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1、铝壳锂电池基础知识1.什么叫电池？电池（Batteries）是一种能量转化与储存的装置，它通过反应将化学能或物理能转化为电能。 电池即一种化学电源， 它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极，两电极浸泡在能提供离子传导作用的电解质中，当连接在某一外部负载上时，能通过转换其内部的化学能来提供电能。2.镍镉电池的电化学原理是什么? 镍镉电池采用 Ni(OH)2作为正极， CdO 作为负极，碱液（主要为KOH）作为电解液，镍镉电池充电时，正极发生如下反应Ni(OH)2 + OH- NiOOH + H2O+ e 负极发生的反应：Cd(OH)2 + 2e Cd + 2OH-总反应为： 2Ni(OH
2、)2 + Cd(OH)2 2NiOOH+ Cd+ 2H2O 放电时，反应逆向进行NiOOH + H2O +Cd Ni(OH)2 + Cd(OH)2Cd + 2OH- + 2e Cd(OH)2 充电时，随着NiOOH 的增大， Ni(OH)2的减小，正极的电势逐渐上升，而随着Cd 的增多， Cd(OH)2的减小，负极的电势逐渐降低，当电池充满电时，正极、负极电位均达到一个平衡值，二者电势之差即为电池之充电电压。3.镍氢电池的电化学原理是什么？镍氢电池采用与镍镉电池相同的Ni 的氢氧化物作为正极， 储氢合金粉作为负极，碱液（主要为 KOH）作为电解液，镍氢电池充电时，正极发生反应如下：Ni(OH)
3、2e + OH- NiOOH + H2O 负极反应：M + 2H2O MH + 2OH 总反应为： Ni(OH)2 +M NiOOH+ MH 放电时，正极： NiOOH + H2O + e Ni(OH)2 + OH- 负极： MH + 2OH- M + 2H2O +2e 4.锂离子电池的电化学原理是什么？锂离子电池正极主要成分为LiCoO2，负极主要为 C。充电时正极反应： LiCoO2 Li1-xCoO2 + xLi+ + xe-负极反应： C + xLi+ + xe- CLix 电池总反应： LiCoO2 + C Li1-xCoO2 + CLix 放电时发生上述反应的逆反应。名师资料总结
4、- - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 1 页，共 7 页 - - - - - - - - - 5电池的主要结构组成是什么? 电池的主要组成部分为：正极片、负极片、隔膜、盖帽、外壳、绝缘层。6.手机锂电池由哪些部分组成及各部分的功能是什么? 手机锂电池主要由塑胶壳，上下盖，锂电芯，保护线路板(PCB)和可恢复保险丝polyswitch 组成，有的厂家还配置了NTC 识别电阻或震动马达或充电电路等元件。各部分功能如下：锂电芯：提供可充放电源。保护线路板：防止电池过充、过放、短路。可恢复保险丝
5、 (PTC): 正温度系数热敏电阻起到高温保护作用，同时又是保护线路板失效后的二重保护。可恢复保险丝 (NTC): 负热敏电阻 ,感应电池内部温度，起到低温保护作用。识别电阻：识别原装电池，非原装电池不能使用。7. 二次电池性能主要包括哪些方面? 主要包括电压、 内阻、容量、内压、自放电率、 循环寿命、 密封性能、 安全性能、储存性能、外观等，其它还有过充、过放、可焊性、耐腐蚀性等。8. 电池的可靠性测试项目有哪些？1. 循环寿命2. 不同倍率放电特性3. 不同温度放电特性4. 充电特性5. 自放电特性6. 不同温度自放电特性7. 存贮特性8. 过放电特性9. 不同温度内阻特性10. 高温测试
6、11. 温度循环测试12. 跌落测试13. 振动测试14. 容量分布测试15. 内阻分布测试16. 静态放电测试 ESD 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 2 页，共 7 页 - - - - - - - - - 9. 电池的安全性测试项目有哪些? 1. 内部短路测试2. 持续充电测试3. 过充电4. 大电流充电5. 强迫放电6. 坠落测试7. 从高处坠落测试8. 穿透实验9. 平面压碎实验10. 切割实验11. 低气压内搁置测试12. 热虐实验13. 浸水实验14. 灼
