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l l锂离子电池l l电池主要测试项目l l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/LiFePO4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-MHl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1.2V，与NiCd电池有互换性。镍氢/镍镉电池特性镍氢/镍镉电池特性镍氢/镍镉电池特性镍氢/镍镉电池特性镍氢镍氢/ /镍镉电池电池l充电方法： 电池的充电过程通常可分为电池的充电过程通常可分为预充电预充电、快速充电快速充电、补足充电补足充电、涓流充电涓流充电四个阶段。四个阶段。 预充电预充电：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l l锂离子电池是指锂离子电池是指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。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正极采用锂化合物正极采用锂化合物LiXCoO2LiXCoO2、LiXNiO2 LiXNiO2 、LiXMnO2 LiXMnO2 或或或或LiXFePO4 LiXFePO4 等等等等l l负极采用锂负极采用锂负极采用锂负极采用锂- -碳层间化合物碳层间化合物碳层间化合物碳层间化合物LiXC6LiXC6等。等。等。等。l l电解质为溶解有锂盐电解质为溶解有锂盐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。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，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，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被形象的称为被形象的称为“ “摇椅电池摇椅电池摇椅电池摇椅电池” ”。l l 充电时，充电时，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，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。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。放电时则相反。放电时则相反。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l锂离子电池的优点：锂离子电池的优点：l1、高能量密度高能量密度： 100 Wh/Kg以上，为镍镉电池的三倍，以上，为镍镉电池的三倍，镍氢电池的两倍；镍氢电池的两倍；l2、电压平台高电压平台高：3.6 V，镍基电池为，镍基电池为1.2 V；l3、低温下工作优低温下工作优：在：在-2060的温度范围内工作，低的温度范围内工作，低温下的工作优于其它电池温下的工作优于其它电池 ；l4、低维护性低维护性：没有记忆效应，无需定期放电，最理想：没有记忆效应，无需定期放电，最理想的保存方式，就是在的保存方式，就是在40%充电后冷藏保存，可以保存达充电后冷藏保存，可以保存达十年之久十年之久 ；l5、低自放电率低自放电率：约：约6/月；月；l6、长循环寿命长循环寿命(500次，次，100DOD)；l7、环保环保：无重金属，无污染。：无重金属，无污染。锂离子电池l1、安全性能问题安全性能问题：需复杂的保护线路；：需复杂的保护线路；l2、放电倍率低放电倍率低：1 C 2 C；l3、易于老化易于老化：存储的锂离子电池照样会：存储的锂离子电池照样会容量衰竭；容量衰竭；l4、价格昂贵价格昂贵。锂离子电池的种类锂离子电池的种类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离子电池可以分为l1、液态锂离子电池、液态锂离子电池(lithium ion battery, 简称为简称为LIB)l2、聚合物锂离子电池、聚合物锂离子电池(polymer lithium ion battery, 简称为简称为LIP)锂离子电池的种类锂离子电池的种类l相同点相同点：液态锂离子电池和聚合物锂离子电池：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，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。一般正极使用电池的工作原理也基本一致。一般正极使用LiCoO2（钴酸锂钴酸锂），负极使用各种碳材料如，负极使用各种碳材料如石墨，同时使用铝、铜做集流体。石墨，同时使用铝、铜做集流体。l区别区别：主要区别在于：主要区别在于电解质电解质的不同的不同, 锂离子电池锂离子电池使用的是使用的是液体电解质液体电解质, 而聚合物锂离子电池则以而聚合物锂离子电池则以聚合物电解质聚合物电解质来代替来代替, 这种聚合物可以是这种聚合物可以是“干态干态”的的,也可以是也可以是“胶态胶态”的的,目前大部分采用目前大部分采用聚合聚合物胶体电解质物胶体电解质。锂离子电池的种类锂离子电池的种类按按形状形状分类：圆柱形、方形和扣式分类：圆柱形、方形和扣式(或钱币或钱币形形)；按按正极材料正极材料分类：氧化钴锂型、氧化镍锂型分类：氧化钴锂型、氧化镍锂型和氧化锰锂型和氧化锰锂型锂离子电池的特性锂离子电池的特性不同倍率放电曲线不同倍率放电曲线锂离子电池的特性锂离子电池的特性不同温度放电容量不同温度放电容量锂离子电池的特性锂离子电池的特性不同倍率充电曲线不同倍率充电曲线项目钴酸锂(LiCoO2) 锂镍钴锰三元(LiNiCoMnO2) 锰酸锂(LiMn2O4) 磷酸铁锂(LiFePO4) 振实密度（g/cm3）2.83.02.02.32.22.41.01.4比表面积（m2/g）0.40.60.20.40.40.81220克容量(mAh/g)13514014018090100130140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) (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) (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IEC/EN62133（便携式密封二次电芯与电池）UN38.3（关于危险货物运输的建议书-锂电池部分）IEC/EN60950（信息技术类产品）GB/T18287（移动电话用锂离子蓄电池及蓄电池组总规范）IEC/EN60086（一次电池）IEEE1725（手机的可充电电池）IEC/EN61056-1&-2（通用阀控铅酸蓄电池）IEEE1625（便携式电脑的可充电电池）IEC/EN60896-21&-22（固定式阀控铅酸蓄电池）UL1642（锂电池）IEC/EN61951-1（镍-镉电池）UL2054（家用及商用电池）IEC/EN61951-2（镍-氢电池）UL2580（电动汽车用电池）IEC/EN61960（便携式充电电芯与锂电池）ANSIC18.1MPart2IEC/EN62282（燃料电池）ANSIC18.2MPart22006/66/EC（欧盟电池环保指令，适用所有类型电池）ANSIC18.3MPart2