充電器充電的電池簡稱二次電池
和普通的不可充電(dian)的電(dian)池相(xiang)比(bi),可充電的(de)電池(chi)叫二(er)次(ci)電池(chi)。二(er)次(ci)電池(chi)能夠反(fan)復運(yun)用(yong)，符合(he)經濟實用(yong)原則，這是其(qi)最大的(de)優點，自然人們最青(qing)睞二(er)次(ci)電池(chi)。二(er)次(ci)電池(chi)的(de)種類(lei)也不少(shao)，就目前市場上主流產品而言(yan)，有 4類電池：鉛酸(LA）電池(chi)、鎳鎘（NiCd）電池、鎳氫（NiMH）電池和鋰離子(Liion ）電池。
1．便攜(xie)式電子設備(bei)可選(xuan)擇的(de)電源(yuan)系統
對(dui)便攜式(shi)電(dian)(dian)子(zi)設備(bei)的(de)生產商來(lai)說，給便攜式(shi)電(dian)(dian)子(zi)設備(bei)選擇(ze)合適的(de)電(dian)(dian)池是很困難(nan)的(de)。因(yin)為電(dian)(dian)池的(de)選擇(ze)會對(dui)設備(bei)的(de)功能(neng)、型號、成(cheng)(cheng)(cheng)本造(zao)成(cheng)(cheng)(cheng)很大的(de)影響。設計者面(mian)對(dui)著很多選擇(ze)，從簡單(dan)的(de)鉛酸(suan)電(dian)(dian)池到復雜的(de)集成(cheng)(cheng)(cheng)了電(dian)(dian)子(zi)安全(quan)、監(jian)視和充(chong)電(dian)(dian)控制電(dian)(dian)路的(de)鋰離子(zi)電(dian)(dian)池。
1）鎳(nie)鎘電池。
鎳鋼(gang)電池工作電壓為1．2V左右，具有(you)優(you)良的(de)大電(dian)流放(fang)電(dian)性(xing)能，可(ke)在一20～
鎳鎘(ge)電(dian)池種(zhong)類繁多，有放置用(yong)的大型電(dian)池（多數20Ah以上）和小(xiao)型密封(feng)型電池，6Ah以下(xia)的圓柱形(xing)和扁平形(xing)電池，0．5Ah以下的紐扣式電(dian)池。日本三洋公司生產(chan)40～2000mAh的(de) 95種型(xing)號的鎳(nie)鎘電池(chi)，按用(yong)途有 8類電池：一(yi)般用（標(biao)準型）、 高容量(liang)（E型）、 快速充電用（R型）、 高溫(wen)用（H型(xing)）、耐熱用（K型）、 長壽命（C型）、保護記(ji)憶用(yong)（S型）、 扁平形（KF型）、標準型典型電池為 AA型，容(rong)量為600mAh，尺(chi)寸為14．2mmX 50．
質量為 23克，內阻為12mΩ。AAA型(xing)的容(rong)量為 250mAh，尺(chi)寸為10．5mm X 44．5mm，質量為11克，內(nei)阻(zu)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)離子電(dian)(dian)(dian)(dian)池易受(shou)到(dao)過充電(dian)(dian)(dian)(dian)、深放電(dian)(dian)(dian)(dian)以及短路的損害(hai)。單(dan)體(ti)鋰(li)離子電(dian)(dian)(dian)(dian)池的充電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)必(bi)須(xu)嚴(yan)格限制。充電(dian)(dian)(dian)(dian)速率(lv)通常不超(chao)過
2．二次(ci)電池性能(neng)比(bi)較
表1。l為(wei)鉛酸、鎳銅、鎳氫、鋰(li)離子電池特性的比較。
20世紀80年代(dai)的便攜(xie)式(shi)電(dian)子(zi)設(she)備，如(ru)數字無繩(sheng)電(dian)話、隨(sui)身(shen)聽(ting)和電(dian)動剃須刀(dao)等，主(zhu)要由(you)鎳鎘電(dian)池供(gong)電(dian)。到了20世(shi)紀(ji)90年代后期，鎳(nie)(nie)氫電池和鋰(li)離(li)子電池逐漸進入市場(chang)并得以廣泛應用。因為鎳(nie)(nie)鎘電池的(de)價格比鎳(nie)(nie)氫和鋰(li)離(li)子電池便宜，所(suo)以鎳(nie)(nie)鎘電池在低端應用中十分(fen)普遍。鎳(nie)(nie)鎘電池可提(ti)供最(zui)高的(de)放電電流，適合短(duan)時間內(nei)需(xu)要大(da)功率輸出的(de)應用。
鎳鎘電池的缺點是(shi)被(bei)所謂的記憶效應困擾（現在的鎳鎘電池很(hen)少(shao)考(kao)慮這個因素）， 使(shi)電(dian)池容量降低。鎳鎘電(dian)池在(zai)未完全放電(dian)的情況下再充電(dian)，一些活性物質(zhi)會累積并且開始結晶（在(zai)陽極有100μm的銅累積(ji)層）， 但通(tong)過化學反應(ying)這層(ceng)物質會(hui)自行(xing)消失(shi)（一(yi)塊全新(xin)電池的(de)陽極大(da)約有l00μm厚度的鎘結晶）， 出(chu)現記憶(yi)效應會(hui)導致電(dian)池容量越來(lai)越小(xiao)，端(duan)電(dian)壓越來(lai)越低(di)，使得電(dian)池到達最低(di)可用端(duan)電(dian)壓（關斷點）的(de)時間比(bi)預(yu)期的(de)早很多(duo)，如圖1-1所示。鎳鎘(ge)(ge)電池(chi)的另一個(ge)缺點是(shi)它的活(huo)性物質中含有(you)有(you)毒的鎘(ge)(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。
