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关于充电电池的一些科学探讨(引用+自测)

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 楼主| 发表于 2010-12-20 20:01  ·  浙江 | 显示全部楼层 |阅读模式
充电电池,是充电次数有限的可充电的电池,配合充电器使用。市场上一般卖5号、7号,但是也有1号。充电电池的好处是经济、环保、电量足、适合大功率、长时间使用的电器(如随身听、电动玩具等)。充电电池的电压比型号相同的一次性电池低,AA电池(5号充电)是1.2伏,9V充电电池实际上是 8.4伏。现在一般充电次数能在1000次左右。目前只有五种:镍镉、镍氢、锂离子、铅蓄、铁锂。

种类

镍镉电池(Ni-Cd)
  电压:1.2V  
充电电池
使用寿命为:500次
  放电温度为:-20度~60度
  充电温度为:0度~45度
  备注:耐过充能力较强。
镍氢电池(Ni-MH)
  电压:1.2V
  使用寿命为:1000次
  放电温度为:-10度~45度
  充电温度为:10度~45度
  备注:目前最高容量是2100mAh左右。
锂离子电池(Li-lon)
  电压:3.6V
  使用寿命为:500次
  放电温度为:-20度~60度
  充电温度为:0度~45度
  备注:重量比镍氢电池轻30%~40%,容量高出镍氢电池60%以上。但是不耐过充,如果过充会造成温度过高而破坏结构=>爆炸。
锂聚合物电池(Li-polymer)
  电压:3.7V
  使用寿命为:500次  
充电电池
放电温度为:-20度~60度
  充电温度为:0度~45度
  备注:锂电的改良型,没有电池液,而改用聚合物电解质,可以做成各种形状,比锂电池稳定。
铅酸电池(Sealed)
  电压:2V
  使用寿命为:200~300次
  放电温度为:0度~45度
  充电温度为:0度~45度
  备注:就是一般车用电瓶(它是以6个2V串联成12V的),免加水的电池使用寿命长达10年,但体积和最量是最大的。
特征

  充电电池
  镍镉: 有记忆效应 容量小
  镍氢: 记忆效应小 容量大
  锂离子: 无记忆效应 身薄 容量大,因电极材料不同,电动势为3V或3.6V不等。锂电池是目前相同体积中容量最大的电池,广泛用于数码相机、笔记本电脑、移动电话等电子产品中。  
充电电池
铅蓄:电动势约为2V,铅蓄电池可以反复充电使用,电解液是硫酸溶液,内阻很小,广泛用于汽车、摩托车中。
  铁锂:电力更足,更安全,也更轻,未来电动车的主要发展方向。
  一般,同样种类的充电电池,容量越大,质量越大。
名词解释

  充电电池
充电率(C-rate)
  C是Capacity的第一个字母,用来表示电池充放电时电流的大小数值。
  例如:充电电池的额定容量为1100mAh时,即表示以1100mAh(1C)放电时间可持续1小时,如以200mA(0.2C)放电时间可持续5小时,充电也可按此对照计算。  
充电电池
终止电压(Cut-off discharge voltage)
  指电池放电时,电压下降到电池不宜再继续放电的最低工作电压值。
  根据不同的电池类型及不同的放电条件,对电池的容量和寿命的要求也不同,因此规定的电池放电的终止电压也不相同。
开路电压(Open circuit voltage OCV)
  电池不放电时,电池两极之间的电位差被称为开路电压。
  电池的开路电压,会依电池正、负极与电解液的材料而异,如果电池正、负极的材料完全一样,那么不管电池的体积有多大,几何结构如何变化,起开路电压都一样的。
放电深度(Depth of discharge DOD)
  在电池使用过程中,电池放出的容量占其额定容量的百分比,称为放电深度。
  放电深度的高低和二次电池的充电寿命有很深的关系,当二次电池的放电深度越深,其充电寿命就越短,因此在使用时应尽量避免深度放电。
过放电(Over discharge)
  电池若是在放电过程中,超过电池放电的终止电压值,还继续放电时就可能会造成电池内压升高,正、负极活性物质的可逆性遭到损坏,使电池的容量产生明显减少。  
充电电池
过充电(Over charge)
  电池在充电时,在达到充满状态后,若还继续充电,可能导致电池内压升高、电池变形、漏夜等情况发生,电池的性能也会显著降低和损坏。
能量密度(Energy density)
  电池的平均单位体积或质量所释放出的电能。
  一般在相同体积下,锂离子电池的能量密度是镍镉电池的2.5倍,是镍氢电池的1.8倍,因此在电池容量相等的情况下,锂离子电池就会比镍镉、镍氢电池的体积更小,重量更轻。
自我放电(Self discharge)
  电池不管在有无被使用的状态下,由于各种原因,都会引起其电量损失的现象。
  若是以一个月为单位来计算的话,锂离子电池自我放电约是1%-2%、镍氢电池自我放电约3%-5%。
充电循环寿命(Cycle life)
  充电电池在反复充放电使用下,电池容量回逐渐下降到初期容量的60%-80%。
记忆效应(Memory effect)
  在电池充放电过程中,会在电池极板上产生许多小气泡,时间一久,这些气泡会减少电池极板的面积,也间接影响电池的容量。
注意事项

