鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰電池誰更更耐過充過放呢？
來源：寶鄂實業(yè)
2021-07-19 14:05
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鎳鎘電池：理論循環(huán)次數(shù)1000次以上，內阻很小可以多達10C甚至更多放電。不怕過充，過放，但是極其不能承受不放完就充電，如果淺度放電質量不好的只要1-2次，就能報銷。該類電池自放電小。
鎳氫電池：理論循環(huán)次數(shù)1000次以上，內阻相比較鎳鎘較大，不能高效率大電流放電。過充相比鎳鎘放熱較大，但耐受力比鋰電池好得多，過放電對電池有一定損害但是還可以接受，只具有較弱的記憶效應，因此可以不放完就充電。該類電池自放電大。
鋰電池：理論循環(huán)次數(shù)300次以上，內阻小，能高效率大電流放電但是除非動力電池，都不能超過2C放電。很怕過充否則容易失火，過放電對電池有損害較大，基本沒有記憶效應，因此可以不放完就充電。鋰電池不是很污染環(huán)境但是可以造成土壤鹽堿化（氫氧化鋰），由于鋰離子活性太強（堿金屬）鋰電池不能高溫工作否則爆炸燃燒，但是固體鋰電池工作溫度可以較寬不過安全溫度范圍還是比不上前兩者。
鎳鎘電池（Nickel-cadmium battery，通常簡稱NiCd，讀作"nye-cad"）是一種流行的蓄電池。這種電池以氫氧化鎳（NiOH）及金屬鎘（Cd）作為產生電能的化學品。
對比其他種類的蓄電池，鎳鎘電池的優(yōu)勢是：可以較小重量儲存一定數(shù)量的能量、充電效率很高、放電時終端電壓變化不大，內阻小及對充電環(huán)境要求不高。
鎳鎘電池的缺點則是記憶效應及鎘的重金屬污染。
須注意的是NiCad這簡稱是SAFT CorporaTIon 的注冊商標，原不應被視作一般鎳鎘電池的簡稱。
鎳氫電池（NiMH）是由鎳鎘電池（NiCd）改良而來的。它以相同的價格提供比鎳鎘電池更高的電容量、比較不明顯的記憶效應、以及比較低的環(huán)境污染(不含鎘-Cd)。它被稱為是最環(huán)保的電池。但是與鋰離子電池比較時，卻有比較高的記憶效應，以及較高的自我放電反應。鎳氫電池適用于高耗電產品，例如數(shù)碼相機，而對于一些需要高放電速率的設備來說，鎳鎘電池會更好一些。
充電
當快速充電時，可以透過充電器內的微電腦去避免電池過充的情況產生?，F(xiàn)今的鎳氫電池含有一種催化劑，可以及時的解除因為過充所造成的危險。
2H2 + O2 --催化劑--> 2H2O
但是這個反應只有從過充開始的時間算起的 C ÷ 10 小時內有效（C = 電池標示的容量）。當充電程序開始后，電池的溫度會上升的很明顯，有些急速充電器（低于1小時）內含風扇來避免電池過熱。
有的廠商認為：使用一些簡單的恒流（且電流要?。┏潆娖鳎还苡袥]有計時器，都可以安全地為鎳氫電池充電，允許的長時間充電電流為 C/10h （電池的標稱電量除以10小時）。實際上，一些造價低廉的無線電話基地臺和最便宜的電池充電器正是這樣工作的。盡管這可能是安全的，但對電池的壽命可能會有不良影響。根據(jù)松下公司（Panasonic）的《鎳氫電池充電指南》（鏈接在頁面底部），長期使用涓流方式（以很小的電流長時間充電）充電有可能導致電池損壞；為了防止損傷電池，涓流充電的電流應限制在 0.033×C每小時 到 0.05×C每小時 之間，最長充電時間為20小時。
對于鎳氫電池的長期保養(yǎng)來說，使用低頻脈沖-大電流的的充電方式要比使用涓流充電方式更能保持好電池狀態(tài)。
新買回來的，或者是長時間未使用的鎳氫電池，需要一段“激活”時間來回復電池電量。因此，一些新的鎳氫電池需要經過幾次充電-放電循環(huán)才能達到它們的標稱電量。
放電
在電池的使用過程中，也必須小心。對于串聯(lián)在一起的幾顆電池（比如數(shù)碼相機中4顆AA電池的通常排列方式），要避免電池完全耗盡電能，進而發(fā)生“反向充電”（Reverse charging）。這會對電池產生不可挽回的損害。不過，通常這些設備（比如之前提到的數(shù)碼相機）能夠檢測串聯(lián)電池的放電電壓，當它下降到一定程度時，便自動關閉，以保護電池。
單顆電池并不會有以上的危險，只會一直放電，直到電壓為0。這不會對電池造成損害，實際上，周期性地將電放完然后再充滿有利于保持電池的容量與質量。
鎳氫電池具有較高的自放電效應，約為每個月30%或更多。這要比鎳鎘電池每月20%的自放電速率高。電池充得越滿，自放電速率就越高；當電量下降到一定程度時，自放電速率又會稍微下降。電池存放處的溫度對自放電速率有十分大的影響。正因如此，長時間不用的鎳氫電池最好是充到40%的“半滿”狀態(tài)。