鋰離子可充(chong)電(dian)電(dian)池價格最高，但具有高的(de)能(neng)量密度(du)，因(yin)而(er)可以在給定尺寸下提供更優性(xing)能(neng)，更適合小尺寸、高集成(cheng)度(du)的(de)便攜(xie)式(shi)電(dian)子設(she)備。
隨著(zhu)新材料、新工藝(yi)的(de)(de)(de)出現(xian)，更為(wei)先(xian)進耐用的(de)(de)(de)可(ke)再充電(dian)電(dian)池(chi)也在(zai)不斷(duan)出現(xian)。國外最新開發的(de)(de)(de)固(gu)態聚合物（電(dian)解質(zhi)）鋰離子(zi)電(dian)池(chi)、鋰金(jin)屬電(dian)池(chi)不僅解決了漏液問(wen)題，而且電(dian)池(chi)的(de)(de)(de)容(rong)量更大，體積(ji)更小，更為(wei)安全可(ke)靠，它(ta)們必將成為(wei)極有潛力的(de)(de)(de)新一(yi)代(dai)電(dian)池(chi)產品(pin)。
3．鎳氫／鎳鎘電池(chi)與(yu)鋰離子電池(chi)的(de)差異(yi)
1）質量方面。以每(mei)一個單元(yuan)電池(chi)的電壓來看，鎳氫與鎳鎘都(dou)是(shi)1．2V，而(er)鋰離子電池卻為3．6V，鋰離(li)子電池的電壓是(shi)前(qian)兩者(zhe)的3倍。并且同(tong)型電(dian)池(chi)(chi)的質量鋰離子電(dian)池(chi)(chi)與鎳鎘電(dian)池(chi)(chi)幾乎(hu)相等，而鎳氫電(dian)池(chi)(chi)卻(que)比較重。每一種電(dian)池(chi)(chi)本身質量不同(tong)，但鋰離子電(dian)池(chi)(chi)因3．6V高(gao)電壓(ya)，在輸出同等電壓(ya)的(de)情(qing)況下使單個電池組合時數目可減少 1/3而使成型后(hou)的電池質量和體積(ji)減小。
2）記憶效(xiao)應。鎳氫(qing)電(dian)池(chi)(chi)有(you)(you)惰性效(xiao)應；鎳鎘電(dian)池(chi)(chi)有(you)(you)記憶效(xiao)應，因此，定期的放(fang)電(dian)管理也是(shi)必需的。這種定期放(fang)電(dian)管理屬于模糊(hu)狀態下(xia)(xia)被動處(chu)理，甚至也有(you)(you)些在(zai)不(bu)正確的情況下(xia)(xia)進(jin)行(xing)放(fang)電(dian)（每次放(fang)電(dian)或者使用幾次后進(jin)行(xing)放(fang)電(dian)都(dou)因電(dian)池(chi)(chi)生產廠的不(bu)同而(er)有(you)(you)所差異）， 這種繁瑣的(de)放電(dian)管理在使用鎳(nie)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(ji)憶(yi)效應(ying)是(shi)充(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)一大天敵，一般(ban)認為(wei)是(shi)長期(qi)不正確(que)的(de)(de)充(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)導致的(de)(de)，它(ta)可以(yi)使電(dian)(dian)(dian)池(chi)早衰。記(ji)憶(yi)效應(ying)可使電(dian)(dian)(dian)池(chi)無法有(you)(you)效地充(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)，出現(xian)(xian)一充(chong)(chong)(chong)(chong)就(jiu)滿、一用(yong)就(jiu)完的(de)(de)現(xian)(xian)象。防(fang)止電(dian)(dian)(dian)池(chi)出現(xian)(xian)記(ji)憶(yi)效應(ying)的(de)(de)方法是(shi)確(que)保(bao)電(dian)(dian)(dian)池(chi)“充(chong)(chong)(chong)(chong)足(zu)放(fang)光”的(de)(de)原(yuan)則，也就(jiu)是(shi)說在充(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)前最(zui)好將電(dian)(dian)(dian)池(chi)內殘余電(dian)(dian)(dian)量(liang)放(fang)光，充(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)時(shi)要(yao)一次(ci)充(chong)(chong)(chong)(chong)足(zu)。