  1.仔细阅读电池说明书,使用所推荐的电池,按操作规程操作;
  2.检查电器及电池的接触件是否清洁,必要时用湿布擦干净,干燥后按正确极性方向装入;
  3.无成人监护时,不要让儿童更换电池,小型电池如AAA应放在儿童不能拿到的地方;
  4.不要将新,旧电池或不同型号电池混用,特别是不能将干电池与充电电池混用;  
充电电池
5.不要试图用加热,充电或其它方法使一次电池再生,以免发生危险;
  6.不要将充电电池短路,否则会损坏电池,并会发热使电池燃烧。
  7.不要加热电池或将电池丢入水中或火中,将电池放入水中会使电池失效,将电池放入火中会使电池破裂,或发生激烈的化学反应爆裂伤人,或产生一些有害的气体和烟尘等。
  8.不要拆卸电池,或试图用尖锐利器穿透电池,因电池内部电解液会伤害皮肤和衣物。
  9. 用电器使用后应断开电源开关,以免因发热等而起火;
  10. 应当从长期不使用的用电器具中取出电池,将电池放空后保存。并每3个月左右取出充放电一次;
  11. 电池应保存在阴凉,干燥处,避免阳光直射;
  12.镍充电器与锂充电器不能混用;
  13. 不能将电池焊接使用,焊接时产生的高温会损坏电池的内部结构,可能会使电池不能使用,甚至出现危险;
  14.不能反向充电,反向充电等同于过放电,过放电会使电池内部发生不良反应并导致电池的严重损坏,生成大量气体,很可能会使充电电池发生化学泄漏。
  15.不能将充电电池放在雨水下。雨水能导电,电池放在雨水下时,很可能会发生短路,使电池因瞬间大电流放电而发烫,会损坏电池或发生危险。
  16.不能将电池贮存在高温或高湿的环境下,电池本身的反应会加剧,故无法向用电器提供足够的容量。另外,高温高湿下,电池的老化速度也会大大加快,也会腐蚀电子元器件 (高温电池除外)。
  17. 不要将电池正负极插反,否则会导致电池鼓胀或破裂;
  18. 电池保存时,最好不要与金属物体混放,包在外边的绝缘膜也不要随意撕掉。
维护

