培训体系电池基础知识培训.docx
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培训体系电池基础知识培训
（培训体系）电池基础知识培训
电池基本原理
1、什么是电池？
电池是壹种能源。
当它的俩极（即正负极）连接于用电器上时，它的储存化学能于电池中直接转化成电能。
电池可视为壹个电化能转换系统，类似于内部燃烧引擎。
内部燃烧引擎将化学能转换成机械能,为能达到转换的目的必须有俩种物质的存于:
燃料和氧气.壹只加伏电池也需要俩种物质进行转换,分别有不同成分的电化学活性极完成,俩种电极浸泡于电解液中,电解液于其中起传导作用。
其中的壹个电极用金属比如钴酸锂，于电解液中形成正极；另壹极由电子转导化合物组成，如二氧化锰、银氧、碳素粉等于电解液中形成负极。
电化学系统不同，会形成不同的电池电压，壹般于1.2-4V之间。
当电池连接到壹外部载体时，电能从该系统中输出，直到将储存的化学能全部转换为止。
2、壹次电池和充电电池有什么区别？
电池内部的电化学性决定了该类型的电池是否可充。
根据它们的电化学成分和电极的结构可知，真正的可充电电池的内部结构之间所发生的反应是可逆的。
理论上，这种可逆性是不会受循环次数的影响，既然充放电会于电极的体积和结构上引起可逆的变化，那麽可充电电池的内部设计必须支持这种变化，然而壹次电池仅做壹次放电，它的内部结构简单的多且不需要支持这种变化，因此，不能够将壹次电池进行充电，这种做法很危险也很不经济。
如果需要反复使用，应选择循环次数于500次左右的充电电池，这种电池可成为二次电池或蓄电池。
3、壹次电池和二次电池仍有其它的区别吗？
它们明显的区别就是能量容量和自放电率。
壹次电池能量密度远比二次电池高。
但它们的负载能力相对要小。
二次电池具有相对较高的负载能力，可充电电池Li-ion,随着近几年的发展，具有高能量容量。
不管何种壹次电池的电化学系统属于哪种，所有的壹次电池自放电率均很小。
4、可充电便携式电池的优缺点是什么？
充电电池寿命较长，可循环500次之上，虽然价格比干电池贵，但经常使用是较划算的。
充电电池的容量比同规格的碱锰电池或锌碳电池低。
另壹缺点是由于它们接近恒定的放电电压，很难预测放电何时结束。
当放电结束时，电池电压会突然降低。
假如于照相机上使用，电池突然放完电，就不得不终止。
但另壹方面可充电池能提供的容量比大部分壹次电池高。
但Li-ion电池却可被广泛地用于照相器材中，因为它容量高，能量密度大，以用随放电深度的增加而逐渐降低的放电电压。
5、充电电池是怎样实现他的能量转换？
每种电池均具有电化学转换的能力，即将储存的化学能直接转换成电能。
就二次电池（也叫蓄电池）而言（另壹术语也称充电便携式电池），于放电过程中，是将化学能转换成电能；而于充电过程中，又将电能重新转换成化学能。
这样的过程根据电化学系统不同，壹般可充放电500次之上。
Li-ion是壹种新型的可充电便携式电池。
额定电压为3.6V,放电电压会随放电的深度而逐渐衰退,不像其它充电电池壹样,于放电末,电压突然降低。
6、什么是Li-ion电池？
Li-ion是锂电池发展而来。
所以于介绍Li-ion之前，先介绍锂电池。
举例来讲，以前照相机里用的扣式电池就属于锂电池。
锂电池的正极材料是锂金属。
负极材料是碳材。
按照大家习惯上的命名规律，我们称这种电池为锂电池。
Li-ion的正极材料是氧化锂钴，负极材料是碳材。
电池通过正极产生的锂离子于负极碳材中的嵌入和迁出来实现电池的充放电过程，为了区别传统意义上的锂电池，所以人们称之为锂离子电池（Li-ionbattery）。
7、Li-ion电池的工作原理是什么？
工作原理即充放电原理。
Li-ion的正极材料是氧化钴锂，负极是碳。
当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生电，生成的锂离子经过电解液运动到负极。
而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。
