的結構與特性
1899年，Waldmar Jungner在開口(kou)型(xing)鎳(nie)鎘電(dian)池中首先使用(yong)了鎳(nie)極板，幾乎與此同(tong)時，Thomas Edison發明(ming)了用(yong)于電(dian)動車的(de)(de)鎳鎘(ge)電(dian)池(chi)。但因(yin)當(dang)時這些堿性(xing)蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)(de)極板材料比其他蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)(de)村料貴得多(duo)，因(yin)此(ci)實際應用(yong)受(shou)到了極大的(de)(de)限制。Jungner的鎳鎘(ge)電池經過幾次重要(yao)改進，性能明顯改善。其中最重要(yao)的改進是在(zai)1932年，在鎳電(dian)池(chi)中開始(shi)使(shi)用了活(huo)性物質(zhi)。將活(huo)性物質(zhi)放人多孔的(de)鎳極板(ban)中，然后再將鎳極板(ban)裝人金屬殼內。鎳鎘電(dian)池(chi)發展史(shi)上另一個重要的(de)里程(cheng)碑(bei)是(shi)1947年密(mi)封型(xing)鎳鎘電池(chi)(chi)研制成(cheng)功(gong)。在(zai)這種(zhong)電池(chi)(chi)中，化學反應產生的(de)各種(zhong)氣(qi)體(ti)不用(yong)排(pai)出(chu)，可以在(zai)電池(chi)(chi)內部化合(he)。密(mi)封鎳鋼電池(chi)(chi)的(de)研制成(cheng)功(gong)，使鎳鋼電池(chi)(chi)的(de)應用(yong)范圍大大增加.
1．鎳鎘電池(chi)的特性
鎳鎘(NiCd)電(dian)(dian)池(chi)要求(qiu)恒流充電(dian)(dian)，充電(dian)(dian)器(qi)對電(dian)(dian)池(chi)進行恒流充電(dian)(dian)的同時檢測電(dian)(dian)池(chi)的電(dian)(dian)壓和其(qi)他參數。當電(dian)(dian)池(chi)電(dian)(dian)壓第一(yi)次下降(jiang)了一(yi)個-ΔU時終止快速充(chong)電(dian)。為(wei)避免損壞(huai)電(dian)池(chi)，電(dian)池(chi)溫度過低(di)時不能開始快速充(chong)電(dian)，電(dian)池(chi)溫度 Tmin低于 100C時，應轉入涓(juan)流充電(dian)方(fang)式(shi)。而電(dian)池溫度(du)一旦達到(dao)規定數值后，必須立即停止充電(dian)。密(mi)封鎳(nie)鎘電(dian)池效率高、循環壽命長、能量密(mi)度(du)大、體(ti)積小、質量輕、結構緊湊(cou)，并且不需要維護，因此在(zai)工業(ye)和消費產品中得到(dao)了(le)廣泛的應用。
(1）鎳鋼電(dian)池的基本特性。
l）鎳鎘電池可重復(fu)500次以上(shang)的充(chong)放電(dian)，非常經濟。
2）鎳鎘電池(chi)內(nei)阻小(xiao)，可供大(da)電流的(de)(de)放電，放電時電壓(ya)的(de)(de)變化很小(xiao)，作為直流電源是(shi)一種質量極佳(jia)的(de)(de)電池(chi)。
3）因為鎳鎘電池采用完全密(mi)封式，因此不(bu)(bu)會有電解(jie)液(ye)漏出(chu)的現(xian)象(xiang)，也完全不(bu)(bu)需要補充電解(jie)液(ye)。
4）與其他種類電池(chi)相比，鎳鎘電池(chi)可耐過(guo)充(chong)電或(huo)過(guo)放電，操作簡單方便。
5）鎳鎘(ge)電池在長時間(jian)的(de)放置下也(ye)不會使性能劣(lie)化，當充分充完(wan)電后(hou)即(ji)可恢復(fu)原來(lai)的(de)特性。
6）鎳鎘(ge)電池可使用在(zai)很廣(guang)的(de)溫(wen)度(du)范圍內。
7）因(yin)(yin)為鎳(nie)鎘(ge)電池采用金屬(shu)容器，因(yin)(yin)此具有機(ji)械的(de)堅固(gu)性。
(2）鎳鎘(ge)電(dian)池放電(dian)特性。
l）鎳鎘電(dian)池放電(dian)電(dian)壓依據其放電(dian)電(dian)流多少有些差異，大體(ti)上(shang)是(shi)1．2V左右。
2）當(dang)放(fang)電(dian)(dian)(dian)達到放(fang)電(dian)(dian)(dian)終了的極限電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)稱之(zhi)為(wei)“放(fang)電(dian)(dian)(dian)終止電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)”，鎳鎘(ge)電(dian)(dian)(dian)池的放(fang)電(dian)(dian)(dian)終止電(dian)(dian)(dian)壓(ya)(ya)為(wei)1．0 V／單格。
3）鎳鎘電池使(shi)用溫(wen)度(du)范(fan)圍為一20～
4）鎳鎘電(dian)池可(ke)為(wei)一30～
5）鎳鎘電(dian)池在(zai)充電(dian)狀(zhuang)態或者是放(fang)電(dian)狀(zhuang)態保存都(dou)可(ke)以(yi)，但是比較之下(xia)放(fang)電(dian)狀(zhuang)態可(ke)使(shi)容(rong)量較早恢復并(bing)且較易被激活。
6）當(dang)鎳鎘電(dian)池在長時間放置后(hou)，使用(yong)前必須充(chong)分地充(chong)電(dian)后(hou)再使用(yong)。
2．鎳鎘(ge)電池參數