  充电电池的充电问题一直是人们关心的焦点,正确良好的充电方法可以确保电池的寿命。充电电池推荐的充电方法有多种多样,不同的充电方法对充电器的线路有不同的要求,自然影响到成本。
  记忆效应是充电电池的一大天敌,一般认为是长期不正确的充电导致的,它可以使电池早衰。记忆效应可使电池无法有效的充电,出现一充就满,一用就完的现象。防止电池出现记忆效应的方法是确保电池"充足放光"的原则,也就是说在充电前最好将电池内残余电量放光,充电时要一次充足。通常镍镉电池容易出现记忆效应,所以充电时要特别注意,镍氢电池理论上没有记忆效应,但最好也遵循"充足放光"的原则,这也就是很多充电器提供放电附加功能的原因。对于由于记忆效应作怪出现容量下降的电池,我们可以通过一次性充足再一次性放光的方法反复数次,大部分电池都可以得到修复。对于一些搁置时间久远,失去活性的电池可以尝试用大电流冲击的方法试图击活。
  电池充电时间和充电电流的关系为电池容量除以充电电流得到充电时间,考虑充电过程中的损耗,所以将计算得到的充电时间再乘以1.2这个常数。
  对于镍镉和镍氢电池最常用的简单充电方法是利用10%C恒流充电,又被称为"慢充",即按照电流容量数值的10%确定充电电流,如一节标称容量500mAH的电池,它的建议充电电流为50MA;又如一节标称容量1300mAH的电池,它的建议充电电流为130MA。在此电流下连续充电12-15小时就可以视做充满。虽然建议使用恒流充电但要求并不严格,电流允许有较大波动,所以按照此方法制作的充电器结构非常简单,一般只需要一个将220V市电转换成适当低压的变压器、用于整流的二极管、用于限流的电阻以及一些发光二机管等指示装置,成本非常低,市面上绝大部分独立常规充电器都采用这种方式,只不过外形不同罢了。"慢充"虽然比较简单,但是充一次电要等待十多个小时,实在有些令人不耐烦。电池厂商也允许用户在急需时用30%C的电流给电池充电4-5小时,称之为"快充",不过不建议常用,理论上对电池有轻微的损害。所以大部分常规充电器都有"快充"和"慢充"两档,并建议用户使用"慢充"。
  在很多情况下用户需要对电池快速、有效、安全的充电,快速充电就需要使用较大的电流。电池在大电流充电过程中会出现极化效应,使电池发热,而且当大电流充电电池充满后,如果不及时停止,电池会迅速发热,严重时可导致电池烧毁和爆炸。所以要求快速充电器具备充满自停的功能,同时也要解决极化效应,使充电高效安全。早期的快速充电器采用简单的定时充电,不过此类充电器针对性强,充电效果亦不令人满意。现代的充电器采用专用的充电控制IC,以高频脉动电流给电池充电以解决极化效应,通过检测电池-ΔV准确判断电池是否充满,并提供温度保护等保护措施和放电等附加功能。不过这种充电器结构比较复杂,成本也比较高,一般多用于手机、对讲机等高档通讯设备及电器。

一、先我们来为各个牌子的电池做个评比和导购吧。这里着重介绍一下常见的品牌:(1)、GP超霸:国内十分常见的品牌,宣传十分到位,名气很高,而且在电脑城和商场***现最多的就是它的身影,在玩家之中知名度很高。GP是一家澳大利亚的公司,全称为Golden Peak,全球十大电池制造商之一,中国的厂在东莞。现在市场上GP充电电池大都是以套装的形式销售,4节1800毫安的5号电池加上1个1小时快充的套装售价200元左右,单独销售的话大概13.5元/节;而另外一个套装4节1600毫安的加上1个慢速充电器售价约为80元。

  (2)SANYO三洋:在充电电池的世界里,三洋占了半壁江山,成为行业的老大,不少产品都是它OEM的。自从2001年收购了最大竞争对手东芝的镍氢业务部门后,更加在电池行业上占有绝对的优势。在国内我们可以买到的三洋充电电池有两种,一种是行货,三洋和海尔合作,三洋原装海尔代销的三洋海尔电池,一般2节为一个包装,包装上为中文说明,价格较贵,一般1850毫安的5号电池约为17元一节;另外一种出现得更多的是**,一般4节为一个包装,包装的说明是英文的,1850毫安的约15元/节,而2100毫安的约20元/节。三洋的电池产品性能最好,但是价格较高,但是也值得推荐。(3)Panasonic松下:松下也是一大厂商,仅次于三洋的电池业巨头。目前松下的电池多为**,常见的是2000毫安的5号电池,4节为一个包装,说明文字为英文,约18元/节。

  (4)国产的充电电池:有LEXEL次世代、品新、骐源、鹏辉等等的国内品牌,国产的充电电池价格实惠、性能良好,性价比高,也是我们玩家的不错选择。其中次世代和品新更加是人气甚旺的品牌,一般1800毫安的5号电池售价为10元左右一节,尤其是次世代更加是不少论坛上玩家推荐的产品。