通(tong)常(chang)鎳鎘電(dian)(dian)(dian)池(chi)容易出現(xian)(xian)記(ji)憶(yi)效應(ying)，所以(yi)充(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)時(shi)要(yao)特別注意，鎳氫電(dian)(dian)(dian)池(chi)理論(lun)上沒(mei)有(you)(you)記(ji)憶(yi)效應(ying)，但(dan)最(zui)好也遵循(xun)“充(chong)(chong)(chong)(chong)足(zu)放(fang)光”的(de)(de)原(yuan)則，這也就(jiu)是(shi)很多充(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)器提(ti)供(gong)放(fang)電(dian)(dian)(dian)附加功(gong)能的(de)(de)原(yuan)因(yin)。對于(yu)(yu)由于(yu)(yu)記(ji)憶(yi)效應(ying)引起(qi)容量(liang)下降的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)池(chi)，可以(yi)通(tong)過一次(ci)性(xing)充(chong)(chong)(chong)(chong)足(zu)再(zai)一次(ci)性(xing)放(fang)光的(de)(de)方法反復(fu)數次(ci)，大部分電(dian)(dian)(dian)池(chi)都可以(yi)得到修復(fu)。
3）自(zi)放(fang)電(dian)率。鎳鎘電(dian)池的自(zi)放(fang)電(dian)率為15％～30％（月）， 鎳氫電(dian)池(chi)的自(zi)放電(dian)率為25％～35％（月(yue)），鋰(li)離子電(dian)池(chi)的(de)自放電(dian)率為2％～5％（月），鎳氫電池(chi)的自(zi)放電率(lv)最大，而(er)鋰離(li)子電池(chi)的自(zi)放電率(lv)最低。
4）充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)方(fang)式(shi)。充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)方(fang)式(shi)一(yi)直(zhi)是(shi)人們關心的(de)焦(jiao)點，正確(que)、良好的(de)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)方(fang)法可以確(que)保電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)壽命。充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)推薦(jian)的(de)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)方(fang)法多種(zhong)多樣，不同(tong)的(de)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)方(fang)法對(dui)充(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)器的(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)路結構有(you)不同(tong)的(de)要(yao)求，自(zi)然影響到(dao)成本(ben)。
電(dian)(dian)池(chi)充(chong)電(dian)(dian)時間和(he)充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流的關系為(wei)電(dian)(dian)池(chi)容量除以充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流得到充(chong)電(dian)(dian)時間，考(kao)慮充(chong)電(dian)(dian)過程中的損耗，所以將計(ji)算得到的充(chong)電(dian)(dian)時間應再乘以1．2這個(ge)常數。
對(dui)于鎳鎘和鎳氫電池最(zui)常用的簡單充(chong)電方(fang)法(fa)是利用10％C恒流充電(dian)，又被稱為(wei)“慢充”，即按照電(dian)流容量(liang)數值的10％確定充電電流(liu)，如一節標稱(cheng)容量為500mAh的電(dian)池，它(ta)的建議充電(dian)電(dian)流(liu)為(wei)50mA；又(you)如一節標稱(cheng)容量為1300mAh的電(dian)(dian)池，它的建議充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流為13 0 mA。在(zai)此電流下連(lian)續充電12～15 h就可以視為電(dian)(dian)池充滿。