低自放電效應的鎳氫電池在2005年推出市面，生產商宣稱在20℃室溫存放一年后仍可保存70至85%電量，而且可以以一般的鎳氫電池充電機進行充電。某些低自放電效應的鎳氫電池在低溫下有比鹼性電池及鋰離子電池更佳的放電特性。
其他
普通5號充電電池（AA）的電壓為1.2V，容量在1100 mAh（3960 C）到2700 mAh （9720 C）之間。實際的容量一般都會低一點，并且與放電的速率有一定關系。鎳氫電池中也含有堿性電解液。一般鎳氫電池的能量密度約為 60 W·h/kg（220 kJ/kg），以體積計則為 100 W·h/L（360 MJ/m³）。
化學
鎳氫電池中的“金屬”部分實際上是金屬互化物。許多種類的金屬互化物都已被運用在鎳氫電池的制造上，它們主要分為兩大類。最常見的是AB5一類，A是稀土元素的混合物（或者）再加上鈦（TI）；B則是鎳（Ni）、鈷（Co）、錳（Mn），（或者）還有鋁（Al）。而一些高容量電池的“含多種成分”的電極則主要由AB2構成，這里的A則是鈦（TI）或者釩（V），B則是鋯（Zr）或鎳（Ni），再加上一些鉻（Cr）、鈷（Co）、鐵（Fe）和（或）錳（Mn）。
所有這些化合物扮演的都是相同的角色：可逆地形成金屬氫化物。電池充電時，氫氧化鉀（KOH）電解液中的氫離子（H+）會被釋放出來，由這些化合物將它吸收，避免形成氫氣（H2），以保持電池內部的壓力和體積。當電池放電時，這些氫離子便會經由相反的過程而回到原來的地方。
鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材料、使用非水電解質溶液的電池。鋰電池的發(fā)明者是愛迪生。
由于鋰金屬的化學特性非?；顫姡沟娩嚱饘俚募庸?、保存、使用，對環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應用。
隨著二十世紀微電子技術的發(fā)展，小型化的設備日益增多，對電源提出了很高的要求。鋰電池隨之進入了大規(guī)模的實用階段。
最早得以應用于心臟起搏器中。由于鋰電池的自放電率極低，放電電壓平緩。使得起植入人體的搏器能夠長期運作而不用重新充電。
鋰電池一般有高于3.0伏的標稱電壓，更適合作集成電路電源。二氧化錳電池，就廣泛用于計算機，計算器，照相機、手表中。
為了開發(fā)出性能更優(yōu)異的品種，人們對各種材料進行了研究。從而制造出前所未有的產品。比如，鋰二氧化硫電池和鋰亞硫酰氯電池就非常有特點。它們的正極活性物質同時也是電解液的溶劑。這種結構只有在非水溶液的電化學體系才會出現(xiàn)。所以，鋰電池的研究，也促進了非水體系電化學理論的發(fā)展。除了使用各種非水溶劑外，人們還進行了聚合物薄膜電池的研究。
1992年Sony成功開發(fā)鋰離子電池。它的實用化，使人們的移動電話、筆記本電腦等便攜式電子設備重量和體積大大減小。使用時間大大延長。由于鋰離子電池中不含有重金屬鎘，與鎳鎘電池相比，大大減少了對環(huán)境的污染。
發(fā)展現(xiàn)況
現(xiàn)在3C產業(yè)常提到的鋰電池其實是鋰鈷電池，廣義的鋰電池是指鋰離子電池，還包括鋰錳、鋰鎳和磷酸鋰鐵，或稱LFP（Lithium Ferrous Phosphate）等，這些電池都是以正極材料來定義，不管哪種電池的負極材料都是碳。
鋰電池產業(yè)發(fā)展20多年來一直集中在3C產業(yè)為主，鮮少應用在市場經濟規(guī)模更大的儲能和動力電池（瞬間需要較大電流）市場，這市場涵蓋純電動車、油電混合車、中大型UPS、太陽能用中、大型儲能電池、電動手工具、電動摩托車、電動自行車、航太設備與飛機用電池等領域。
主要原因之一是過去鋰電池采用的鋰鈷正極材料（LiCoO2，就是現(xiàn)在最常見的鋰電池），無法應用在需要大電流、高電壓、高扭力以及要耐受穿刺、沖撞和高溫、低溫等條件等特殊環(huán)境，更重要的是，因無法滿足人們對安全的絕對要求而飽受詬病。
同時，鋰鈷電池也無法達到快速充電與完全避免二次污染等目的，而且，一定要設計保護電路以防止過度充電或過度放電，否則就會造成爆炸等危險，甚至出現(xiàn)如Sony電池爆炸導致全球品牌NB業(yè)者投下巨資回收的情況。
另外，鈷的價格愈來愈高昂，全球鈷元素最大生產國剛果，戰(zhàn)亂紛擾多，導致鈷元素價格不斷升高。
這20年來，各國產學界早已投入無數(shù)的研發(fā)人力與資源，不斷尋找能夠取代或解決LiCoO2問題的新材料，因為，據(jù)統(tǒng)計，全球動力與儲能電池市場的經濟規(guī)模總量每年高達500億美元，遠大于鋰鈷電池每年55~60億美元的胃納量。
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