  (5)其他的进口品牌:有Fujifilm富士、SONY索尼、Maxell万胜、Olympus奥林巴斯、Kodak柯达、Energizer劲量……等等这些,其实它们都是三洋OEM的品牌,它们的电池底部都有三洋的"HR"的钢印标记。其实它们和三洋的充电电池性能上是一样的,但是价格更高,我们无需购买这种产品,追求性能的话就买三洋的吧。这里笔者推荐的品牌是三洋和次世代,想要高性能就买三洋吧,想要高性价比就买我们国内的次世代。它们都是不错的选择,不过在购买的时候要注意提防假货哦,辨别技巧在下文中会介绍。

  二、充电器介绍和导购充电器对于电池十分重要,电池的能量都是它给的,它的作用就是为电池恢复电量。一个好的合适的充电器同样十分重要,否则也会影响电池的性能甚至造成损坏!对于充电器,我们玩家有几种选择:

  (1)国外原厂和常见的名牌:包括Panasonic、SANYO、Fujifilm、SONY、Maxell、Olympus、Kodak、Energizer、GP等等。性能上它们有快充(2-6小时不等)(460MA)、自动停充(防止过充)、过热保护以及绢流充电等功能。价格估计单买充电器在200元左右,也有套装一起销售的。它们性能上有保障,做工优秀,性能良好。这类高档的名牌充电器售价都十分高,这里笔者建议大家购买三洋NC-M55和松下BQ-390,售价约为200元,性能十分不错,经常成为论坛上充电器的讨论对比热点。

  (2)国内的智能快充:劲牛5060、018等,性能上它们接近名牌大厂的,但智能控制有时要失灵。价格60-80元。做工一般,性能也稍逊于名牌的产品,但是价格便宜不少。

  (3)国内慢充:劲牛008等,GP充电宝(慢速那种)等等。性能充电十分慢(100-200MA),无自动停充和保护装置等。价格25元内,套装的GP也不过70-80元。作工比较差,GP稍好。GP的充电器没有保护装置这点往往成为玩家担心的地方。

  三、假货的辨别现在市场上不多不少有假货的存在,假的充电电池会造成难以想象的破坏,轻则无法供电导致机器无法使用,重则会漏液爆炸等而损坏机器的电路或机器内部元件等等,所以我们在购买充电电池的时候,也要带一双雪亮的眼睛,掌握一定的鉴别技巧。笔者有几个小心得,说出来让大家分享和交流一下:

  (1)无非是包装和印刷了:仔细看看电池的外包装上的工艺和印刷是否精细、字体是否清晰等,这是真货的特征;看看电池的外皮是否字体模糊、印刷和边缘是否粗糙等等,假货通常在细微的工艺上与真货有明显的区别。

  (2)特有的防伪标志。如三洋的电池底部有"HR"的凹陷钢印字样、侧面有生产日期,正极是方园形的,而不像一般电池的是正园形的;GP的电池底部为"GP"、电池身上有激光蚀刻的"正品"的字样。虽然现在不少的假货都具有这些特征,但是始终在细微之处有区别,假货的钢印明显比真货要浅,甚至有字体不正等现象。

  (3)重量,假货明显比相同容量的真货要轻,真货拿在手里有种坠手的感觉,因为假货使用了劣质的容量不足的电芯,内部密度低,所以重量较轻。

  或者这些特征对一般消费者不容易辨别,因为购买的时候商家时一般不会同时拿真货和假货让你辨别,所以建议不太熟悉消费者到有***的较大的商家那里购买,开好注明保养条件的收据。

  四、关于电池的一些使用技巧

  (1)新买的镍氢充电电池应该怎样进行充电首先要说的是使用新电池前是先充电还是先放电这个问题,这要看你用什么充电器充电。如果用慢充就可以先充电,而且充电时间可以比正常的充电时间长一些,这样对激活电池有利;但如果你使用的是快充(特别是使用没有防止过充和过热保护等保护装置的其它快充的话),就最好不要先充电了,还是先放电吧。为了简化操作,我们可以不管用什么方式充电或者电池生产日期的远近,还是先放电后再充电吧,这样对电池有利。所谓先放电也十分简单,不需要什么特别的方法,就是放在用电器中(如DC、MP3等)中正常使用,当电器提示没有电了再充电就行了。