雖然(ran)建議使用(yong)恒流充電(dian)(dian)但要求并不(bu)嚴(yan)格，電(dian)(dian)流允許(xu)有(you)較大(da)的(de)波動(dong)，所以按(an)照此方(fang)法制作的(de)充電(dian)(dian)器結構(gou)非常簡單，一般只(zhi)需要一個(ge)將220V市電(dian)轉換成(cheng)(cheng)適當(dang)低壓(ya)的變(bian)壓(ya)器、整流的二(er)極(ji)管(guan)、限(xian)流電(dian)阻以(yi)及一些發(fa)光二(er)極(ji)管(guan)等指示裝置構成(cheng)(cheng)低成(cheng)(cheng)本的充(chong)電(dian)器，市面上絕(jue)大部分獨(du)立常(chang)規充(chong)電(dian)器都(dou)采用(yong)(yong)這(zhe)種方式，只不過(guo)外形不同罷(ba)了。“慢充(chong)”雖然(ran)比較(jiao)簡單(dan)，但是給電(dian)池充(chong)一次電(dian)需要十(shi)多個小時，為此，電(dian)池廠商也(ye)允(yun)許(xu)在(zai)急(ji)需使用(yong)(yong)時用(yong)(yong) 3 0％C的(de)電(dian)流給(gei)電(dian)池充電(dian) 4～5 h，稱(cheng)之為“快充”，不過不建議常用(yong)，理論上對電池有輕微的損害。所以大部分常規充(chong)(chong)電器都有“快充(chong)(chong)”和(he)“慢充(chong)(chong)”兩擋，并(bing)建議用(yong)戶使(shi)用(yong)“慢充(chong)(chong)”。
在很多(duo)情況下用(yong)戶需要對電(dian)(dian)池快速(su)(su)、有(you)效(xiao)、安全地充(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)，快速(su)(su)充(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)就需要使(shi)(shi)用(yong)較(jiao)大的電(dian)(dian)流(liu)(liu)。電(dian)(dian)池在大電(dian)(dian)流(liu)(liu)充(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)過程中會(hui)出現(xian)極(ji)化效(xiao)應(ying)，使(shi)(shi)電(dian)(dian)池發熱(re)(re)，而且當大電(dian)(dian)流(liu)(liu)充(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)池充(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)滿(man)后，如果不及時(shi)(shi)停(ting)止，電(dian)(dian)池會(hui)迅速(su)(su)發熱(re)(re)，嚴重時(shi)(shi)可導(dao)致電(dian)(dian)池燒毀和(he)爆(bao)炸。所以要求快速(su)(su)充(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)器具備充(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)滿(man)自停(ting)功能(neng)，同時(shi)(shi)也(ye)要解決極(ji)化效(xiao)應(ying)，使(shi)(shi)充(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)高(gao)效(xiao)安全。早期(qi)的快速(su)(su)充(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)器采用(yong)簡單的定時(shi)(shi)充(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)，不過此類充(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)器針(zhen)對性(xing)強，充(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)效(xiao)果也(ye)不令人滿(man)意(yi)。現(xian)代的充(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)器采用(yong)專用(yong)的充(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)(chong)電(dian)(dian)控制IC，以(yi)高頻脈動電(dian)流給電(dian)池(chi)充(chong)(chong)電(dian)以(yi)解(jie)決極化(hua)效應，通(tong)過檢測電(dian)池(chi)一出準確判斷(duan)電(dian)池(chi)是否(fou)充(chong)(chong)滿(man)，并提供(gong)溫度保護等保護措施和放電(dian)等附加功能。不過這(zhe)種(zhong)充(chong)(chong)電(dian)器結構比較復(fu)雜，成本也比較高，一般多用于移動電(dian)話、對講機(ji)等高檔(dang)通(tong)信設備及電(dian)器。