鎳(nie)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(shi)）表示，1Ah就(jiu)是能在1A的電流下放電1h。單(dan)元電(dian)池(chi)(chi)內(nei)活性物質的(de)(de)數量決定單(dan)元電(dian)池(chi)(chi)含有的(de)(de)電(dian)荷量，而(er)活性物質的(de)(de)含量則由電(dian)池(chi)(chi)使用的(de)(de)材料和體(ti)(ti)積決定，因(yin)此，通(tong)常電(dian)池(chi)(chi)體(ti)(ti)積越大，容(rong)量越高。與電(dian)池(chi)(chi)容(rong)量相關的(de)(de)一個(ge)參數是電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)充(chong)電(dian)電(dian)流。電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)充(chong)電(dian)電(dian)流通(tong)常用充(chong)電(dian)速(su)率C表示，C為電池的(de)額定(ding)容(rong)量。例如，用2A電流對1Ah電池充電，充電速(su)率就是(shi)2C；同樣(yang)地，用2A電流對(dui)500mAh電(dian)(dian)池充電(dian)(dian)，充電(dian)(dian)速率就(jiu)是 4C。
電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)剛出廠時(shi)，正(zheng)負極之間的(de)電(dian)(dian)(dian)勢差稱(cheng)為電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)標(biao)稱(cheng)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)。標(biao)稱(cheng)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)由極板材(cai)料的(de)電(dian)(dian)(dian)極電(dian)(dian)(dian)位和內部電(dian)(dian)(dian)解液的(de)濃度決定。當環境(jing)溫度、使用時(shi)間和工作狀態(tai)變(bian)化時(shi)，單元電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)輸出電(dian)(dian)(dian)壓(ya)略有變(bian)化，此外，電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)輸出電(dian)(dian)(dian)壓(ya)與(yu)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)剩余電(dian)(dian)(dian)量也(ye)有一定的(de)關(guan)系。單元鎳(nie)鎘電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)標(biao)稱(cheng)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)約為1．2V（但一般認(ren)為是(shi)1．25V）.
電池(chi)的(de)(de)內阻決定于極(ji)板的(de)(de)電阻和離(li)子(zi)(zi)流(liu)的(de)(de)阻抗，在(zai)充放電過程中，極(ji)板的(de)(de)電阻是不(bu)變的(de)(de)，但是離(li)子(zi)(zi)流(liu)的(de)(de)阻抗將隨(sui)電解液濃度的(de)(de)變化和帶(dai)電離(li)子(zi)(zi)的(de)(de)增減而變化。
電(dian)池(chi)充足電(dian)時(shi)，極板上的活性物質已達到飽和狀態，再繼續(xu)充電(dian), ，電(dian)池(chi)的電(dian)壓(ya)(ya)(ya)也不會上升，此時(shi)的電(dian)壓(ya)(ya)(ya)稱(cheng)為(wei)充電(dian)終止電(dian)壓(ya)(ya)(ya)。鎳鎘電(dian)池(chi)的充電(dian)終止電(dian)壓(ya)(ya)(ya)為(wei)1．7 5～1．8V。
放(fang)電(dian)(dian)終(zhong)止電(dian)(dian)壓(ya)(ya)是指電(dian)(dian)池(chi)(chi)放(fang)電(dian)(dian)時(shi)允(yun)許的(de)(de)最低(di)電(dian)(dian)壓(ya)(ya)。如(ru)果電(dian)(dian)壓(ya)(ya)低(di)于(yu)放(fang)電(dian)(dian)終(zhong)止電(dian)(dian)壓(ya)(ya)后電(dian)(dian)池(chi)(chi)繼(ji)續放(fang)電(dian)(dian)，電(dian)(dian)池(chi)(chi)兩(liang)端電(dian)(dian)壓(ya)(ya)會迅(xun)速下降，形(xing)成(cheng)(cheng)深度(du)放(fang)電(dian)(dian)，這(zhe)樣極(ji)板(ban)上形(xing)成(cheng)(cheng)的(de)(de)生成(cheng)(cheng)物在正常(chang)充電(dian)(dian)時(shi)就不易再(zai)恢復，從而影響電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)壽命。放(fang)電(dian)(dian)終(zhong)止電(dian)(dian)壓(ya)(ya)和放(fang)電(dian)(dian)率有關。鎳鎘電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)放(fang)電(dian)(dian)終(zhong)止電(dian)(dian)壓(ya)(ya)和放(fang)電(dian)(dian)速率的(de)(de)