电池原理与技术

第一部分 电池术语解释
1、化学电源：化学电源是一种把化学能转化为低直流电能的装置，通常也叫电池。
2、电 动 势：电池开路时，即无电流通过时，正负极之间的平衡电位之差为电池电动势。
3、开路电压：开路电压是两极之间联接的外线路断路时，两极之间的电位差。
4、成流反应：电池工作时电极上进行的电化学反应称为成流反应。
5、工作电压：电池的工作电压是电池在闭路负载时的电压，又称为负载电压或放电电压。
6、电池内阻：电池的内阻R内又称全内阻是指电流通过电池内部受到的阻力，包括欧姆内阻及极化内阻，浓差内阻。
7、初始电压：通常将放电开始的瞬间（约几秒）测得电压称为初始工作电压。
8、终止电压：电压下降到不宜再继续放电的最低工作电压称为终止电压。
9、充电电压：蓄电池放电后，用一个直流电源对他进行充电时所表现的电压是充电电压。
10、电池容量：电池的容量是指一定放电制度下（I放，T放，V终）从电池获得电量的值。单位用安培时（Ah）表示。
11、理论容量：理论容量是假设活性物质全部参加放电反应时所给出的容量。
12、实际容量：实际容量是指在一定放电条件（温度,放电率，终止电压等）下电池所输出的电量。
13、额定容量：（标称容量）所谓额定容量系指在规定的放电制度下由制造厂标明电池所能提供的安时容量最小值。即指在25摄氏度。0.2C放电到1.0V时最低放电量用MAH表示容量。
14、放 电 率：放电率是电池额定容量与放电时间的比值，系指电池在规定时间内放出其额定容量时所输出的电流值。
15、比 容 量：单位质量或体积电池所给出的容量称为质量比容量或体积比容量。
16、自 放 电：电池在贮存过程中容量自行下降的现象叫自放电（Ni-cd存放八天≤13%，Ni-MH≤18%）。
17、循环周期:蓄电池经历一次充电和放电称为一个周期(或一次循环).
18、使用周期：在一定放电制度下，电池容量降到额定容量70%-80%，之前电池能经受充电与放电次数称为蓄电池的使用周期。
19、电池能力：电池能力是指电池在一定放电条件下对外作用所输出的电能，通常有瓦时（WH）表示。
20、比 能 量： 单位质量的电池输出的能量称为质量比能量，单位体积电池的输出的能量称为体积比能量。
21、电 池 组：几只电池通过连接片组合在一起。通常分为串连接，并联连接。
22、放电平台：时间是指放电时，电压从起始电压降至1.2V时放电时间。
23、充电条件：充电分为标准充电，涓流充电，快速充电，高倍率充电，超高倍率充电，其中标准充电即用0.1C＊14—16H 或0.2C*6—7H为标准充电。
涓流充电：用1／50—1/20C充电为涓流充电。
快速充电：0.4—0.5C 充电3—4H为快速充电.
高倍率充电:1C,1.5C充1—1.5H是高倍率充电.
超高倍率充电:4C—6C充电15MIN—25MIN是超高倍率充电.

第二部分 检测化成分容等基础知识
1、放电倍率:
电池的充放电电流往往用充电倍率来表示它是指电池的充放电电流为电池容量的某一个倍数.电池的容量除与制造工艺有关外,还与电池的充放电电流和充放电时间有关系.其容量计算公式为：充放电容量(C)=充放电电流(A或MA)*充放电时间(H)
如:SC型电池用1200MA(1.2A)放电到1.0V,其放电时间为58分钟,则该电池容量为1200MA(1.2)*58/60=1159.99MAH(或者说1.159AH)注:时间单位分应换成小时
那么,在电池 充放电的时候,根据电池的设计和工艺要求,往往设计一定的充放电制度,而且电池型号多样.在规定放电流时,如直接说成电流值就很不方便.所以用放电倍率表示就方便的多.
如:AA600MAH镍镉电池,充放电制度要求用0.1C90MIN,转0.5C150MIN那么我们就可以很快的得出充电电流即0.1600=60MA45MIN转0.5C150MIN=300150MIN
从以上可以看出同一型号电池充放电倍率越大,电池充放电流就越大.
2、电池的放电终止电压
电池在放电时终止电压一般为（1.0V,0.8V）,终止电压值有时也不相同,这是为什么呢?放电终止电压是指电池在放电时,电压随着放电时间的增长而慢慢降低,当降到某一个点时,不能再继续放电时的电压,也是电池最低的工作电压,这是人为规定的，对同一电池不同的放电条件要求也不同,一般为放电电流较小时终止电压稍高,放电电流较大时终止电压稍低,如我们一般使用的放电制度0.2C,1C放电1.0V终止。而且10C放电时终止电压为0.8V.
3、电池的过充电与过放
电池的过充是指电池在充电时,充电容量到达实际的容量后,仍继续充电的现象,它分为允许过充电和不允许过充电,由于电池的设计结构与工艺不同,电池的充电效率也有高有低,所以电池按100％的容量充电时,就不会放出额定的容量,根据设计要求不同,电池在充电时就会充到额定容量的120%--150%.如:我们1200mah的电池在分容充电时按公式计算充60分钟即达到标称的容量了，而实际上充90分钟。电池才能充足电，这是由于电池充足电后极板上的活性物质量不断转化，电压也不断上升，当化学活性物质全部转化完后，电压就急剧上升，开始转化电解H2O，同时正极有02产生，负极有H2析出，为了避免大量的气体产生，电池就再不能继续充电，如充电电池内压升高，大于防爆球压力，电池就会漏液爆炸。在刚好充足电这一点以上的充电称允许过允电，此点以后的充电称为不允许过充电，我们平时的规定的充电时间，就是接近这一点，超过规定充电时间的称为过充电。
电池的过放电，是指电池放电时，达到终止电压（最低工作电压）后仍继续放电的现象，电池产生过放后，电压即在很短的时间内大幅度下滑，并达成负数，这时整个电池内部反应体系发生紊乱，如再反复的过放，正极极就会失去活性，会影响电池的使用寿命。