6．各種電池的優缺點
鎳鎘電(dian)池最為堅(jian)固耐用(yong)，每塊鎳鋼電(dian)池的電(dian)壓為1．2V，多數應(ying)(ying)用(yong)需要多個電(dian)(dian)池(chi)串聯或并聯才能滿足要求(qiu)。鎳鎘電(dian)(dian)池(chi)應(ying)(ying)用(yong)中的(de)最(zui)大問題是它具有記憶效應(ying)(ying)，這一點嚴重限制了它在高端設(she)備中的(de)應(ying)(ying)用(yong)。
考慮到回收(shou)和環保問題，鎳(nie)鎘(ge)電(dian)池在其他(ta)產品中(zhong)的應用(yong)也(ye)較(jiao)少(shao)。與其他(ta)電(dian)池相(xiang)比，鎳(nie)鎘(ge)電(dian)池的耗電(dian)率、使用(yong)壽命都令人非常滿(man)意，而且(qie)在極(ji)差的溫度(du)條件下也(ye)能保持良好的性(xing)能。但是，盡管(guan)鎳(nie)鎘(ge)電(dian)池比較(jiao)經濟(ji)，但它的電(dian)量(liang)也(ye)較(jiao)低，相(xiang)同的鎳(nie)鎘(ge)電(dian)池工作時間大約只有鎳(nie)氫電(dian)池的一半，因此多數鎳(nie)鎘(ge)電(dian)池都沉(chen)重且(qie)體積(ji)龐大。
鎳氫電(dian)(dian)池(chi)沒有鎳鎘電(dian)(dian)池(chi)那么(me)堅固(gu)耐用，在(zai)能量密度上也無法與(yu)鋰離(li)子電(dian)(dian)池(chi)競爭，但與(yu)鎳鎘電(dian)(dian)池(chi)相比它具有更佳的性價比。鎳氫電(dian)(dian)池(chi)的電(dian)(dian)壓與(yu)鎳鎘電(dian)(dian)池(chi)的相同，每塊電(dian)(dian)池(chi)為1．2V。由于主要的(de)電(dian)池應用市(shi)場如筆記(ji)本電(dian)腦及(ji)移動電(dian)話(hua)開(kai)始轉為使用鋰離子電(dian)池，鎳氫(qing)電(dian)池的(de)研(yan)發有所(suo)放(fang)緩，從理論上說，現(xian)有鎳氫(qing)電(dian)池的(de)電(dian)量也快接近(jin)其極限(xian)。因此，目前(qian)的(de)研(yan)發主要是增強(qiang)其耐用性，以(yi)便適用于電(dian)動工具和混合電(dian)動汽(qi)車等其他市(shi)場。
從鋰離(li)子(zi)電池(chi)開始進入市(shi)場至今(jin)已十幾年，由于日益成(cheng)熟，鋰離(li)子(zi)電池(chi)也變得更為堅固耐用(yong)，價(jia)格(ge)也有所下降(jiang)。單(dan)個鋰離(li)子(zi)電池(chi)的電壓力3．7V，與三節鎳(nie)鎘電(dian)池(chi)(chi)或鎳(nie)氫電(dian)池(chi)(chi)一樣。能量密度高和自放電(dian)低是鋰離子電(dian)池(chi)(chi)在市(shi)場上(shang)成功的(de)(de)法寶(bao)，目前這種電(dian)池(chi)(chi)還(huan)開發(fa)增加了許多新的(de)(de)性能。例如，鋰離子電(dian)池(chi)(chi)廠商正在開發(fa)無需保護電(dian)路的(de)(de)產品(pin)，以便進(jin)一步(bu)降(jiang)低其成本。
1．2．1 鎳(nie)鎘電池的結構與特性(xing)
1899年，Waldmar Jungner在開口型鎳鎘電池中首(shou)先使用了鎳極板，幾乎與此同時，Thomas Edison發明了(le)用于電動車的鎳鎘電池(chi)(chi)。但因當(dang)時這些堿性蓄電池(chi)(chi)的極板材料(liao)比其他蓄電池(chi)(chi)的村料(liao)貴(gui)得(de)多，因此實際應用受到了(le)極大的限制。Jungner的(de)鎳鎘電池(chi)經過幾次重要改(gai)進，性能明顯(xian)改(gai)善。其中最重要的(de)改(gai)進是在1932年(nian)，在鎳電(dian)池中(zhong)開始使用(yong)了活性物質。將活性物質放(fang)人(ren)(ren)多孔的(de)鎳極板(ban)中(zhong)，然后再將鎳極板(ban)裝人(ren)(ren)金(jin)屬殼(ke)內(nei)。鎳鎘電(dian)池發展史上另一(yi)個重要的(de)里程碑(bei)是1947年密(mi)封(feng)型(xing)鎳(nie)(nie)鎘電(dian)池(chi)研(yan)(yan)制成功(gong)。在(zai)這種(zhong)電(dian)池(chi)中(zhong)，化學反應(ying)產生的(de)(de)各種(zhong)氣體不用(yong)排出，可以在(zai)電(dian)池(chi)內部化合。密(mi)封(feng)鎳(nie)(nie)鋼電(dian)池(chi)的(de)(de)研(yan)(yan)制成功(gong)，使鎳(nie)(nie)鋼電(dian)池(chi)的(de)(de)應(ying)用(yong)范圍(wei)大大增(zeng)加.
