怎样设计高功率碱性电池方案.docx

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怎样设计高功率碱性电池方案

怎样设计高功率碱性电池方案

笔者：

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工具/原料3

什么是碱性电池3

碱性电池结构4

具体结构及其组成材料4

正极4

负极5

电解液5

隔膜与密封圈5

碱性电池参数6

碱性电池包括以下三个方面的参数6

规格参数6

性能参数：

6

重金属含量参数6

检测方法/说明7

方法一万用表准确测量干电池电压7

方法二使用负载测量8

掌握检测技巧优势9

爆炸原因分析9

原因一假冒伪劣9

原因二混搭使用10

原因三电路短路10

电池爆炸采取措施10

怎样设计高功率碱性电池方案11

强光手电筒电池要求11

电池应用方案12

电池电量，精确掌握电池的剩余电量便可以确定设备还能正常工作多长时间，决定是否需要充电或者携带备用电池，这样就不会耽误工作生活,下面笔者结合生活工作介绍两种常用的两种方法来检测干电池电量，希望能得到共勉；

工具/原料

碱性电池

强光手电筒电池

什么是碱性电池

碱性电池亦称为碱性干电池、碱性锌锰电池、碱锰电池，是锌锰电池系列中性能最优的品种。

适用于需放电量大及长时间使用。

电池内阻较低，因此产生之电流较一般锰电池为大，而环保型含汞量只有0.025%，无须回收。

碱性电池结构

碱性电池是以其碱性电解液而得名的，与所有干电池一样，碱性电池的结构主要由正极、负极、电解液组成，比较常见的碱性电池形状是圆筒形的。

具体结构及其组成材料

该种电池的具体结构及其组成材料如下：

正极

与外壳紧密接触的是用电解二氧化锰、石墨和碳黑压制成的正极环，外壳是一个带有正极帽的镀镍钢壳，该钢壳兼作正极集流体；

负极

采用粉状锌粒制成膏剂，处于电池的中间，其内插有一要黄铜集电体，集电体与负极底部相连；

电解液

为糊状KOH电解质，与负极混和制作成膏状；

隔膜与密封圈

在电池内部，正负极间用隔膜隔开，钢壳处则有尼龙或者聚丙烯密封圈与外部隔开。

碱性电池的结构从外到内依次有：

密封圈、钢壳（兼作正极集流体）、正极、隔膜、负极、电解液、铜管（兼作负极集电体）等。

另外有一种纽扣状的碱性电池，常被称为AG电池，属于纽扣电池的一个类型。

制成各种形状的碱性电池结构是一样的，据此定义：

碱性电池是以锌为负极，二氧化锰为正极，氢氧化钾溶液为电解液的原电池，简称碱锰电池。

碱性电池参数

碱性电池包括以下三个方面的参数

规格参数

即表现出来的外形尺寸，以mm为单位。

碱性电池是圆柱形电池，以直径和高度来表示外形尺寸。

在IEC规定中，7号aa碱性电池尺寸为10.5*44.5mm（直径*高度）；5号aaa碱性电池尺寸为14.5*50.5mm（直径*高度）；依此类推，C型（即1号）电池为26.2*50.0mm；D型（即2号）电池为34.2*61.5mm。

性能参数：

1、电压：

开路电压即空载电压一般应在1.6V左右，高的可达到1.725V，标称电压为1.5V；

2、放电容量：

通常，碱性电池以典型的放电制度下的放电时间来表示。

如，5号碱性电池可达6个小时，小电流（相当于10Ω）放电，容量大约为1800~2000mAh之间；7号碱性电池可达2.5~3小时，小电流放电容量大约为800~1200mAh之间。

