可充電電池技術需要解決的問題是什么?
電池的應用從來沒有像現(xiàn)在這么廣泛。電池正在變得更小、更輕,在單位容積內(nèi)可容納更多能量。電池發(fā)展的主要驅(qū)動力來自便攜裝置(移動電話,膝上電腦,攝錄像機,MP3播放機)的發(fā)展。
本文概述充電方法和現(xiàn)代電池技術,以便更好地了解便攜裝置所用的電池。這包括鎳鎘(NiCd)、鎳氫(NiMH)和鋰離子(Li+)電池化學性質(zhì)的描述。本文也描述了單節(jié)鋰離子和鋰離子聚合物電池的保護器件。
電池定義
電池稱之為能量儲存系統(tǒng),這也包括續(xù)流和時鐘源。從現(xiàn)代技術的角度看,電池通常是產(chǎn)生電能的自儲化學系統(tǒng)的便攜裝置。
一次性電池(稱之為不可充電或初級電池)從恒定變化電池的化學反應產(chǎn)生電能。一次性電池的放電引起電池化學成分的永久性和不可逆變化。反之,可充電電池稱之為二次電池,二次電池由充電器充電而在應用中放電。因此,二次電池可以多次產(chǎn)生能量和多次儲存能量。
充電或放電電流(安培)通常表示為額定容量的倍數(shù)(稱之為C率)。例如,額定為1安培一小時(1Ah)的電池,C/10放電電流為1Ah/10=100mA。電池的額定容量(Ah或mAh)是在特定條件下完全充電時所能儲存(產(chǎn)生)的電量。因此,電池的總能量是容量乘電壓,其量度為瓦特一小時。
電池性能測試
電池的化學成分和設計一起限定電池所能提供的電流。若沒有限制性能的實際因素,電池可產(chǎn)生無窮大的電流。限制電池性能的主要因素是化學成分的反應率、電池設計和發(fā)生反應的區(qū)域。某些電池具有產(chǎn)生大電流的能力。例如,鎳鎘電池所產(chǎn)生的電流大到足以熔化金屬和引起火災。其他電池只能產(chǎn)生弱電流。
電流中所有化學和機械因素的凈效應可表示為單一數(shù)學因數(shù)一等效內(nèi)阻。降低內(nèi)阻可得到較大的電流。
沒有一個電池能永久地儲存能量。不可避免地,電池化學反應能力逐漸下降導致電池儲存電荷減少。電池容量和重量(或尺寸)之比稱之為電池的存儲密度。在給定尺寸和重量的電池中,高存儲密度意味著可儲存更多能量。
若一次性和二次電池都能達到同一目的,為什么總是不選擇二次電池呢?這是因為二次電池有下列缺點:
電池充電
一個新的可充電電池或電池組(一個電池組中有幾個電池)不能保證完全充滿電。事實上它們很可能幾乎被放電。因此,第一件要做的事情是根據(jù)制造商提供的化學成分相關指南,對電池/電池組進行充電。
每次充電操作根據(jù)電池的化學成分依序加電壓和電流。因此,充電器和充電算法滿足電池化學成分的不同要求。電池充電經(jīng)常遇到的術語是:用于NiCl 和NiMH電池的恒流(CC)和用于鋰離子和鋰聚合物電池的恒流/恒壓(CC/CV)(見圖1-6)。












