电池基础知识电池基础知识目录l电池简介l电池分类l电池体系l温度特性l l镍氢电池镍氢电池l l锂离子电池锂离子电池l l电池主要测试项目电池主要测试项目l l测试标准测试标准电池简介l电池：通常指的电池是化学电源电池，将 物质化学反应所产生的能量直接转变为电 能的一种装置，称为电池。电池分类1原电池系列：锌锰电池、碱性锌锰电池、锌空 气电池等；2酸性蓄电池系列：铅酸蓄电池（其中包括阀控 式密封铅酸蓄电池和胶体密封铅酸蓄电池）；3碱性蓄电池系列：镉镍蓄电池、金属氢化物镍 蓄电池、锌银蓄电池、铁镍蓄电池、锌镍蓄电池等 ；4锂电池系列：锂蓄电池（锂离子蓄电池、软包 锂离子蓄电池、金属锂蓄电池等）、锂原电池（锂 亚硫酰氯电池、锂二氧化锰电池、锂二氧化硫电池 、锂氟化碳电池等）、锂储备电池（锂亚硫酰（ xian）氯储备电池、锂五氧化二钒储备电池等）；电池分类5热电池系列：镁热电池系列、钙热电池系列、铝 合金热电池系列等；6一次激活电池系列：锌银一次激活电池、镁氯化 银电池、镁氯化亚铜电池、铝氧化银电池等；7燃料电池系列：碱性燃料电池（AFC）、磷酸燃 料电池（PAFC）、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、 固体氧化物燃料电池（SOFC）、质子交换膜燃料电 池（PEMFC，其中包括氢氧、氢空气、甲醇直接氧 化和再生式燃料电池）等常见电池体系类型体系负极正极电解液电压一次电 池锌锰干电池ZnMnO2NH4Cl/ZnCl21.5碱性锌锰ZnMnO2KOH1.5 银锌ZnAg0/Ag02KOH1.72锂金属LiMnO2/SOCl2有机或无机非 水类3.0/3.6锌空气Zn空气KOH1.65常见电池体系类型体系负极正极电解液电压二次电 池铅酸PbPbO2H2SO42镍镉CdNiOOHKOH(NaOH)1.2镍氢H2NiOOHKOH(NaOH)1.2锂离子二次石墨LiCo/LiMO2 /LiFePO 4有机类3.7/3.7 /3.2温度特性温度特性温度过高或者过低，都可能导致电池无法正常工 作 工作温度 ：充电：045 放电：-2060 储存温度： 储存一个月： -2045 储存三个月： -2035 储存一年以下： 025 有保护板的电池，每半年需进行一次完整的充放 电。将电量放到60%电量进行储存。镍氢镍氢/ /镍镉电池电池l镍氢电池 是由贮氢合金负极，镍正极， 氢氧化钾电解液以及隔膜等组成的可充电 电池，它与镍镉电池的本质区别只是在于 负极材料的不同。因此它可以直接用在使 用镍镉电池的器件上。l镍氢电池具有记忆效应。l镍氢电池表示符号：Ni-MH l镍镉电池表示符号：Ni-Cd 镍氢镍氢/ /镍镉电池电池l镍氢电池的优点： 与NiCd电池相比，NiMH电池具有以下显著优 点：能量密度高，同尺寸电池，容量是NiCd电 池的1.52倍：无镉污染，所以NiMH电池又被称为绿色电 池：可大电流快速充放电； 电池工作电压也为1.2 V，与NiCd电池有互 换性。镍氢镍氢/ /镍镉电池特性电池特性镍氢镍氢/ /镍镉电池特性电池特性镍氢镍氢/ /镍镉电池特性电池特性镍氢镍氢/ /镍镉电池特性电池特性镍氢镍氢/ /镍镉电池电池l充电方法：电池的充电过程通常可分为预充电、快速充电、 补足充电、涓流充电四个阶段。预充电：对长期不用的或新电池充电时，一 开始就采用快速充电，会影响电池的寿命。 因此，这种电池应先用小电流充电，使其满 足一定的充电条件，这个阶段称为预充电。镍氢镍氢/ /镍镉电池电池快速充电：就是用大电流充电，迅速恢复电 池电能。快速充电速率一般在1C以上， 快速充时间由电池容量和充电速率决定。 补足充电：采用某些快速充电止法时，快速 充电终止后，电池并未充足电。为了保证 充入100%的电量，还应加入补足充电过 程。补足充电速率一般不超过0.3C。镍氢镍氢/ /镍镉电池电池涓流充电：也称为维护充电。根据电池的自放 电特性，涓流充电速率一般都很低。只要电 池接在充电器上并且充电器接通电源，在维 护充电状态下，充电器将以某一充电速率给 电池补充电荷，这样可使电池总处于充足电 状态。锂离子电池锂离子电池l l锂离子电池是指锂离子电池是指Li+ (Li+ (锂离子元素锂离子元素) )嵌入化合物为正、负嵌入化合物为正、负 极的二次电池。极的二次电池。l l正极采用锂化合物正极采用锂化合物LiXCoO2LiXCoO2、LiXNiO2 LiXNiO2 、LiXMnO2 LiXMnO2 或或 LiXFePO4 LiXFePO4 等等l l负极采用锂负极采用锂- -碳层间化合物碳层间化合物LiXC6LiXC6等。等。l l电解质为溶解有锂盐电解质为溶解有锂盐LiPF6 LiPF6 、 LiAsF6LiAsF6等有机溶液。等有机溶液。l l在充放电过程中，在充放电过程中，Li+ Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌在两个电极之间往返嵌入和脱嵌 ，被形象的称为，被形象的称为“ “摇椅电池摇椅电池” ”。l l充电时，充电时，Li+Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极， 负极处于富锂状态。负极处于富锂状态。l l放电时则相反。放电时则相反。