1．鎳鎘電(dian)池的特性
鎳鎘(NiCd)電池要求(qiu)恒流充(chong)電，充(chong)電器對電池進行恒流充(chong)電的同時檢測電池的電壓和其(qi)他(ta)參數。當電池電壓第一(yi)次下降了一(yi)個(ge)-ΔU時終止(zhi)快(kuai)速充電。為避免損壞電池(chi)(chi)，電池(chi)(chi)溫(wen)度(du)過低(di)時不(bu)能開(kai)始快(kuai)速充電，電池(chi)(chi)溫(wen)度(du) Tmin低(di)于 100C時(shi)，應(ying)轉入涓流充(chong)電(dian)方式。而電(dian)池(chi)溫度一(yi)旦達(da)到(dao)(dao)規定數(shu)值后，必須(xu)立即(ji)停止充(chong)電(dian)。密封鎳鎘電(dian)池(chi)效率高、循(xun)環壽命長、能量(liang)密度大、體(ti)積小、質量(liang)輕、結(jie)構緊湊，并且(qie)不需(xu)要維護，因此在工(gong)業和消費(fei)產品(pin)中得到(dao)(dao)了廣泛的應(ying)用。
(1）鎳鋼電池的(de)基本特(te)性。
l）鎳鎘(ge)電(dian)池可重復500次以上的充放電，非常經濟。
2）鎳鎘電(dian)(dian)(dian)池內阻小(xiao)(xiao)，可供(gong)大電(dian)(dian)(dian)流的(de)放電(dian)(dian)(dian)，放電(dian)(dian)(dian)時電(dian)(dian)(dian)壓的(de)變化很小(xiao)(xiao)，作(zuo)為直流電(dian)(dian)(dian)源是一(yi)種質量極佳的(de)電(dian)(dian)(dian)池。
3）因為鎳鎘電池采用完全密封式，因此不會有電解(jie)液(ye)漏出(chu)的現象，也(ye)完全不需要補充電解(jie)液(ye)。
4）與其(qi)他(ta)種類電池(chi)相比，鎳鎘(ge)電池(chi)可耐過充電或(huo)過放(fang)電，操作簡單方(fang)便。
5）鎳鎘電(dian)(dian)池在長時間(jian)的放置下也不會使性(xing)能劣(lie)化，當充分充完電(dian)(dian)后即可恢復原來(lai)的特性(xing)。
6）鎳鎘電池可使用在(zai)很廣的(de)溫度范圍內。
7）因(yin)為鎳鎘(ge)電池(chi)采用金屬容器，因(yin)此具有機械的堅固(gu)性。
(2）鎳鎘電(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(you)些差異，大體(ti)上是1．2V左右。
2）當放(fang)電達(da)到放(fang)電終(zhong)了的極限電壓稱之為“放(fang)電終(zhong)止電壓”，鎳鎘電池(chi)的放(fang)電終(zhong)止電壓為1．0 V／單(dan)格。
3）鎳(nie)鎘電池使用溫度范圍為一20～
4）鎳(nie)鎘電池(chi)可為一30～
5）鎳(nie)鎘電(dian)(dian)池在(zai)充電(dian)(dian)狀(zhuang)態(tai)(tai)或者是放電(dian)(dian)狀(zhuang)態(tai)(tai)保存都(dou)可以，但是比較之下(xia)放電(dian)(dian)狀(zhuang)態(tai)(tai)可使容(rong)量(liang)較早恢復并且較易被激(ji)活(huo)。
6）當鎳鎘電池在長時間放置(zhi)后，使用前必須充分地充電后再使用。
2．鎳鎘電池參數
鎳鎘電池的(de)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(an)時）表示，1Ah就(jiu)是能在1A的電流下(xia)放電1h。單(dan)(dan)元電池內活性物質(zhi)的(de)數量決定(ding)單(dan)(dan)元電池含有(you)的(de)電荷量，而(er)活性物質(zhi)的(de)含量則由電池使用(yong)的(de)材料和體(ti)(ti)積(ji)決定(ding)，因此，通(tong)常(chang)電池體(ti)(ti)積(ji)越大，容(rong)量越高。與電池容(rong)量相(xiang)關的(de)一個參數是電池的(de)充電電流。電池的(de)充電電流通(tong)常(chang)用(yong)充電速率C表(biao)示(shi)，C為電池(chi)的額定容量(liang)。例如，用2A電流對1Ah電池充(chong)電，充(chong)電速率(lv)就(jiu)是(shi)2C；同樣地(di)，用2A電流對500mAh電(dian)池充電(dian)，充電(dian)速率就是(shi) 4C。
