谈谈锂离子电池与镍氢、镉镍电池之间的详细差异
发布时间：2014-5-4 08:57
发布者：lichen
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现在市场上充电电池的型号很多，仅以5号电池为例，容量就有500mAh、600mAh、700mAh、850mAh、1200mAh和1300mAh等。不同容量的电池需要不同的充电电流，市场上一些通用型充电器多是为早期的500mAh和600mAh电池设计的，充电电流在60～70mA之间。目前市场上的电池形式主要以18650锂电池为主。 （1）重量方面 以每一个单元电池的电压来看，镍氢电池与镍镉电池都是1.2V，而锂离子电池为3.6V，锂离子电池的电压是镍氢、镉镍电池的3倍。并且，同型电池的重量锂离子电池与镉镍电池几乎相等，而镍氢电池却比较重。但锂离子电池因端电压为3.6V，在输出同等电压的情况下，单个电池组合时数目可减少2/3，从而使成型后的电池组重量和体积都减小。 （2）记忆效应 镉镍电池有记忆效应，因此定期的放电管理是必需的。这种定期放电管理属于模糊状态下的被动管理，甚至是在镉镍电池荷电量不确切的情况下进行放电（每次对镉镍电池放电或者使用几次后进行放电，都因镉镍电池生产厂商和使用情况不同而有所差异）。这种烦琐的放电管理在使用镉镍电池时是无法避免的。相对而言，锂离子电池没有记忆效应，在使用时非常方便简单，完全不必考虑二次电池残余电压的多少，可直接进行充电，充电时间自然可以缩短。 记忆效应是充电电池的一大天敌，一般认为是长期不正确的充电导致的，它可以使电池早衰。记忆效应可使电池无法进行有效的充电，出现一充就满、一放就完的现象。防止电池出现记忆效应的方法是，严格遵循“充足放光”的原则，也就是说在充电前最好将电池内残余的电量放光，充电时要一次充足。通常镉镍电池容易出现记忆效应，所以充电时要特别注意；镍氢电池理论上没有记忆效应，但使用中最好也遵循“充足放光”的原则，这也就是很多充电器提供放电附加功能的原因。对于由于记忆效应而引起容量下降的电池，可以通过一次性充足再一次性放光的方法反复数次，大部分电池都可以得到修复。 （3）自放电率 镉镍电池为15%/月～30%/月，镍氢电池为25%/月 ～35%/月，锂离子电池为2%/月 ～5%/月。在以上三种电池中，镍氢电池的自放电率最大，而锂离子电池的自放电率最小。 （4）充电方式 充电电池的充电问题一直是人们关心的焦点，正确、良好的充电方法可以确保电池的寿命。充电电池推荐的充电方法有多种多样，不同的充电方法对充电器的线路有不同的要求，自然影响到充电器的生产成本。电池充电时间和充电电流的关系为：用电池容量除以充电电流可以得到充电时间，考虑充电过程中的损耗，所以将得到的充电时间再乘以1.2这个系数。 镉镍和镍氢电池最常用的简单充电方法是10%C恒流充电，又被称为“慢充”，即按照电池容量的10%确定充电电流。如一节标称容量为500mAh的电池，它的建议充电电流为50mA；又如一节标称容量为1300mAh的电池，它的建议充电电流为130mA。在此电流下连续充电12～15h就可以视为电池已充满电。虽然建议使用恒流充电，但要求并不严格，电流允许有较大波动，所以按照此方法制作的充电器结构非常简单，一般只需要采用变压器将220V市电转换成适当低电压，采用整流二极管整流，电容器采用限流电阻限流并配以发光二极管等指示装置，成本非常低。市面上绝大部分独立常规充电器都采用这种方式，只不过外形不同罢了。“慢充”虽然比较简单，但是充一次电要等待10多个小时，为此，电池生产厂商也允许用户在急需时用30%C的电流给电池充电4～5h，称之为“快充”。采用“快充”方式，在理论上对电池有轻微的损害。所以大部分常规充电器都有“快充”和“慢充”两挡，并建议用户不要经常使用“快充”方式。 在很多情况下用户需要对电池进行快速、有效、安全的充电，快速充电就需要使用较大的电流。电池在大电流充电过程中会出现极化效应，使电池发热，而且当采用大电流充电方式将电池充满电后，如果不及时停止，电池会迅速发热，严重时可导致电池烧毁和爆炸。所以，要求快速充电器具备电池充满自停的功能，同时也要解决极化效应，使充电过程高效安全。早期的快速充电器采用简单的定时充电方式，此类充电器对电池针对性强，充电效果亦不令人满意。现代的充电器采用专用的充电控制集成电路，以高频脉动电流给电池充电以解决极化效应，根据不同电池的特性检测不同的参数来准确判断电池是否充满，并提供温度保护等保护措施和初始充电前的放电等附加功能。不过这种充电器结构比较复杂，成本也比较高，一般多用于手机、对讲机等高档通信设备及电器。 如果要给更大容量的电池充电，就需要更长的充电时间。可先用万用表电流挡测量实际充电电流，再用电池容量除以充电电流，然后乘以系数1.2便可得到具体的充电时间。对于1000mAh以上的镍氢电池，可以尝试用普通充电器的快充挡，因为这挡电流较大，用万用表电流挡测实际充电电流，其数值应接近所充镍氢电池要求的10%C充电电流。实际上市场上很多所谓的镍氢电池充电器只不过是充电电流大一些的常规充电器而已。 市场上出售的充电器主要有专用型和通用型两种，所谓专用型是为某一电器使用的一体化电池组配备的充电器，其中典型的是移动电话配套的充电器。选择此类充电器时一般选用原装配套的产品比较合适，一是型号对口（有专用的充电适配器），充电电压对应；二是大多数此类充电器都采用高效的快充方式，工作效率高。国产的部分专用充电器最大的优势是价格便宜，不过由于各生产厂采用不同的内部线路和不同的充电方式，很多产品为了降低成本而使用简单的电子线路，充电效果不佳，并且没有采用国际推荐的充电方法。在选择专用充电器时，应选用与电池组配套的专用充电器，最好具备放电和充满自停的产品，并且要具有液晶充电进程指示和自动快速充电功能。通用型充电器需要将电池一节一节地独立充电，市场上通用型充电器大部分是采用10%C充电电流的产品，有的带有电量测试等附加功能。 购买通用型充电器时，注意要使其与电池配套（以“慢充”为例，充电电流为10%C）。市场也有一些具备充满自停功能的通用型快速充电器，使用比较方便。中档的通用型快速充电器都带有充电状态指示装置，并在产品包装规格上注明有充满自停功能。 |
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