锂离子电池锂离子电池l l锂离子电池结构：锂离子电池由锂离子电池结构：锂离子电池由正极正极、负负 极极、隔膜隔膜、电解液电解液、外壳五金件（钢壳、外壳五金件（钢壳、 铝塑膜、铝壳、盖板、极耳、绝缘片等）铝塑膜、铝壳、盖板、极耳、绝缘片等） 等组成。等组成。锂离子电池锂离子电池l锂离子电池的优点： l1、高能量密度： 100 Wh/Kg以上，为镍镉电池的三倍 ，镍氢电池的两倍； l2、电压平台高：3.6 V，镍基电池为1.2 V；l3、低温下工作优：在-2060的温度范围内工作，低 温下的工作优于其它电池 ； l4、低维护性：没有记忆效应，无需定期放电，最理想 的保存方式，就是在40%充电后冷藏保存，可以保存达 十年之久 ； l5、低自放电率：约6/月；l6、长循环寿命(500次，100DOD)；l7、环保：无重金属，无污染。锂离子电池锂离子电池l1、安全性能问题：需复杂的保护线路；l2、放电倍率低：1 C 2 C；l3、易于老化：存储的锂离子电池照样会 容量衰竭；l4、价格昂贵。锂离子电池的种类l根据锂离子电池所用电解质材料不同，锂 离子电池可以分为l1、液态锂离子电池(lithium ion battery, 简称为LIB)l2、聚合物锂离子电池(polymer lithium ion battery, 简称为LIP)锂离子电池的种类l相同点：液态锂离子电池和聚合物锂离子电池 所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的， 电池的工作原理也基本一致。一般正极使用 LiCoO2（钴酸锂 ），负极使用各种碳材料如 石墨，同时使用铝、铜做集流体。l区别：主要区别在于电解质的不同, 锂离子电池 使用的是液体电解质, 而聚合物锂离子电池则以 聚合物电解质来代替, 这种聚合物可以是“干态” 的,也可以是“胶态”的,目前大部分采用聚合物胶 体电解质。锂离子电池的种类按形状分类：圆柱形、方形和扣式(或钱币 形)； 按正极材料分类：氧化钴锂型、氧化镍锂型 和氧化锰锂型锂离子电池的特性不同倍率放电曲线 锂离子电池的特性不同温度放电容量 锂离子电池的特性不同倍率充电曲线 项目钴酸锂 (LiCoO2) 锂镍钴锰 三 元 (LiNiCoMnO 2) 锰酸锂 (LiMn2O4) 磷酸铁锂 (LiFePO4) 振实密度（ g/cm3）2.83.0 2.02.3 2.22.4 1.01.4 比表面积（ m2/g）0.40.6 0.20.4 0.40.8 1220 克容量 (mAh/g) 135140 140180 90100 130140 电压 平台 (V) 3.7 3.5 3.8 3.2 循环性能500次500次300次2000次 过渡金属贫乏贫乏丰富非常丰富 原料成本很高高低廉低廉 环保含钴含镍、钴无毒无毒 安全性能差较好良好优秀 适用领域中小电池小电池/小型 动力电池动力电池、低 成本电池动力电池/超 大容量电源项目镍镉电 池镍氢电 池铅酸电池锂离子 电池聚合物锂离子 电池 能量密度 (Wh/kg) 4580 60120 3050 110160 160 循环寿命1500 300500 200300 500 500 自放电（/月 ）20% 30% 5% 10% 10% 单体电压(V) 1.25 1.25 2 3.6 3.6 负载电流(最 佳值) 1C 0.5C或 更低0.2C 1C或更 低1C或更低工作温度（ ）-4060 -2060 -4060 -2060 -2060 维护要求3060天6090天36月不需（有保护板半年或1 年一次） 环境影响含有毒 金属轻微毒 性环境污染环境友 好环境友好记忆效应有轻微无无无 耐滥用性高高低低中等电池主要检测项目放电性能、荷电保持能力、循环寿命、环 境适应性试验高度模拟试验、静电放电（ESD）试验、 安全性能试验电池安全要求（如重物冲击、热冲击、过 充电、过放电、大电流放电、短路、挤压、 强制放电） 电池主要检测项目放电性能、荷电保持能力、循环寿命、环 境适应性试验高度模拟试验、静电放电（ESD）试验、 安全性能试验电池安全要求（如重物冲击、热冲击、过 充电、过放电、大电流放电、短路、挤压、 强制放电） 测试标准测试标准IEC/ EN 62133（便携式密封二次电芯与电池）UN 38.3（关于危险货 物运输的建议书-锂电池部分） IEC/ EN 60950（信息技术类产品）GB/T 18287（移动电话用锂离子 蓄电池及蓄电池组总规范） IEC/ EN 60086（一次电池）IEEE 1725（手机的可充电电池） IEC/ EN 61056-1&-2（通用阀控铅酸蓄电池） IEEE 1625（便携式电脑的可充电电池） IEC/ EN 60896-21&-22（固定式阀控铅酸蓄电池）UL 1642（锂电池 ） IEC/ EN 61951-1（镍-镉电池）UL 2054（家用及商用电池） IEC/ EN 61951-2（镍-氢电池）UL 2580（电动汽车用电池） IEC/ EN 61960（便携式充电电芯与锂电池）ANSI C18.1M Part 2 IEC/ EN 62282（燃料电池）ANSI C18.2M Part 2 2006/66/EC（欧盟电池环保指令，适用所有类型电池）ANSI C18.3M Part 2