7、烧实验15. 高压实验16. 烘烤实验17. 电子炉实验10. 什么是电池的额定容量 ? 指在一定放电条件下 ,电池放电至截止电压时放出的电量。IEC 标准规定镍镉和镍氢电池在20 5环境下 ,以 0.1C 充电 16 小时后,以 0.2C放电至 1.0V 时所放出的电量为电池的额定容量,以 C5 表示; 而对于锂离子电池 ,则规定在常温 ,恒流(1C)恒压(4.2V)控制的充电条件下 ,充电 3 h,再以 0.2C 放电至2.75V 时,所放出的电量为其额定容量。电池容量的单位有Ah,mAh(1Ah=1000mAh). 11. 什么是电池的标称电压开路电压中点电压终止电压? 电池的标称电压指
8、的是在正常工作过程中表现出来的电压，镍镉镍氢电池标称电压为 1.2V；锂离子电池标称电压为3.6V。开路电压指在外电路断开时，电池两极间的电位差；终点电压指电池放电实验中，规定的结束放电的截止电压；中点电压指放到 50%容量时电池的电压，主要用来衡量大电流放电系列电池高倍率放电能力，是电池的一个重要指标。12. 电池常见的充电方式有哪几种? 镍镉和镍氢电池的充电方式为恒流充电：恒流充电 :整个充电过程个中充电电流为一定值,这种方法最常见。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第
9、 3 页，共 7 页 - - - - - - - - - 锂离子电池的充电方式：恒流恒压充电：电池首先以恒流充电CC，当电池电压升高至一定值时，电压保持不变 CV，电路中电流降至很小，最终趋于0。13. 什么是电池的标准充放电？IEC 国际标准规定的镍镉和镍氢电池的标准充放电为：首先将电池以 0.2C 放电至 1.0V/支，然后以 0.1C 充电 16 小时，搁置 1 小时后，以 0.2C 放至 1.0V/支，即为电池标准充放电。14. 什么是二次电池的自放电不同类型电池的自放电率是多少？自放电又称荷电保持能力， 它是指在开路状态下， 电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力。一般而言，自放电
10、主要受制造工艺，材料，储存条件的影响自放电是衡量电池性能的主要参数之一。一般而言， 电池储存温度越低， 自放电率也越低，但也应注意温度过低或过高均有可能造成电池损坏无法使用，BYD 常规电池要求储存温度范围为-2045。电池充满电开路搁置一段时间后，一定程度的自放电属于正常现象。IEC 标准规定镍镉及镍氢电池充满电后，在温度为205，湿度为 6520%条件下，开路搁置28 天，0.2C 放电时间分别大于3小时和 3 小时 15 分即为达标。与其它充电电池系统相比， 含有机液体电解液的锂离子电池的自放电率明显要低，在 25下大约为 10%/月。15. 什么是电池的内阻怎样测量? 电池的内阻是指电
11、池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力,一般分为交流内阻和直流内阻 ,由于充电电池内阻很小,测直流内阻时由于电极容量极化,产生极化内阻 ,故无法测出其真实值,而测其交流内阻可免除极化内阻的影响,得出真实的内值 . 交流内阻测试方法为:利用电池等效于一个有源电阻的特点,给电池一个1000HZ,50mA 的恒定电流 ,对其电压采样整流滤波等一系列处理从而精确地测量其阻值 . 16.充电态内阻与放电态内阻有何不同? 充电态内阻指电池100%充满电时的内阻 ,放 电态内阻指电池充分放电时后的内阻. 一般说来 ,放电态内阻不太稳定 ,且偏大 ,充电态内阻较小 ,阻值也较为稳定 .在电池的使用过程中 ,
