镍氢电池基本知识培训

单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电池基本知识培训,（镍氢）,2008-07-15,培训对象：,营销中心所用人员,培训师：,XXX,一、,电池基本原理及基本术语,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。根据电池转化能量的不同，可以将电池分为化学电池和物理电池。化学电池或化学电源就是将化学能转化为电能的装置。它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极，由一种能提供媒体传导作用的化学物质作为电解质，当连接在某一外部载体上时，通过转换其内部的化学能提供电能。物理电池就是将物理能转化为电能的装置。,2.,一次电池与二次电池,2.1.,定义,二次电池的定义：,能够把化学能转化为电能，又能把电能转化为化学能的装置；,一次电池的定义：,只能将化学能转化为电能，不能再将化学能转化为电能的装置；,2.2.,区别,1,、二次电池有可逆性，一次电池没有可逆性；,2,、二次电池的自放电要大于一次电池的自放电（相对而言）,3,、内阻方面二次电池内阻要小于一次电池（负载能力二次电池要强于一次电池）。,3.,镍氢电池的电化学原理,镍氢电池采用,Ni,氧化物作为正极，储氢金属作为负极，碱液（主要为,KOH,）作为电解液，镍氢电池充电时：,正极反应：,Ni(OH)2+OH-,NiOOH,+H2Oe-,负极反应：,M+H2O+e-MH+OH-,镍氢电池放电时：,正极反应：,NiOOH,+H2O+e-Ni(OH)2+OH-,负极反应：,MH+OH-M+H2O+e-,4.,镍氢电池常用的标准,4.1,标准：,镍氢电池的标准为,IEC61951-2,：,2003,；电池常用国家标准：镍氢电池的标准,GB/T15100_1994,，,GB/T18288_2000;,电池常用标准也有日本工业标准,JIS C,关于电池的标准。,4.2 IEC,：,IEC,即国际电工委员会（,International Electrical Commission,），是由各国电工委员会组成的世界性标准化组织，其目的是为了促进世界电工电子领域的标准化。,IEC,标准是由国际电工委员会制定的标准。,5.,镍氢电池的主要结构组成,正极片：,氢氧化亚钴、氧化亚钴、添加剂、基体（发泡镍）,负极片：,（储氢合金、基体（钢带、钢网、铜网、发泡镍）,电解液：,（以,KOH,为主的水溶液）,隔膜纸,密封圈,正极帽,电池壳,6.,电池内阻,是指电池在工作时，电流流过电池内部所受到的阻力。由欧姆内阻与极化内阻两部分组成。电池内阻大，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、电池结构等因素的影响。是衡量电池性能的一个重要参数。,注：一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。,7.,电池电压,7.1,标称电压,电池的标称电压指的是在正常工作过程中表现出来的电压，二次镍镉镍氢电池标称电压为,1.2V,；二次锂电池标称电压为,3.6V,。,7.2,开路电压,开路电压是指电池在非工作状态下即电路无电流流过时，电池正负极之间的电势差。工作电压又称端电压，是指电池在工作状态下即电路中有电流过时电池正负极之间电势差。,8.,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与制造电池时规定或保证电池在一定的放电条件下，应该放出最低限度的电量。,IEC,标准规定镍镉和镍氢电池在,205,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；,10.,电池的放电残余容量,当对可充电电池用大电流（如,1C,或以上）放电时，由于电流过大使内部扩散速率存在的“瓶颈效应”，致使电池在容量未能完全放出时已到达终点电压，再用小电流如,0.2C,还能继续放电，直至,1.0V/,支（镍镉和镍氢电池）,11.,放电平台,镍氢充电电池的放电平台通常是指电池在一定的放电制度下放电时，电池的工作电压比较平稳的电压范围，其数值与放电电流有关，电流越大，其数值就越低。标准充电后，搁置,10,分钟，在任何倍率的放电电流下下放电至,1.2V,时的放电时间。是衡量电池好坏的重要标准。,12.IEC,规定的镍氢可充电电池的标识方法,根据,IEC,标准，镍氢电池的标识由,5,部分组成。,01,）电池种类：,HF,、,HR,表示镍氢电池,02,）电池尺寸资料：包括圆形电池的直径、高度、方型电池的高度、宽度、厚度、数值之间用斜杠隔开，单位：,mm,03,）放电特性符号：,L,表示适宜放电电流倍率在,0.5C,以内,M,表示适宜放电电流倍率在,0.5-3.5C,以内,H,表示适宜放电电流倍率在,3.5-7.0C,以内,X,表示电池能在,7C-15C,高倍率的放电电流下工作,04,）高温电池符号：用,T,表示,05,）电池连接片表示：,CF,代表无连接片，,HH,表示电池拉状串联连接片用的连接片，,HB,表示电池带并排串联连接用连接片。,例如：,HF18/07/49,表示方形镍氢电池，宽为,18mm,厚度为,7mm,，高度为,49mm,，,KRMT33/62HH,表示镍镉电池，放电倍率在,0.5C-3.5,之间，高温系列单体电池（无连接片），直径,33mm,，高度为,62mm,。