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充电电池的基本常识
一.电压：两极间的电位差称为电池的电压。主要有标称（额定）电压、开路电压、充电终止
（截止）电压和放电终止（截止）电压、实际电压等。电池刚出厂时，正负极之间的电势
差称为电池的标称电压。标称电压由极板材料的电极电位和内部电解液的浓度决定。当环
境温度、使用时间和工作状态变化时，单元电池的输出电压略有变化，此外，电池的输出
电压与电池的剩余电量也有一定关系。
常用的电池标称电压有：
磷酸鐵鋰 LiFePO4)： 3.2V 鋰离子/鋰聚合物(Li-ion/Lipo)： 3.7V
錳酸鋰(Li2MnO4)： 3.7V 三元材料(Ternary Material)： 3.2V
碱性碳性柱式(LR/R_P)：1.5V 碱性扣式(AG)： 1.5V
锂锰扣式柱式(CR) ： 3.0V 锂亚硫酰氯(ER) ： 3.6V
电池刚充满电后的电压称为开路电压；蓄电池充足电时，极板上的活性物质已达到饱和
状态，再继续充电，电池的电压也不会上升，此时的电压称为充电终止电压。实际测得的电
池电压称为实际电压。
镍镉电池的充电终止电压为 1.75~1.8V；锂离子电池的充电终止电压为 4.25V；鎳氫電池
的充电终止电压为 1.5V；锂聚合物电池的充电终止电压 4.25V；
放电终止电压是指电池放电时允许的最低电压。如果电压低于放电终止电压后电池继续
放电,电池两端电压会迅速下降，形成深度放电，这样,极板上形成的生成物在正常充电时就
不易再恢复，从而影响电池的寿命。放电终止电压和放电率有关。放电电流直接影响放电终
止电压。在规定的放电终止电压下，放电电流越大，电池的容量越小。
镍镉电池的放电终止电压一般在 1.0V-1.1V；锂离子电池的放电终止电压为 3.0V 鎳氫電
池的放电终止电压一般规定为 1V；锂聚合物电池的放电终止电压 3.0V
二.电流：蓄电池的充电电流通常用充电速率 C 表示，C 为蓄电池的标称（额定）容量。例如， 用 2A 电流对 1Ah 电池充电，充电速率就是 2C；同样地，用 2A 电流对 500mAh 电池充电，
充电速率就是 4C。 三.容量：电池充足电后，在一定放电条件下,放至规定的终止电压时，电池放出的总容量称
为电池的标称(额定)容量。电池的容量通常用 Ah(安时)表示，1Ah 就是能在 1A 的电流下
放电 1 小时。单元电池内活性物质的数量决定单元电池含有的电荷量，而活性物质的含量 则由电池使用的材料和体积决定，通常电池体积越大，容量越高。 四.内阻：电池的内阻决定于极板的电阻和离子流的阻抗。在充放电过程中，极板的电阻是不
变的,但是，离子流的阻抗将随电解液浓度的变化和带电离子的增减而变化。五. 分类：
1.按外观： 分为园柱型、方型、纽扣型、异型、组合型等。
2.按使用次数： 分为一次电池(不能重复使用,如干电池等),二次电池(可以多次充电循环使用,
如镍氢锂离子等)。
3.按材料：
分为镍镉镍氢、锂离子锂聚合物、碱性碳性、锂亚硫酰氯、氧化银、铅酸电池等。
六.记忆效应：镍氢镍镉电池在使用过程中，如果电量没有全部放完就开始充电，下次再放电
时，就不能放出全部电量。比如，镍镉电池只放出 80%的电量后就开始充电，充足电后， 该电池也只能放出 80%的电量，这种现象称为镍氢镍镉电池的记忆效应。记忆效应可用多 次的过放电来消除。 七. 串联/并联： 当电池组串联时，电压叠加，容量不变；当电池组并联时，容量叠加，电
压不变。
八. 充电过程与充电方法：
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。 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。
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。
为了避免过充电，一些充电器采用小电流充电。镍氢镍镉电池正常充电时，可以接受 C/10
或更低的充电速率，这样充电时间要 10 小时以上。采用小电流充电，电池内不会产生过多的 气体，电池温度也不会过高。只要电池接到充电器上，低速率恒流充电器就能对电池提供很
小的涓流充电电流。电池内产生的热量可以自然散去。
快速充电分恒流充电和脉冲充电两种，恒流充电就是以恒定电流对电流充电，脉冲充电
则是首先用脉冲电流对电池充电,然后让电池放电，如此循环。电池脉冲的幅值很大、宽度很 窄。通常放电脉冲的幅值为充电脉冲的 3 倍左右虽然放电脉冲的幅值与电池容量有关，但是，
与充电电流幅值的比值保持不变。
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。在补足充电过程中，温度会继续上
升，当温度超过规定的极限时,充电器转入涓流充电状态。
存放时,镍氢镍镉电池的电量将按 C/30 到 C/50 的放电速率减小,为了补偿电池因自放电