同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌于负极碳层中的锂离子脱出，又运动回正极。
回正极的锂离子越多，放电容量越高。
我们通常所说的电池容量指的就是放电的容量。
于Li-ion的充放电过程中，锂离子处于从正极→负极→正极的运动状态。
Li-ion就象壹把摇椅，摇椅的俩端为电的池的俩极，而锂电离子就象运动员壹样于摇椅俩端来回奔跑。
所以，Li-ion又叫摇椅式电池。
8、Li-ion电池的主要结构是怎样的？
主要有以下几部分组成：
1）电池上下盖
2）正极—活性物质为氧化钴锂
3）隔膜—壹种特殊的复合膜
4）负极—活性物质为碳
5）有机电解液
6）电池壳（分为钢壳和铝壳俩种）
9、Li-ion电池有哪些优点？
哪些缺点？
Li-ion具有以下优点：
1）单体电池的工作电压高达3.6-3.8V;
2）比能量大。
目前能达到的实际比能量为100-115W.h/kg和240-253W.h/L（2倍于NI-Cd，1.5倍于Ni-MH），未来随着技术发展，比能量可高达150W.h/kg和400W.h/L
3）循环寿命长。
壹般均可达到500次之上，甚至10000次。
对于小电流放电的电器，电池的使用期限将倍增电器具竞争力。
4）安全性能好，无公害，无记忆效应。
作为Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素；部分工艺（如烧结式）的NI-Cd电池存于的壹大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但Li-ion根本不存于这方面的问题。
5）自放电小
室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为8%左右，大大低于NI-Cd的25-30%，Ni、MH的30-35%。
Li-ion也存于着壹定的缺点，如：
1）电池成本较高。
主要表当下LiCoO2的价格高（Co的资源较少），解质体系提纯困难。
2）不能大电流放电。
由于有机电解质体系等原因，电池内阻相对其它电类电池大，故要求较小的放电电流密度，壹般放电电流于0.5C以下，只适合于中小电流的电器使用。
3）需要保护线路控制。
A、过充保护：
电池过充将破坏正极结构而影响性能和寿命脉；同时过充电使电解液分解，内部压力过高而导致漏液等问题；故必须于4.1V-4.2V的恒压下充电；
B、过放电保护：
过放会导致活性物质的恢复困难，故也需要有保护线路控制。
C、过流保护:
当电池大电流放电时会损害电池,故须控制大电流放电
D、短路保护:
当电池正负极短路时,瞬间产生大电流放电时会损害电池,故须于
电池短路后进行保护
10、锂离子制造过程有哪些？
Li-ion的工艺技术非常严格、复杂，这里只能简单介绍壹下其中的几个主要工序。
1）配料
用专门的溶剂和粘接剂分别和粉末状的正负极活性物质混合，经高速搅拌均匀后，制成浆状的正负极物质。
2）涂膜
将制成的浆料均匀的涂覆于金属箔的表面，烘干，分别制成正负极极片。
3）装配
按正极片——隔膜——负极片——隔膜自上而下的顺序放好，经卷绕制成电池极芯，于经注入电解液、封口等工艺过程，既完成电池的装配过程，制成成品电池。
4）化成
用专用的电池充电放电设备对成品电池进行放电测试，对每壹只电池均有进行检测，箍选出合格的成品电池，待出厂。
11、锂电子的安全特效性是如何实现的？
为了确保Li-ion安全可靠的使用，专家们进行了非常严格、周密的电池安全性能设计，以达到电池安全考核指标。
1）隔膜135℃自动关断保护。
壹般采用国际先进的PE-PP-PE三层复合膜。
于电池升温达到120℃的情况下，PE复合膜俩侧的膜孔闭合，电池内阻增大，电池内部升温减缓，电池升温达到135℃时，PP膜孔闭合，电池内部断路，电池不再升温，确保电池安全可靠。
2）向电解液中加入添加剂。
于电池过充，电池电压高于4.2V的条件下,电解液添加剂中其它物质聚合,电池内阻大幅增加,电池内部形成大面积断路,电池不再升温.