,13.,电池的可靠性测试项目,01,）循环寿命,02,）不同倍率放电特性,03,）不同温度放电特性,04,）充电特性,05,）自放电特性,06,）贮存特性,07,）过放电特性,08,）不同温度内阻特性,09,）温度循环测试,10,）跌落测试,11,）振动测试,12,）容量测试,13,）内阻测试,14,）,GMS,测试,15,）高低温冲击测试,16,）机械冲击测试,17,）高温高湿测试,14.,电池的安全性测试项目,01,）短路测试,02,）过充、过放测试,03,）耐压测试,04,）撞击测试,05,）振动测试,06,）加热测试,07,）火烧测试,09,）变温循环测试,10,）涓流充电测试,11,）自由跌落测试,12,）低气压测试,13,）强制放电测试,15,）电热板测试,17,）热冲击测试,19,）针刺测试,20,）挤压测试,21,）重物冲击测试,15.,镍氢电池充电方式,01,）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；,02,）恒压充电：充电过程中充电电源两端保持一恒定值，电路中的电流随电池电压升高而逐渐减小；,03,）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,。,16.,镍氢电池的标准充放电,IEC,国际标准规定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，即为对电池标准充放电。,17.,脉冲充电及其对电池的影响,脉冲充电一般采用充与放的方法，即充,5,秒钟，就放,1,秒钟，这样充电过程产生的氧气在放电脉冲下将大部分被还原成电解液。不仅限制了内部电解液的气化量，而且对那些已经严重极化的旧电池，在使用本充电方法充放电,5-10,次后，会逐渐恢复或接近原有容量。,18.,充电效率,充电效率是指电池在充电过程中所消耗的电能转化成电池所能储蓄的化学能程度的量度。主要受电池工艺及电池的工作环境温度影响，一般环境温度越高，则充电效率要低。,一般情况下衡量的标准有两个：,1,、放电容量,/,充电容量*,100%,；,2,、充进容量,/,电池实际容量*,100%,（目前我司用来衡量充电器与电池的配合性的指标）。,19.,涓流充电,涓流充电是用来弥补电池在充满电后由于自放电而造成的容量损失。一般采用脉冲电流充电来实现上述目的。,20.,放电效率,放电效率是指在一定的放电条件下放电至终点电压所放出的实际电量与额定容量之比，主要受放电倍率，环境温度，内阻等的因素影响，一般情况下，放电倍率越高，则放电效率越低。温度越低，放电效率越低,。,计算方法：实际放电容量,/,额定容量*,100%,21.,电池的输出功率,电池的输出功率指在单位时间里输出能量数的能力。它是根据放电电流,I,和放电电压来计算的，,P=U*I,，单位为瓦特。,电池的内阻越小，输出功率越高，电池的内阻应小于用电器的内阻，否则电池本身消耗的功率还要大于用电器消耗的功率，这是不经济的，而且可能损坏电池,。,容量与能量的区别：,容量高并不代表能量高。,相同容量，放电平台高，能量相对来说就要高。,22.,荷电保持率,衡量电池稳定性的指标之一；,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,；,自放电主要受制造工艺、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；,IEC,荷电保持率标准及测试方法：,镍氢电池充满电（,0.1C,充电,16H),后在温度为,205,，湿度为（,6520,）,%,条件下开路搁置,28,天，,0.2C,放电容量达到初始容量的,60%,。,自放电的计算方法：,存放后的放电容量,/,电池的初始容量*,100%,我司目前荷电保持率的水平：,50AA1800(,含,50AA1800,）、,44AAA700(,含,44AAA700),在,80%,左右；,50AA130050AA1700,、,44AAA60044AAA650,在,60%,左右；,23.,循环寿命测试,IEC,规定镍氢电池循环寿命测试方法：,电池以,0.2C,放至,1.0V/,支后,01,）以,0.1C,充电,16,小时，再以,0.2C,放电,2,小时,30,分（一个循环）,02,）,0.25C,充电,3,小时,10,分，以,0.25C,放电,2,小时,20,分（,2-48,个循环）,03,）,0.25C,充电,3,小时,10,分，以,0.25C,放至,1.0V,（第,49,循环）,04,）,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,400,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，其,0.2C,放电时间应大于,3,小时。,我司镍氢电池循环寿命测试方法：,方法,1,：,1,0.2C,放至,1.0V,；,2,、,0.5C,充电,144min,，,-V=5mV,；,3,、搁置,10min,；,4,、,0.5C,放至,1.0V,；,5,、循环,1,至,4,工步，直至容量衰减至初始容量的,60%,。,方法,2,：,1,、,0.2C,放至,1.0V,；,2,、,1C,充电,72min,，,-V=5mV,；,3,、搁置,10min,；,4,、,1C,放至,1.0V,；,5,、循环,1,至,4,工步，直至容量衰减至初始容量的,60%,。,方法,3,IEC,循环寿命测试,24.,短路实验,将充满电的电池在防爆箱内用一根内阻,100m,导线连接正负极短路，电池不应爆炸或起火。,我司的测试方法：,将电池用,0.2C,放至,1.0V,，,0.5C,充电,140min,，搁置,15min,，正负极点焊,640mm,的纯片，再用金属夹子夹住两镍片，放置于密封的容器中，,1h,后查看电池有无爆炸和破裂现象。,25.,温升实验,将电池充满电后放进烘箱，以,5/min,的速度从室温开始升温，烘箱温度达,130,时保持,30,分钟，电池不应爆炸或起火。,我司的测试方法：,将电池,0.2C,放至,1.0V,，,0.5C,充电,140min,，搁置,120min,，放入高温箱中，升温至,150,后再存放,10min,后，打开烘箱冷却。查看电池有无爆炸、破裂起火现象。,26.,耐过充测试,IEC,规定镍氢电池的标准耐过充测试为：,将电池以,0.2C,放电至,1.0V/,支，以