  新电池头3-5次使用时,最好充电时间可以略微长一些(当然也不要过长),这样对激活电池有利;以后的每次使用都最好进行完整的充电放电循环,就是充满电后使用到没电再充电,这样有助于减少电池的记忆效应,延长电池的寿命。

  (2)镍氢电池的保存方法对于想长期不用的镍氢电池,要从电器中取出,然后充满电再存放。否则长时间放置后,你再想使用这些电池时,你会发现电池已经坏了,这是因为电池过度放电了。镍氢电池的保存的最佳条件是带电80%左右保存,这是因为镍氢电池的自放电较大(一个月10-15%左右)。例如如果电池没有电就出厂,电池很长时间不使用(没有售出的话),电池的自放电现象就会造成电池的过度放电,会损坏电池,所以新电池出厂的时候都是充满电出厂的(至少是充满80-90%),因此你拿到新电池时候,电池一般都是有电的。

  (3)充电器的选择快充和慢充的选择之中,当然慢充要好(虽然要等待15个小时左右),慢充比快充对电池的伤害微不足道,而且慢充的价格比较便宜。追求短时间充电的话,我们可以选择使用智能的快速充电器(当然价格较高),使用了一个适当的智能充电器,能在约几个小时内镍氢电池完全充好电,并且没有任何损坏,电池寿命也不会有大幅降低。因为智能充电器带有微处理器控制,具有自动停充(防止过充)、过热保护以及绢流充电等功能,通常会决定什么时候电池充满了电,然后根据设计的不同,完全关掉充电器或转向涓流充电。

  (4)使用时的注意每次使用都最好进行完整的充电放电循环,就是充满电后使用到没电再充电,这样有助于减少电池的记忆效应,延长电池的寿命和保持性能。另外,充电过程重避免打断。我们通常有些坏习惯,例如充电过程重把充电器拔开,看看电池的热度如何,然后再把充电器插回去。这通常会导致充电周期不稳定,电池重新开始完整的充电周期,但是前面的充电周期已经完成了。充电周期不稳定会降低电池寿命。

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 楼主| 发表于 2010-12-20 20:01  ·  浙江 | 显示全部楼层
本帖最后由 好微索啊 于 2010-12-20 20:24 编辑

备用啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊啊

已经订购的国产民用智能充电器将用来测试一下手上的电池
智慧之眼--慧眼(AngelEyes)数字式容量检测充电器

开发历史:2010年最新生产版本

强大的充电器 有放电功能
可以检测电池的充放电容量
可以实时显示充放电的数据

内部精密电路:

大屏幕液晶屏:可以显示4个通道电池的实时充电/放电容量、电压、电流、时间


实时电压显示:

实时电流显示

电池容量显示(可显示充电容量和放电容量,后者更为精确):

充电时间显示:


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发表于 2010-12-20 23:34  ·  美国 | 显示全部楼层
这是要干嘛?
您的帖子长度不符合要求。 当前长度: 12 字节 系统限制: 16 到 1000000 字节

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发表于 2010-12-20 23:37  ·  辽宁 | 显示全部楼层
LZ小心整爆炸了...

征服者

目前无机酸

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发表于 2010-12-20 23:42  ·  香港 | 显示全部楼层
此帖在本區有種莫名的怪感。。。

應該至少發硬件區吧。。。
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发表于 2010-12-20 23:48  ·  广东 | 显示全部楼层
用GP超霸的路過~~~~

终结者

甜甜的你

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发表于 2010-12-20 23:58  ·  上海 | 显示全部楼层
好长......LZ是民科

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发表于 2010-12-21 00:01  ·  上海 | 显示全部楼层
LZ玩游戏还是玩电池?写了一大片,直接说推荐买哪种不就得了
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流放者(禁止发言)

你他妈的谁啊

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发表于 2010-12-21 00:16  ·  山东 | 显示全部楼层
打到楼主 打到尾科学   ·

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发表于 2010-12-21 02:16  ·  北京 | 显示全部楼层
嗯,看帖顶帖好习惯!
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