電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)剛出廠時，正負極之間的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)勢差稱(cheng)為電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)標稱(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)。標稱(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)由極板材料的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)極電(dian)(dian)(dian)(dian)位和內部電(dian)(dian)(dian)(dian)解液的(de)(de)(de)濃(nong)度(du)決定(ding)。當環境溫度(du)、使(shi)用時間和工作(zuo)狀(zhuang)態變化時，單(dan)元電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)輸出電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)略有(you)變化，此外(wai)，電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)輸出電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)與電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)剩余電(dian)(dian)(dian)(dian)量也有(you)一(yi)定(ding)的(de)(de)(de)關系。單(dan)元鎳鎘(ge)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)標稱(cheng)電(dian)(dian)(dian)(dian)壓(ya)約為1．2V（但一般認(ren)為是(shi)1．25V）.
電(dian)(dian)池的(de)內阻決定于(yu)極板的(de)電(dian)(dian)阻和離子流的(de)阻抗，在充放電(dian)(dian)過(guo)程(cheng)中，極板的(de)電(dian)(dian)阻是不變的(de)，但是離子流的(de)阻抗將隨電(dian)(dian)解(jie)液濃(nong)度的(de)變化和帶電(dian)(dian)離子的(de)增減而變化。
電(dian)(dian)(dian)池(chi)充(chong)足電(dian)(dian)(dian)時，極板上(shang)(shang)的(de)(de)(de)活(huo)性物質已(yi)達(da)到飽和狀態，再繼續充(chong)電(dian)(dian)(dian), ，電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓也不會上(shang)(shang)升，此時的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓稱(cheng)為充(chong)電(dian)(dian)(dian)終(zhong)止電(dian)(dian)(dian)壓。鎳鎘(ge)電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)充(chong)電(dian)(dian)(dian)終(zhong)止電(dian)(dian)(dian)壓為1．7 5～1．8V。
放(fang)電(dian)(dian)終(zhong)(zhong)止電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)是指(zhi)電(dian)(dian)池(chi)(chi)放(fang)電(dian)(dian)時(shi)允許的(de)最低電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)。如(ru)果電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)低于(yu)放(fang)電(dian)(dian)終(zhong)(zhong)止電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)后電(dian)(dian)池(chi)(chi)繼(ji)續放(fang)電(dian)(dian)，電(dian)(dian)池(chi)(chi)兩端電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)會迅(xun)速(su)下降，形(xing)成(cheng)深度放(fang)電(dian)(dian)，這(zhe)樣極板上形(xing)成(cheng)的(de)生成(cheng)物(wu)在正常充電(dian)(dian)時(shi)就不(bu)易再恢復，從而影響電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)壽命。放(fang)電(dian)(dian)終(zhong)(zhong)止電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)和放(fang)電(dian)(dian)率(lv)有關。鎳鎘電(dian)(dian)池(chi)(chi)的(de)放(fang)電(dian)(dian)終(zhong)(zhong)止電(dian)(dian)壓(ya)(ya)(ya)和放(fang)電(dian)(dian)速(su)率(lv)的(de)