这种容量规定是以电压值为基础的，在满电的情况下，碱性电池的终止电压为0.9V。

重金属含量参数

IEC对此有严格的规定：

镉<0.002%,汞<0.0005%。

在上述参数中，性能参数是最主要的，而放电容量/时间是核心参数，是决定电池价格的关键因素。

检测方法/说明

方法一万用表准确测量干电池电压

万用表也可以准确测量干电池的电压，通过测量干电池电压的高低，对电量进行判断，干电池有碱性电池和碳性电池。

如果测量电压不小于干电池的标注电压时，说明干电池的电量是充足的；小于干电池的标注电压越多，说明干电池亏电越多，由于型号的不同干电池的检测结果会受到影响，但是对单节干电池来说，只要使用是普通指针式万能表，将万能表选最大电流档（0.5A-1A），负表笔接电池负极，正表笔在电池正极上迅速碰一下，注意观察表针运动（短路电流）情况，便知道电池还剩多少电量了。

方法二使用负载测量

选定一个适当的负载电阻并联在电池的正负极间，因为电池电压跟剩余电量存在某种已知关系，所以根据电池的容量及用途,再测量电阻两端电压，看此时电池在带负荷时电压较空载时下降程度，就可以判断电池的电量；不过前提条件是不施加任何负载的情况下，加负载后，电池电压会因为内部阻抗引起压降失真，并随随时间的推移以不同速率逐渐降低，并且在去除负载后逐渐身高。

因此如果施加负载的话，会影响干电池电量的检测结果。

掌握检测技巧优势

了解了干电池电量的检测，就能够随时知道电池所剩电量，工作时间，并且据此调节应用，给工作生活无疑提供了很大的便利

爆炸原因分析

原因一假冒伪劣

假冒伪劣电池原材料以次充好，内部物质复杂，导致电池内部压力过大，容易冲破电池正极的塑料圈而发生爆炸。

原因二混搭使用

干电池主要分为碳性电池和碱性电池两种，如果两种不同电池混搭，或者是不同电压的电池混搭，就会因为电池放电性能不同，造成电池内部高温，产生气体后爆炸。

原因三电路短路

电路短路、高温气候等因素也有可能导致电池发生爆炸。

电池爆炸采取措施

电池爆炸，迸射出的很强的腐蚀性强碱性溶液，这种溶液一旦接触到皮肤，就会迅速破坏细胞组织，而造成严重的灼伤，如果此时处理不当，可能会导致皮肤腐蚀面积加大加深，导致伤情的进一步恶化。

为了防止皮肤被腐蚀性很强的碱性溶液灼伤时，我们应该马上用大量清水冲洗，这样，既能够稀释碱溶液，减轻伤害，又不会加重损伤已经被灼伤的皮肤。

温馨提醒：

千万不能用食醋来冲洗，因为我们家里吃的这种食醋酸性程度比较高，当我们再用这种酸性很强的醋来中和灼伤在我们皮肤上的碱性溶液，其结果往往适得其反，只会加重皮肤的服饰和损伤，根本起不到中和保护的效果，因此不可取。

当然用牛奶冲洗也是不正确的，因为牛奶它不能够中和碱性电池溶液当中的碱离子，对碱性溶液起不到任何抵御的作用，因此用牛奶冲洗只是做无用功。

所以在干电池方便我们的同时，一定要正确使用，否则它会随时成为一颗隐形炸弹。

怎样设计高功率碱性电池方案

通常来讲，碱性干电池的大电流放电性能远远高于普通碳性电池，但是碱性干电池对于镍氢、锂离子等二次电池来说其大电流放电性能又远远落后，在某些高功率的用电器具中的使用时间偏短，不能满足要求。

为此，我们通过材料和工艺的优化，针对性的开发出了高功率型碱性干电池—D9系列，以满足这部分需求。

强光手电筒电池要求

该款型号的LED强光手电筒采用两节5号干电池供电，LED的功率为2W，电池电压下降到2V时即不能驱动LED，客户希望装两节干电池供电可以连续工作1小时以上，目前客户使用的普通碱性干电池只能连续工作40分钟，达不到客户要求。

电池应用方案

根据该产品的功率，大致可以计算出该产品的工作电流在1000mA左右，对于干电池来说属于高功率范畴，普通碱性干电池在这个电流条件下能够提供的容量非常有限，是无法满足工作1小时的要求的，因此我们选用了我司的D9高功率型LR6电池给客户测试，经过实物测试，我司的D9电池在该产品上工作时间达到了67分钟，满足了客户要求。