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镍镉电池、镍氢电池、锂电池哪种更耐过充过放?

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镍镉电池:理论循环次数1000次以上,内阻很小可以多达10C甚至更多放电。不怕过充,过放,但是极其不能承受不放完

镍镉电池、镍氢电池、锂电池哪种更耐过充过放?


镍镉电池:理论循环次数1000次以上,内阻很小可以多达10C乃至更多放电。不怕过充,过放,可是极端不能承受不放完就充电,假如浅度放电质量欠好的只需1-2次,就能报销。该类电池自放电小。
镍氢电池:理论循环次数1000次以上,内阻比较较镍镉较大,不能高功率大电流放电。过充比较镍镉放热较大,但耐受力比锂电池好得多,过放电对电池有必定危害可是还可以承受,只具有较弱的回忆效应,因而可以不放完就充电。该类电池自放电大。
锂电池:理论循环次数300次以上,内阻小,能高功率大电流放电可是除非动力电池,都不能超越2C放电。很怕过充不然简略失火,过放电对电池有危害较大,根本没有回忆效应,因而可以不放完就充电。锂电池不是很污染环境可是可以构成土壤盐碱化(氢氧化锂),由于锂离子活性太强(碱金属)锂电池不能高温作业不然爆破焚烧,可是固体锂电池作业温度可以较宽不过安全温度规划仍是比不上前两者。

镍镉电池(Nickel-cadmium battery,一般简称NiCd,读作”nye-cad”)是一种盛行的蓄电池。这种电池以氢氧化镍(NiOH)及金属镉(Cd)作为发作电能的化学品。

比照其他种类的蓄电池,镍镉电池的优势是:可以较小分量贮存必定数量的能量、充电功率很高、放电时终端电压改变不大,内阻小及对充电环境要求不高。

镍镉电池的缺陷则是回忆效应及镉的重金属污染。

须留意的是NiCad这简称是SAFT CorporaTIon 的注册商标,原不该被视作一般镍镉电池的简称。

镍氢电池(NiMH)是由镍镉电池(NiCd)改然后来的。它以相同的价格供给比镍镉电池更高的电容量、比较不明显的回忆效应、以及比较低的环境污染(不含镉-Cd)。它被称为是最环保的电池。可是与锂离子电池比较时,却有比较高的回忆效应,以及较高的自我放电反响。镍氢电池适用于高耗电产品,例如数码相机,而关于一些需求高放电速率的设备来说,镍镉电池会更好一些。

充电
当快速充电时,可以透过充电器内的微电脑去避免电池过充的状况发作。如今的镍氢电池含有一种催化剂,可以及时的免除由于过充所构成的风险。

2H2 + O2 –催化剂–> 2H2O
可是这个反响只要从过充开端的时刻算起的 C ÷ 10 小时内有效(C = 电池标明的容量)。当充电程序开端后,电池的温度会上升的很明显,有些急速充电器(低于1小时)内含电扇来避免电池过热。

有的厂商以为:运用一些简略的恒流(且电流要小)充电器,不论有没有计时器,都可以安全地为镍氢电池充电,答应的长时刻充电电流为 C/10h (电池的标称电量除以10小时)。实践上,一些造价低价的无线电话基地台和最廉价的电池充电器正是这样作业的。虽然这或许是安全的,但对电池的寿数或许会有不良影响。依据松下公司(Panasonic)的《镍氢电池充电攻略》(链接在页面底部),长时刻运用涓流方法(以很小的电流长时刻充电)充电有或许导致电池损坏;为了避免危害电池,涓流充电的电流应约束在 0.033×C每小时 到 0.05×C每小时 之间,最长充电时刻为20小时。

关于镍氢电池的长时刻保养来说,运用低频脉冲-大电流的的充电方法要比运用涓流充电方法更能坚持好电池状况。

新买回来的,或许是长时刻未运用的镍氢电池,需求一段“激活”时刻来回复电池电量。因而,一些新的镍氢电池需求通过几回充电-放电循环才干到达它们的标称电量。

放电
在电池的运用进程中,也有必要当心。关于串联在一起的几颗电池(比方数码相机中4颗AA电池的一般摆放方法),要避免电池彻底耗尽电能,然后发作“反向充电”(Reverse charging)。这会对电池发作不行拯救的危害。不过,一般这些设备(比方之前说到的数码相机)可以检测串联电池的放电电压,当它下降到必定程度时,便主动封闭,以维护电池。