3）电池盖复合结构
电池盖采用刻痕防爆球结构，电池升温时，电池内部法活化过程中所产生的部分气体膨胀，电池内压加大，压力达到壹定程度刻痕破裂、放气。
4）各种环境滥用测试
进行各项滥用实验，如外部短路、过充、针刺、冲击、焚烧等，考察电池的安全性能。
同时地电池进行温度冲击实验和振动、跌落、冲击等可靠性能实验，考察电池于实际使用环境下的性能情况。
12、锂离子的充放电特性是什么？
1、以603450-1000mAh特性资料为参考：
电流
2C
1．5C
1C
0．5C
充电时间
20-25min
30min
60min
110min
（之上2C及1.5C充电时对电池有损害）
2、常温下放电率（放电到2.75V）
电流
3C
2C
1C
0．5C
0．2C
放电率
90%
98%
100%
99%
101%
（之上3C、2CT放电时对电池有损害）
3、循环寿命：
恒流恒压，1C充放电500次之上。
500次循环后容量剩余率于60%之上。
4、内阻：
500次循环中内阻平均（以20只电池计算）内阻上升15mΩ左右。
5、不同温度的相同倍率1C和0.5C放电特性：
放电倍率
温度
1C
0．5C
0．2C
-20
32%
85%
92%
-10
78%
89%
96%
0
93%
98%
97%
25
101%
102%
102%
60
100%
100%
100%
6、储存性能
储存条件
储存结果
储存前容量（mAh）
储存后容量（mAh）
自放电（%）
储存前内阻（mΩ）
储存后内阻（mΩ）
100％充电后，25℃储存28天
1056
1012
4.1
45
53
100％充电后，60℃储存7天
1065
959
10
45
56
13、什么是充电限制电压？
额定容量？
额定电压？
终止电压？
a）充电限制电压——按生产厂家规定，电池由恒流充电转入恒压充电时的电压值。
壹般为4.2V.
b）额定容量——生产厂家标明的电池容量，指电池于环境温度为20℃±5℃条件下，以.0.2C放电至终止电压时所应提供的容量，单位为mAh（毫安小时）或Ah（安培小时）。
c）标称电压——用以表示电池电压的近似值。
壹般为3.6V.
d）终止电压——规定放电终止时电池的负载电压，其值为n*2.75V（锂离子单体电池的串联只数用“n”表示）。
14、为什么恒压充电电流会逐渐减少？
因为恒流过程终止时，电池内部的电化学极化仍然保持于整个恒流中相同的水平，恒压过程中，于恒定电场作用下，内部Li+的浓差极化于逐步消除，离子的迁移数和速度表现为电流的逐渐减少。
15、什么是电池的容量？
电池的容量有额定容量和实际容量之分。
电池的额定容量是指设计和制造电池时规定或保证电池于壹定的放电条件下，应该放出最低限度的电量。
Li-ion规定电池于常温、恒流（1C）恒压（4.2V）控制的条件下充电3h，再以0.2C放电至2.75V时所放出的电量为其额定容量。
电池的实际容量是指电池于壹定的放电条件下所放出的实际电量，主要受放电倍率和温度的影响（故严格来讲，电池容量应指明充放电条件）。
容量常见单位有：
mAh、Ah（1Ah=1000mAh）。
16、什么是电池的内阻？
指电池于工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。
有欧姆内阻和极化内阻俩部分组成。
电池内阻值大，会导致电池放电工作电压降低，放电时间缩短。
内阻大小主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等工艺的影响。
是衡量电池性能的壹个重要参数。
注：
壹般以充电态内阻为标准。
测量电池的内阻需用专用内阻仪测量，而不能用万用表欧姆档测量。
17、什么是开路电压？
指电池于非工作状态下即电路中无电流流过时，电池正负极之间的电势差。
壹般情况下，Li-ion充满电后开路电压为4.1—4.2V左右，放电后开路电压为3..0V左右。
通过电池的开路电压，能够判断电池的荷电状态。
18、什么是工作电压？
工作电压又称端电压，是指电池于工作状态下即电路中有电流流过时电池正负极之间的电势差。
于电池放电工作状态下，当电流流过电池内部时，不需克服电池的内阻所造成的阻力，故工作电压总是低于开路电压，充电时则和之相反。