而损失的电量，补足充电结束后,充电器应自动转入涓流电过程,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。
九. 镍氢镍镉快速充电终止控制方法：
从镍氢镍镉电池快速充电特性可以看出，充足电后，电池电压开始下降，电池的温度和
内部压力迅速上升，为了保证电池充足电又不过充电，经常采用定时控制、电压控制和温度
控制等多种方法：
（1）定时控制： 采用 1.25C 充电速率时,电池 1h 可充足；采用 2.5C 充电速率时，30min 可充足。 因此,根据电池的容量和充电电流,很容易确定所需的充电时间。这种控制方法最简
单，但是由于电池的起始充电状态不完全相同，有的电池充不足，有的电池过充电，
因此，只有充电速率小于 0.3C 时，才允许采用这种方法。
（2）电压控制： 在电压控制法中，最容易检测的是电池的最高电压。常用的电压控制法有：
最高电压（Vmax） 从充电特性曲线可以看出，电池电压达到最大值时，电池即 充足电。充电过程中，当电池电压达到规定值后，应立即停止快速充电。这种控制方 法的缺点是：电池充足电的最高电压随环境温度、充电速率而变，而且电池组中各单 体电池的最高充电压也有差别，因此采用这种方法不可能非常准确地判断电池已足充
电。
电压负增量（－ΔV） 由于电池电压的负增量与电池组的绝对电压无关，而且不 受环境温度和充电速率等因素影响，因此可以比较准确地判断电池已充足电。这种控 制方法的缺点是：电池电压出现负增量后，电池已经过充电，因此电池的温度较高。
此外鎳氫電池充足电后，电池电压要经过较长时间，才出现负增量，过充电较严重。 因此，这种控制方法主要适用于镍镉电池。
电压零增量（0ΔV） 鎳氫電池充电器中，为了避免等待出现电压负增量的时间
过久而损坏电池，通常采用 0ΔV 控制法。这种方法的缺点是：充足电以前，电池电
压在某一段时间内可能变化很小，从而造成过早地停止快速充电。为此,目前大多数
鎳氫電池快速充电器都采用高灵敏－0ΔV 检测，当电池电压略有降低时，立即停止 快速充电。
（3）温度控制：
为了避免损坏电池,电池温度过低时不能开始快速充电，电池温度上升到规定数 值后，必须立即停止快速充电。
常用的温度控制方法有：
最高温度（Tmax）：充电过程中,通常当电池温度达到 45℃时，应立即停止快速
充电。电池的温度可通过与电池装在一起的热敏电阻来检测。这种方法的缺点是热敏 电阻的响应时间较长，温度检测有一定滞后，同时，电池的最高工作温度与环境温度
有关。当环境温度过低时，充足电后，电池的温度也达不到 45℃。 温升（ΔT）：为了消除环境影响,可采用温升控制法。当电池的温升达到规定值 后,立即停止快速充电。为了实现温升控制，必须用两只热敏电阻，分别检测电池温
度和环境温度。
温度变化率（ΔT/Δt）： 镍氢和镍镉电池充足电后,电池温度迅速上升，而且
上升速率 ΔT/Δt 基本相同,当电池温度每分钟上升 1℃时，应当立即终止快速充电，
为了提高检测精度应设法减小热敏电阻非线性的影响。
最低温度（Tmin） 当电池温度低于 10℃时，采用大电流快速充电，会影响电池
的寿命。在这种情况下，充电器应自动转入涓流充电，待电池的温度上升到 10℃后， 再转入快速充电。
（4）综合控制： 上述各种控制方法各有优缺点。为了保证在任何情况下，均能准确可靠地控制电池的充电状
态，目前镍氢镍镉快速充电器中通常采用包括定时控制、电压控制和温度控制的综合控制法。 十. 锂离子/锂聚合物电池充电方法：
目前锂电池充电主要是限压限流法，初期恒流(CC)充电，电池接受能力最强，随着充电
过程不断进行，极化作用加强，温升加剧，电压上升，当荷电达到约 70~80%时，电压达到最
高充电限制电压，转入恒压(CV)充电阶段。在恒压阶段，有称涓流充电，大约花费 30%的时
间充入 10%的电量，电流强度减小，温升不再增加。 这种过程考虑电池组总电压或平均电压控制，其实总有单体电压较高者，相对组内其它
电池已经进入过充电阶段。同理，在放电时，在组内就有过放电电池，过充过放对电池的损 害都是致命的,不同之处仅在于过充产生大量气体、易自燃和爆炸、表象剧烈；过放外观变化
和缓、但失效速度却极快，在正常使用中都应严格避免出现。 对此,就有一种称为并联控制、均衡管理的新的锂电充电方法,能够对每一节电蕊单独进
行充放电管理,均衡控制,这种动态均衡集中了放电均衡与充电均衡两种均衡的优点，尽管单 体电蕊之间初始容量、电压、内阻等有差异，在工作中却能保证相对的充放电强度和深度的
一致性，渐进达到共同的寿命终点。这种方法对大电流放电特别适用，我公司现已研制出对 多达 20 节的串联锂电进行 PCB 均衡保护，最高放电电流可达 100A。 因此，在给锂电池充电时，一定要使用专用的锂电充电器，特别是要注意与所使用的电蕊的 参数要配套，要一致，当锂电池组合使用时，一定要给电池组加 PCB 保护板，才可能避免电
蕊豉包,漏液,甚至起火,爆炸，尽可能长地延长电池的使用寿命，不过充不过放，增加电池的
循环使用次数。 |
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