单颗电池并不会有以上的风险,只会一向放电,直到电压为0。这不会对电池构成危害,实践上,周期性地将电放完然后再充溢有利于坚持电池的容量与质量。

镍氢电池具有较高的自放电效应,约为每个月30%或更多。这要比镍镉电池每月20%的自放电速率高。电池充得越满,自放电速率就越高;当电量下降到必定程度时,自放电速率又会略微下降。电池寄存处的温度对自放电速率有十分大的影响。正因如此,长时刻不必的镍氢电池最好是充到40%的“半满”状况。

低自放电效应的镍氢电池在2005年推出市道,生产商声称在20℃室温寄存一年后仍可保存70至85%电量,并且可以以一般的镍氢电池充电机进行充电。某些低自放电效应的镍氢电池在低温下有比硷性电池及锂离子电池更佳的放电特性。

其他
一般5号充电电池(AA)的电压为1.2V,容量在1100 mAh(3960 C)到2700 mAh (9720 C)之间。实践的容量一般都会低一点,并且与放电的速率有必定联系。镍氢电池中也含有碱性电解液。一般镍氢电池的能量密度约为 60 W·h/kg(220 kJ/kg),以体积计则为 100 W·h/L(360 MJ/m³)。

化学
镍氢电池中的“金属”部分实践上是金属互化物。许多种类的金属互化物都已被运用在镍氢电池的制造上,它们首要分为两大类。最常见的是AB5一类,A是稀土元素的混合物(或许)再加上钛(TI);B则是镍(Ni)、钴(Co)、锰(Mn),(或许)还有铝(Al)。而一些高容量电池的“含多种成分”的电极则首要由AB2构成,这儿的A则是钛(TI)或许钒(V),B则是锆(Zr)或镍(Ni),再加上一些铬(Cr)、钴(Co)、铁(Fe)和(或)锰(Mn)。

所有这些化合物扮演的都是相同的人物:可逆地构成金属氢化物。电池充电时,氢氧化钾(KOH)电解液中的氢离子(H+)会被释放出来,由这些化合物将它吸收,避免构成氢气(H2),以坚持电池内部的压力和体积。当电池放电时,这些氢离子便会经由相反的进程而回到本来的当地。

锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极资料、运用非水电解质溶液的电池。锂电池的发明者是爱迪生。

由于锂金属的化学特性十分生动,使得锂金属的加工、保存、运用,对环境要求十分高。所以,锂电池长时刻没有得到运用。

跟着二十世纪微电子技能的开展,小型化的设备日益增多,对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规划的实用阶段。

最早得以运用于心脏起搏器中。由于锂电池的自放电率极低,放电电压陡峭。使得起植入人体的搏器可以长时刻运作而不必从头充电。

锂电池一般有高于3.0伏的标称电压,更适合作集成电路电源。二氧化锰电池,就广泛用于计算机,计算器,照相机、手表中。

为了开宣布功能更优异的种类,人们对各种资料进行了研讨。然后制造出史无前例的产品。比方,锂二氧化硫电池和锂亚硫酰氯电池就十分有特色。它们的正极活性物质一起也是电解液的溶剂。这种结构只要在非水溶液的电化学系统才会呈现。所以,锂电池的研讨,也促进了非水系统电化学理论的开展。除了运用各种非水溶剂外,人们还进行了聚合物薄膜电池的研讨。

1992年Sony成功开发锂离子电池。它的实用化,使人们的移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备分量和体积大大减小。运用时刻大大延伸。由于锂离子电池中不含有重金属镉,与镍镉电池比较,大大减少了对环境的污染。
开展现况
现在3C工业常说到的锂电池其实是锂钴电池,广义的锂电池是指锂离子电池,还包含锂锰、锂镍和磷酸锂铁,或称LFP(Lithium Ferrous Phosphate)等,这些电池都是以正极资料来界说,不论哪种电池的负极资料都是碳。

锂电池工业开展20多年来一向会集在3C工业为主,鲜少运用在商场经济规划更大的储能和动力电池(瞬间需求较大电流)商场,这商场包含纯电动车、油电混合车、中大型UPS、太阳能用中、大型储能电池、电动手东西、电动摩托车、电动自行车、航太设备与飞机用电池等范畴。

