充電電池不可不知的基本常識

一.電壓：兩極間的電位差稱為電池的電壓。主要有標稱（額定）電壓、開路電壓、充電終止（截止）電壓和放電終止（截止）電壓、實際電壓等。電池剛出廠時，正負極之間的電勢差稱為電池的標稱電壓。標稱電壓由極板材料的電極電位和內部電解液的濃度決定。當環境溫度、使用時間和工作狀態變化時，單元電池的輸出電壓略有變化，此外，電池的輸出電壓與電池的剩余電量也有一定關系。

常用的電池標稱電壓有：

磷酸鐵鋰(LiFepO4)：3.2V鋰離子/鋰聚合物(Li-ion/Lipo)：3.7V

錳酸鋰(Li2MnO4)：3.7V三元材料(TernaryMaterial)：3.2V

堿性碳性柱式(LR/R_p)：1.5V堿性扣式(AG)：1.5V

鋰錳扣式柱式(CR)：3.0V鋰亞硫酰氯(ER)：3.6V

電池剛充滿電后的電壓稱為開路電壓；蓄電池充足電時，極板上的活性物質已達到飽和狀態，再繼續充電，電池的電壓也不會上升，此時的電壓稱為充電終止電壓。實際測得的電池電壓稱為實際電壓。

鎳鎘電池的充電終止電壓為1.75~1.8V;鋰離子電池的充電終止電壓為4.25V;

鎳氫電池的充電終止電壓為1.5V;鋰聚合物電池的充電終止電壓4.25V;

放電終止電壓是指電池放電時允許的最低電壓。如果電壓低于放電終止電壓后電池繼續放電,電池兩端電壓會迅速下降，形成深度放電，這樣,極板上形成的生成物在正常充電時就不易再恢復，從而影響電池的壽命。放電終止電壓和放電率有關。放電電流直接影響放電終止電壓。在規定的放電終止電壓下，放電電流越大，電池的容量越小。

鎳鎘電池的放電終止電壓一般在1.0V-1.1V;鋰離子電池的放電終止電壓為3.0V

鎳氫電池的放電終止電壓一般規定為1V;鋰聚合物電池的放電終止電壓3.0V

二.電流：蓄電池的充電電流通常用充電速率C表示，C為蓄電池的標稱（額定）容量。例如，用2A電流對1Ah電池充電，充電速率就是2C；同樣地，用2A電流對500mAh電池充電，充電速率就是4C。

三.容量：電池充足電后，在一定放電條件下,放至規定的終止電壓時，電池放出的總容量稱為電池的標稱(額定)容量。電池的容量通常用Ah(安時)表示，1Ah就是能在1A的電流下放電1小時。單元電池內活性物質的數量決定單元電池含有的電荷量，而活性物質的含量則由電池使用的材料和體積決定，通常電池體積越大，容量越高。

四.內阻：電池的內阻決定于極板的電阻和離子流的阻抗。在充放電過程中，極板的電阻是不變的,但是，離子流的阻抗將隨電解液濃度的變化和帶電離子的增減而變化。

五.分類：

1.按外觀：分為園柱型、方型、紐扣型、異型、組合型等。

2.按使用次數：分為一次電池(不能重復使用,如干電池等),二次電池(可以多次充電循環使用,如鎳氫鋰離子等)。

3.按材料：分為鎳鎘鎳氫、鋰離子鋰聚合物、堿性碳性、鋰亞硫酰氯、氧化銀、鉛酸電池等。

六.記憶效應：鎳氫鎳鎘電池在使用過程中，如果電量沒有全部放完就開始充電，下次再放電時，就不能放出全部電量。比如，鎳鎘電池只放出80%的電量后就開始充電，充足電后，該電池也只能放出80%的電量，這種現象稱為鎳氫鎳鎘電池的記憶效應。記憶效應可用多次的過放電來消除。

七.串聯/并聯：當電池組串聯時，電壓疊加，容量不變；當電池組并聯時，容量疊加，電壓不變。

八.充電過程與充電方法：電池的充電過程通常可分為預充電、快速充電、補足充電、涓流充電四個階段。

對長期不用的或新電池充電時，一開始就采用快速充電，會影響電池的壽命。因此，這種電池應先用小電流充電，使其滿足一定的充電條件，這個階段稱為預充電。

快速充電就是用大電流充電，迅速恢復電池電能。快速充電速率一般在1C以上，快速充時間由電池容量和充電速率決定。

為了避免過充電，一些充電器采用小電流充電。鎳氫鎳鎘電池正常充電時，可以接受C/10或更低的充電速率，這樣充電時間要10小時以上。采用小電流充電，電池內不會產生過多的氣體，電池溫度也不會過高。只要電池接到充電器上，低速率恒流充電器就能對電池提供很小的涓流充電電流。電池內產生的熱量可以自然散去。

快速充電分恒流充電和脈沖充電兩種，恒流充電就是以恒定電流對電流充電，脈沖充電則是首先用脈沖電流對電池充電,然后讓電池放電，如此循環。電池脈沖的幅值很大、寬度很窄。通常放電脈沖的幅值為充電脈沖的3倍左右雖然放電脈沖的幅值與電池容量有關，但是，與充電電流幅值的比值保持不變。

采用某些快速充電止法時，快速充電終止后,電池并未充足電。為了保證充入100%的電量，還應加入補足充電過程。補足充電速率一般不超過0.3C。在補足充電過程中，溫度會繼續上升，當溫度超過規定的極限時,充電器轉入涓流充電狀態。