Li-ion的放电工作电压于3.6V左右。
19、什么是放电平台？
放电平台是恒压充到电压为4.2V且充电电流小于0.01C时停止充电，搁置10分钟，于任何倍率的放电电流下放电至3.6V时的放电时间。
是衡量电池性能的壹项重要标准。
20、什么是（充放电）倍率？
时率？
指电池于规定的时间内放出其额定容量时所需要的电流值，它于数值上等于电池额定容量的倍数，通常以字母C表示。
如电池的标称额定容量为600mAh，则600mAh为1C（1倍率），300mAh则为0..5C，6A（6000mAh）为10C，以次类推。
时率又称小时率，是指电池以壹定的电流放完其额定容量所需要的小时数。
如电池的额定容量为600mAh，以600mAh的电流放完其额定容量需1小时，故称600mAh的电流为1小时率，以次类推。
21、什么是自放电率？
又称荷电保持能力，是指电池于开路状态下，电池所储存的电量于壹定的条件下的保持能力。
主要受电池的制造工艺、材料、储存条件等因素的影响。
是衡量电池的重要参数。
注：
电池100％充满电开路搁置后，壹定程度的自放电正常现象。
于GB标准规定Li-ion后于20±2℃条件下开路搁置28天，可允许电池有容量损失15%。
22、什么是内压？
指电池的内部气压，是密封电池于充放电过程中产生的气体所致，主要受电池的材料、制造工艺、电池结构等因素影响。
其产生原因主要是由于电池内部水分及有机溶剂分解产生的气体于电池内聚集所致。
另外高倍率的连续过充，会导致电池温度升高、电压增大，严重时对电池的性能及外观产生破坏性影响，如漏夜、鼓底、电池内阻增大、放电时间及循环寿命变短等。
Li-ion任何形式的过充均会导致电池性能受到严重破坏，甚至爆炸。
故Li-ion于充电过程中需采用恒流恒压充电方式，避免对电池产生过充。
23、为什么电池要储存壹段时间后才能包装出货？
电池的储存性能是衡量电池综合性能稳定程度的壹个重要参数。
电池经过壹定时间的储存后，允许电池的容量及内阻有壹定程度的变化。
经过了壹段时间的储存，能够让内部各成分的电化学性能稳定下来，能够了解该电池的自放电性能的大小，以保证电池的品质。
24、为什么要化成？
电池制造后，通过壹定的充放电方式将其内部正负极活性物质激活，改善电池的充放电性能及自放电、储存等综合性能的过程称为化成。
电池只有经过化成后才能体现真实性能。
25、什么是分容？
电池于制造过程中，因工艺原因使得电池的实际容量不可能完全壹致，通过壹定的充放电制度检测，且将电池按容量分类的过程称为分容。
26、什么是压降？
电池按定性充电至80％之上，测量其电池空载电压。
5W1/2W电池作为负载连接电池正负极端开关作为电池的断路，通路的装置进行串联。
打开开关后5秒内，电池电压下降不大于0.4V为合格，主要为测试电池负载性能。
27、什么是静态内阻？
即放电时电池内阻。
28、什么是动态内阻？
即充电时电池内阻。
29、什么是电池的负载能力？
当电池的正负极俩端连接于用电器上时，带动用电器工作时的输出功率，即为电池的负载能力。
30、什么是充电效率？
什么是放电效率？
充电效率是指电池于充到过程中所消耗的电能转化成电池所能储存的化学能程度的量度。
主要受电池工艺，配方及电池的工作环境温度影响，壹般环境温度越高，则充电效率越低。
放电效率是指于壹定的放电条件下放电至终点电压所放出的实际电量和电池的额定容量之比，主要受放电倍率、环境温度、内阻等因素影响，壹般情况下，放电倍率越高，则放电效率越低。
温度越低，放电效率越低。
31、目前常见的各种可充电电池之间有什么区别？
目前镍镉、镍氢、锂离子充电电池大量应用于各种便携试用电设备（如笔记本电脑、摄像机和移动电话等）中，每种充电电池均具有自己独特的化学性质。
镍镉和镍氢电池之间主要差别于于：
镍氢电池能量密度比较高。
和相同型号电池对比，镍氢电池容量是镍镉电池容量的二倍，这意味着于不为用电设备增加额外重量时，使用镍氢电池能大大延长设备工作时间。
镍氢电池另壹优点是：
大大减少了镍镉电池中存于的“记忆效应”问题，从而使得镍氢电池可更方便地使用。
镍氢电池比镍镉电池更环保，因为它内部没有有毒重金属元素。