12、只有充电态内阻具有实际意义,在电池使用的后期,由于电解液的枯竭以及内部化学物质活性的降低,电池内阻会有不同程度的升高. 名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 4 页，共 7 页 - - - - - - - - - 17. 什么是 IEC 标准循环寿命测试 ? IEC 规定镍镉和镍氢电池标准循环寿命测试为: 电池以 0.2C放至 1.0V/支后1. 以 0.1C充电 16 小时,再以 0.2C 放电 2 小时 30 分(一个循环 ). 2. 0.25C充电 3 小时 10 分
13、,以 0.25C放电 2 小时 20 分(2-48 个循环 ). 3. 0.25C充电 3 小时 10 分,以 0.25C放至 1.0V(第 49 循环) 4. 0.1C充电 16 小时,搁置 1 小时,0.2C 放电至 1.0V(第 50 个循环 )，对镍氢电池重复 1-4 共 500 个循环后 ,其 0.2C 放电时间应大于 3 小时；对镍镉电池重复 1-4 共 500 个循环后 ,其 0.2C 放电时间应大于 3 小时。一般采用 1C 循环寿命测试方法：即额定放电后,将电池以 1C 充电 72 分钟,采用-V=10mV/ 支控制充电终点， 1C 放电至 1.0V 后反复循环 300 次后
14、容量应在初容量的 80%以上。IEC 规定锂离子电池标准循环寿命测试为: 电池以 0.2C放至 3.0V/支后1C 恒流恒压充电到4.2V 截止电流 10mA， 搁置 1 小时， 再以 0.2C 放电至 3.0V(一个循环 ) 反复循环 500 次后容量应在初容量的80%以上18. 什么是标准荷电保持测试? IEC 规定镍镉和镍氢电池的标准荷电保持测试为: 电池以 0.2C 放至 1.0/支后，以 0.1C 充电 16 小时,在温度为 205，相对湿度为 6520%条件下储存 28 天后，再以 0.2C 放电至 1.0V,镍镉电池放电时间应不小于 3h15m,而镍氢电池应大于3 小时. 国家标
15、准规定锂电池的标准荷电保持测试为(IEC 无相关标准 ). 电池以 0.2C 放至 3.0/支后,以 1C 恒流恒压充电到 4.2V,截止电流 10mA,在温度为205下储存 28 天后，再以 0.2C 放电至 2.75V。计算放电容量，再与电池标称容量相比，应不小于初始容量的85%.。19. 环境温度对电池性能有何影响？在所有的环境因素中，温度对电池的充放电性能影响最大，在电极/电解液界面上的电化学反应与环境温度有关，电极/电解液界面被视为电池的心脏。如果温度下降，电极的反应率也下降，假设电池电压保持恒定，放电电流降低，电池的功率输出也会下降。 如果温度上升则相反， 即电池输出功率会上升，
16、温度也影响电解液的传送速度，温度上升则传输速度加快，传送温度下降，传送减慢，电池充放电性能也会受到影响。但温度太高，超过45，会破坏电池内的化学平衡，导致副反应。镍镉镍氢电池的放电效率在低温会有显著的降低（如低于-15） ，而在 -20时，碱液达到起凝固点，电池充电速度也将大大降低。在低温充电低于0时会增大电池内压并可能致时安全阀开启。 为了有效充电，环境温度范围应在15-30名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 5 页，共 7 页 - - - - - - - - - 之间
17、，一般充电效率会随温度的升高而升高，但当温度升到45以上，高温下充电电池材料的性能会退化，电池的循环寿命也将大大缩短。20. 充电的控制方法有哪些？为了防止电池过充， 需要对充电终点进行控制， 当电池充满时， 会有一些特别的信息可利用来判断充电是否达到终点。一般有以下六种方法来防止电池被过充：1。 峰值电压控制：通过检测电池的峰值电压来判断充电的终点；2。 dT/dt 控制：通过检测电池峰值温度变化率来判断充电的终点；3。 T 控制：电池充满电时温度与环境温度之差会达到最大；4。 -V 控制：当电池充满电达到一峰值电压后,电压会下降一定的值5。 计时控制：通过设置一定的充电时间来控制充电终点,