存放時,鎳氫鎳鎘電池的電量將按C/30到C/50的放電速率減小,為了補償電池因自放電而損失的電量，補足充電結束后,充電器應自動轉入涓流電過程,涓流充電也稱為維護充電。根據電池的自放電特性,涓流充電速率一般都很低。只要電池接在充電器上并且充電器接通電源，在維護充電狀態下，充電器將以某一充電速率給電池補充電荷，這樣可使電池總處于充足電狀態。

九.鎳氫鎳鎘快速充電終止控制方法：從鎳氫鎳鎘電池快速充電特性可以看出，充足電后，電池電壓開始下降，電池的溫度和內部壓力迅速上升，為了保證電池充足電又不過充電，經常采用定時控制、電壓控制和溫度控制等多種方法：

（1）定時控制：

采用1.25C充電速率時,電池1h可充足；采用2.5C充電速率時，30min可充足。因此,根據電池的容量和充電電流,很容易確定所需的充電時間。這種控制方法最簡單，但是由于電池的起始充電狀態不完全相同，有的電池充不足，有的電池過充電，因此，只有充電速率小于0.3C時，才允許采用這種方法。

（2）電壓控制：

在電壓控制法中，最容易檢測的是電池的最高電壓。常用的電壓控制法有：

最高電壓（Vmax）從充電特性曲線可以看出，電池電壓達到最大值時，電池即充足電。充電過程中，當電池電壓達到規定值后，應立即停止快速充電。這種控制方法的缺點是：電池充足電的最高電壓隨環境溫度、充電速率而變，而且電池組中各單體電池的最高充電壓也有差別，因此采用這種方法不可能非常準確地判斷電池已足充電。

電壓負增量（－ΔV）由于電池電壓的負增量與電池組的絕對電壓無關，而且不受環境溫度和充電速率等因素影響，因此可以比較準確地判斷電池已充足電。這種控制方法的缺點是：電池電壓出現負增量后，電池已經過充電，因此電池的溫度較高。此外鎳氫電池充足電后，電池電壓要經過較長時間，才出現負增量，過充電較嚴重。因此，這種控制方法主要適用于鎳鎘電池。

電壓零增量（0ΔV）鎳氫電池充電器中，為了避免等待出現電壓負增量的時間過久而損壞電池，通常采用0ΔV控制法。這種方法的缺點是：充足電以前，電池電壓在某一段時間內可能變化很小，從而造成過早地停止快速充電。為此,目前大多數鎳氫電池快速充電器都采用高靈敏－0ΔV檢測，當電池電壓略有降低時，立即停止快速充電。

（3）溫度控制：

為了避免損壞電池,電池溫度過低時不能開始快速充電，電池溫度上升到規定數值后，必須立即停止快速充電。

常用的溫度控制方法有：

最高溫度（Tmax）：充電過程中,通常當電池溫度達到45℃時，應立即停止快速充電。電池的溫度可通過與電池裝在一起的熱敏電阻來檢測。這種方法的缺點是熱敏電阻的響應時間較長，溫度檢測有一定滯后，同時，電池的最高工作溫度與環境溫度有關。當環境溫度過低時，充足電后，電池的溫度也達不到45℃。

溫升（ΔT）：為了消除環境影響,可采用溫升控制法。當電池的溫升達到規定值后,立即停止快速充電。為了實現溫升控制，必須用兩只熱敏電阻，分別檢測電池溫度和環境溫度。

溫度變化率（ΔT/Δt）：鎳氫和鎳鎘電池充足電后,電池溫度迅速上升，而且上升速率ΔT/Δt基本相同,當電池溫度每分鐘上升1℃時，應當立即終止快速充電，為了提高檢測精度應設法減小熱敏電阻非線性的影響。

最低溫度（Tmin）當電池溫度低于10℃時，采用大電流快速充電，會影響電池的壽命。在這種情況下，充電器應自動轉入涓流充電，待電池的溫度上升到10℃后，再轉入快速充電。

（4）綜合控制：

上述各種控制方法各有優缺點。為了保證在任何情況下，均能準確可靠地控制電池的充電狀態，目前鎳氫鎳鎘快速充電器中通常采用包括定時控制、電壓控制和溫度控制的綜合控制法。

十.鋰離子/鋰聚合物電池充電方法：

目前鋰電池充電主要是限壓限流法，初期恒流(CC)充電，電池接受能力最強，隨著充電過程不斷進行，極化作用加強，溫升加劇，電壓上升，當荷電達到約70~80%時，電壓達到最高充電限制電壓，轉入恒壓(CV)充電階段。在恒壓階段，有稱涓流充電，大約花費30%的時間充入10%的電量，電流強度減小，溫升不再增加。

這種過程考慮電池組總電壓或平均電壓控制，其實總有單體電壓較高者，相對組內其它電池已經進入過充電階段。同理，在放電時，在組內就有過放電電池，過充過放對電池的損害都是致命的,不同之處僅在于過充產生大量氣體、易自燃和爆炸、表象劇烈；過放外觀變化和緩、但失效速度卻極快，在正常使用中都應嚴格避免出現。

對此,就有一種稱為并聯控制、均衡管理的新的鋰電充電方法,能夠對每一節電蕊單獨進行充放電管理,均衡控制,這種動態均衡集中了放電均衡與充電均衡兩種均衡的優點，盡管單體電蕊之間初始容量、電壓、內阻等有差異，在工作中卻能保證相對的充放電強度和深度的一致性，漸進達到共同的壽命終點。這種方法對大電流放電特別適用。

因此，在給鋰電池充電時，一定要使用專用的鋰電充電器，特別是要注意與所使用的電蕊的參數要配套，要一致，當鋰電池組合使用時，一定要給電池組加pCB保護板，才可能避免電蕊豉包,漏液,甚至起火,爆炸，盡可能長地延長電池的使用壽命，不過充不過放，增加電池的循環使用次數。