Li-ion也已经快速成为便携设备的标准电源，Li-ion能提供和镍氢电池壹样的能量，但于重量方面则可减少大约35%，这对于象摄像机和笔计本辶类的用电设备来说是至关重要的。
Li-ion完全没有“记忆效应”和不含有毒的优点也是使它成为标准电源的重要因素。
32、Ni-Cd\Ni-MH\Li-ion各技术参数比较
电池类型
项目
镍镉充电电池
镍氢充电电池
镍离子充电电池
工作电压
1．2
1．2
3．6
重量比能量
50
65
105-140
体积比能量
150
200
300
充放电寿命
500
500
1000
自放电率（%月）
25-30
30-35
6-9
有列记忆效应
有
无
无
有无污染
有
无
无
注：
充电电池率均为1C
33、目前于使用和研究的“绿色电池“中有那些？
新型绿色电池是指近年来已经投入使用或正于研制开发的壹类高性能、无污染的电池。
目前已经有大量使用的锂离子蓄电池、金属氢化物镍蓄电池和正于推广的使用的无汞碱性锌锰电池以及正于研制的锂或锂离子朔料蓄电池、燃料电池、电化学储能超级电池的范畴。
此外，目前已有人广泛应用的里利用太阳能进行交电转换的太阳电池。
34、什么电池将会主宰市场？
随着照相机，移动和无绳电话，笔计本电脑、带图象、声音的多媒体设备于家电器中占据越来越重要的位置，和壹次电池相比较，二次电池既充电电池也大量的运用到这些领域中。
而二次充电电池将向体积小，特别是用于照相机，无绳电话，移动电话和笔计本电脑中。
36、将来仍会有哪些新便携式能量？
没有任何取代物能够象电池壹样储存且提供能量，电池将继续成为移动设备最重要的能源，既使是利用太阳能也壹样通过太阳能电池。
没有其它的能源系统角电池哪样方便。
例如，手表能够不用电池，而通过动能提供能量来取代电池，可是，如果手腕不动时，手表也就会停止工作了。
37、将来会不会有壹种电池能够全面满足人们的须求？
每种电池均有它的特别的用途，比其他电池能更好的满足特别的要求，它们各有自己的特点，有的价格便宜，有的容量高，有的比能量大，有的寿星长，有的能使用于高或低温下工作，有的无污染等，能集各类型的电池的各优点于壹身的电池是不可能得到的。
38、Li-ion铝壳和钢壳电池比较它的优点有哪些？
同型号的铝壳电池重量较钢壳轻，容量稍高。
39、电池常规标示符号。
电池的型号规格如下图所示：
XX633048A700T
⑴⑵⑶⑷⑸
（1）表示生产商
（2）表示为电池的型号规格，即：
厚6..3mm*宽3.0mm*高48mm
（3）表示外壳为铝壳电池，以区别和常规的钢壳电池。
（4）为额定容量，单位为mAh
（5）表示锂电（英文thin的第壹个字母的大写）
40、如何计算Li-ion电池的放电容量？
电池于不同温度下的放电容量均可根据该电池的放电时间（H）和放电容量（I）来计算的公式位：
C（mAh）=（mA*T（h）.例如，壹只383555/额定容量为500mAH的电池于常温下用恒流0.5C5A放电，由4..2V放电至2.75V时所持续的时间为125min，利用之上的公式算它的放电容量（C）应是：
放电电流I（250MA）*放电时间125/60（h）=520mAh,由此得出该电池的放电容量为520mAh。
41、为什么手机电池块待机时间于3天之上？
厂家于测试电池的充放电性能时，电池处于连续放电的状态，如0..5C放电至2.75V时，放电时间为120min，当消费者于使用手机的过程中，只有于播出或接进电话，才会有较大的电流（电流的大小随厂家的设计而各有不同）消耗电池的化学能。
于开机但没有使用的情况下，虽然电路中也有对电池能量的消耗，但电流相对很小，所以0..5C下120min的放电时间分批分期的使用，品质较好的电池可能会出现待机3天，甚至5天时间的情况。
二、电池块部分
42、Li-ion块有哪些器件组成？
壹般的成品锂离子电池块有塑料外壳（上下盖）、壹节Li-ion、壹块保护PCB板和壹块可恢复保险丝（polyswitch）组成，某些型号的手机电池块仍装有振动马达、Li-ion充电电路等。
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