首要原因之一是曩昔锂电池选用的锂钴正极资料(LiCoO2,便是现在最常见的锂电池),无法运用在需求大电流、高电压、高扭力以及要耐受穿刺、抵触和高温、低温等条件等特别环境,更重要的是,因无法满意人们对安全的肯定要求而饱尝诟病。

一起,锂钴电池也无法到达快速充电与彻底避免二次污染等意图,并且,必定要规划维护电路以避免过度充电或过度放电,不然就会构成爆破等风险,乃至呈现如Sony电池爆破导致全球品牌NB业者投下巨资收回的状况。

别的,钴的价格愈来愈昂扬,全球钴元素最大生产国刚果,战乱纷扰多,导致钴元素价格不断升高。

这20年来,各国产学界早已投入许多的研制人力与资源,不断寻觅可以替代或处理LiCoO2问题的新资料,由于,据统计,全球动力与储能电池商场的经济规划总量每年高达500亿美元,远大于锂钴电池每年55~60亿美元的胃纳量。

各种锂离子电池的好坏
全球相关业者的首要开展会集在“LiNiO2”(锂镍电池)、“LiNi0.8Co0.2O2”(锂镍钴电池)、“LiMn2O4”(锂锰电池)、“”(锂镍钴锰电池)和LFP(磷酸锂铁电池)。不过,对以中、大容量与中、高功率为主的动力和储能电池来说,正极资料的本钱、放电功率、高温功能、安全性十分重要,上述资料并非皆能满意这些要求。

锂镍电池的本钱较低且电容量较高,不过,制造进程困难且资料功能的一致性和再现性差,最严峻的是仍然有安全性问题。

锂镍钴电池是锂镍电池和锂钴电池的固溶体(综合体),兼具锂镍和锂钴的长处,一度被工业界以为是最有或许替代锂钴电池的新正极资料,可是,循环寿数差、安全性仍是无法有更大打破。

锂锰电池的本钱低且安全性比锂钴好许多,但循环寿数欠佳,且高温环境的循环寿数更差,高温时乃至会呈现锰离子溶出的现象,高温构成自放电严峻,致使储能特性差。

磷酸锂铁电池则一起具有锂钴、锂镍和锂锰的首要长处,但不含钴等宝贵元素,质料价格低且磷、锂、铁存在于地球的资源含量丰厚,不会有供料问题,并且,作业电压适中(3.2V)、电容量大(170mAh/g)、高放电功率、可快速充电且循环寿数长,在高温与高热环境下的稳定性高,是现在工业界以为较契合环保、安全和高功能要求要求的锂离子电池。有关LiMPO4, LiFePO4, LFP, 磷酸亚铁锂, 锂铁磷, 磷酸铁锂, 磷酸锂铁 等资讯可参看(http://zh.wikipedia.org/w/index.php?TItle=%E7%A3%B7%E9%85%B8%E9%8B%B0%E9%90%B5&variant=zh-tw#LiMPO4.E7.B0.A1.E4.BB.8B)

不过,磷酸锂铁LFP电池的正极资料一向有专利问题存在,现在首要的3种技能和化合物分别由全球3家业者把握,包含源自美国德州大学的LiFePO4,以及别的两种Nanophosphate和NanoCocystallineOlivine(NCO)。

从2006年7月至今,包含投入动力贮存设备的Deeya Energy,开展薄膜锂电池的Infinite Power Solution,看好新代代锂离子电池─磷酸锂铁电池工业(LFP,Lithium Ferrous Phosphate)的美国A123 Systems、台湾Aleees和加拿大Phostech Lithium等业者,快速从全球创投和其他资金来源募来超越3亿美元的资金。

锂钴电池的粉体因钴元素价格不断上涨,现在已从原先的每公斤40美元提价到60~70美元。磷酸锂铁粉体依质量好坏,每公斤价格在30~60美元。

电池的理论充电时刻
电池的理论充电时刻=电池的电量除以充电器的输出电流。

例如:以一块电量为800mAH的电池为例,充电器的输出电流为500mA那么充电时刻就等于800mAH/500mA=1.6小时,当充电器显现充电完成后,最好还要给电池大约半个小时左右的补电时刻。
新锂电池
“德国研制新锂电池 可望打破电动车开展瓶颈” 德国轿车历来以巩固、速度快,可是高耗油而出名;但德国东萨克森区域一家公司,现在已研宣布一种新的锂电池薄膜,可望打破电动车开展妨碍,可以让电动车变得大众化。

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