18、一般设定要充进130%标称容量所需的时间来控制; 6. TCO 控制：考虑电池的安全和特性应当避免高温(高温电池除外 )充电,因此当电池温度升高 60 时应当停止充电。21. 什么是过充电，对电池性能有何影响？过充电是指电池经一定充电过程充满电后，再继续充电的行为，对Ni-Cd 电池，过充电产生如下反应：正极： 4OH-+ 4e-2H2O + O2负极： 2Cd + O2 - 2CdO 由于在设计时， 负极容量比正极容量要高， 因此，正极产生的氧气透过隔膜纸与负极产生的镉复合。 故一般情况下， 电池的内压不会有明显升高，但如果充电电流过大，或充电时间过长，产生的氧气来不及被消耗，就可能造成内压
19、升高，电池变形，漏液，等不良现象。同时，其电性能也会显著降低。22. 什么是过放电对电池性能有何影响？电池放完内部储存的电量， 电压达到一定值后， 继续放电就会造成过放电， 通常根据放电电流来确定放电截止电压。02C-2C 放电一般设定1.0V/支,3C 以上如 5C 或 10C 放电设定为 0.8V/支,电池过放可能会给电池带来灾难性的后果,特别是大电流过放，或反复过放对电池影响更大。一般而言，过放电会使电池内压升高，正负极活性物质可逆性受到破坏，即使充电也只能部分恢复，容量也会有明显衰减。23. 不同容量的电池组合在一起使用会出现什么问题? 如果将不同容量或新旧电池混在一起使用,有可能出现
20、漏液 ,零电压等现象。这是由于充电过程中， 容量差异导致充电时有些电池被过充，有些电池未充满电， 放电时有容量高的电池未放完电，而容量低的则被过放。 如此恶性循环， 电池受到损害而漏液或低（零）电压。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 6 页，共 7 页 - - - - - - - - - 24. 每次使用完后无绳电话都应放回机座吗？按照惯例及无绳电话的设计，每次使用后都应放回机座上。这样可以激活电池，补充放掉的容量及有于自放电的容量损失。不过我们建议间或将电池完全放电，
21、以便恢复电池的初始容量及放电性能。当然如果长期不使用电话， 最好还是要将无绳电话取下来，避免电池长期被过充电。另外，由于无绳电话即使在关机后，系统仍有一小电流在放电，因此，长期不用时应拆下电池，使其置于开路，使用时再充电。25. 电池储存在什么样的条件较好？根据 IEC 标准规定，电池应在温度为20+-5，湿度为（65-+20）%的条件下储存。一般而言，电池储存温度越高，容量的剩余率越低。反之，也是一样。冰箱温度在 0-10 时储存电池的最好地方。尤其时对一次电池，而二次电池即使储存后损失了容量，但只要重新充放电几次既可恢复。26. 什么是短路对电池性能有何影响？电池外两端连接在任何导体上都会
22、造成外部短路，电池类型不同， 短路有可能带来不同严重程度的后果。如：电解液温度升，内部气压升高，等气压值如果超过电池盖帽耐压值，电池将漏液。这种情况严重损坏电池。如果安全阀失效，甚至会引起爆炸。因此切勿将电池外部短路。27. 什么是记忆效应怎样消除记忆效应？记忆效应是针对镍镉电池而言的，由于传统工艺中负极为烧结式，镉晶粒较粗，如果镍镉电池在它们被完全放电之前就重新充电，镉晶粒容易聚集成块而使电池放电时形成次级放电平台。 电池会储存这一放电平台并在下次循环中将其作为放电的终点，尽管电池本身的容量可以使电池放电到更低的平台上。在以后的放电过程中电池将只记得这一低容量。同样在每一次使用中， 任何一次不完全的放电都将加深这一效应，使电池的容量变得更低。要消除这种效应， 有两种方法，一是采用小电流深度放电 （如用 0.1C放至 0V）一是采用大电流充放电（如1C）几次。对 BYD 镍镉电池来说，由于负极的工艺全部为拉浆式，镉晶粒不会聚集，不存在记忆效应的问题。名师资料总结 - - -精品资料欢迎下载 - - - - - - - - - - - - - - - - - - 名师精心整理 - - - - - - - 第 7 页，共 7 页 - - - - - - - - -