4、电池的化成与分容
电池的化学性物质，在没有化成（活化）之前，活化极低落。导电性也极低，在加入电解液后，要经过反复的充放电，使电池极板激活，电解液充分的吸附到极板的每一个部位，这样电池的容量才能逐渐提高，化学活性物质才能不断的活化，并增加其化学活性物质的利用率，电池的容量才能不断的提高，所以电池在没有经过活化没有电能，这便是电池的化成（活化）目的。
由于电池在从极片到装配的整个过程中，都有因素影响电池的容量，同样生产工艺的电池性能也不一样。分容便是一个分级优选的过程，把电池分成几个档次，以便针对不同的客户要求和使用场所发货使用。
5、电流和时间对电池的性能的影响
在我们化成和分容时，最主要的是看电流和记录时间，并且要求了一个允许公差范围，操作过程中不注意便会造成电池性能不良，从容量计算公式中我们知道，电池的充放电容量与充放电电流和充放电时间有关，如果我们不注意造成电流过大，则充，放电容也就过大，这样便会产生电池不允许过充电和过放电，造成电池内压升高电池漏液，寿命降低，或者分容档次不准，如：要求用1200MA 充电90MIN充电容量为120090/60=1800MAH已达到了允许过充电的最高值。如果不注意电流的调节，电流达到了1210MIN，大了10MIN则电池同样充90MIN ，刚充进的容量为121090/60=1815MA。电池即达到不允许过充电，造成电池内压升高，同样的道理，如果时间加长了，结果也是如此，那么，反过来说，电流过小和时间过短，电池便会产生电量充不足的现象，造成电池化成不好，化学物质利用率开发不出来，电池容量偏低，成本增多。
6、分档不准对电池性能的影响
在我们电池分容的时候，如果分档不准或下柜时标识搞混，则会造成严重的质量问题。组合电池在使用时几只串联使用，串联使用时，要求同组容量差很小，即同个档次组合到一块，如果档次搞混，就会造成组合后电池容量同组不均一。在使用电池组时，用同样的方法充电，容量低的提前达到终止电压，而容量高的仍在继续放电，这样会产生容量低的过放，同一组合影响容量高的电池，反复的充放电使用后，整个电池组就会不能使用，就如同几个劲大的和几个劲小的人在一起，干同样的活出同样的力气一样，结果就会可想而知，所以分档准确，标识清楚是分容的一大关键。
7、容量
电池的容量是指在一定的条件下，确定放电电流，放电时间和终止电压，电池所能取出的电量，通常用C来表示，其单位为安培（AH）或毫安时（MAH）例如：我们平时生产的SC1300MAH即为电池的容量，容量它是电池的一个重要特性参数。是电池品质好坏的第一反应。电池生产的各个过程，可能影响电池的容量其最主要的为正，负极化学活性物质的多少及其利用率以及电解液的高低等。
8、短路
电池的短路有直接短路，隐形短路，微短路。直接短路是指电池正负极直接接触，造成电池无电压现象。隐形短路是指电池在卷绕装配后不短路，经过后期的振动又产生直接短路的现象。而微短路则是电池的正负极有微小的接触。电池充电时有电压，但停止充电后电压便迅速下滑，直至零电压，电池隐形短路和微短路比直接短路更可怕，它会给企业和用户来一些不可估量的损失。
9、自放电
电池的自放电是指电池在贮存过程中电压降低，容量自行减少的现象。它是电池性能中最重要的考核参数，电池自放电的形成主要因为电池正负极化学活性物质中的杂质以及电解液中的杂质，极片存放时间的长短，卷绕水平高低，转序时间的长短引起的。它是电池生产中急需解决的一大难题。
自放电率用单位时间内容量降低的百分数表示：
X%=C1-C2/C1T×100%
式中C1、C2为贮存前后电池的容量；T为贮存时间，常用天、月或年来计算，在实际的测试中，人们更习惯用指定时间内容量的保持率来表示：
X%=C2/C1×100%
如充电态的NI-MH-电池开路搁置28d后容量保持率应大于60%，自放电率越低，即容量保持率越高，则充电态电池在一定条件下保存后所放出的电量也越多。
10、电池的漏液和爬碱
电池使用的电解液为强碱，有很高的腐蚀性，所以电池使用过程中需要密封，即电解液不能外漏。但是如果电池的生产工艺设计不合理，生产过程操作不当，便会引起电池内压升高，造成盖帽的防爆孔无法承受电池内部的压力，电解液从盖帽防爆孔外露的现象叫漏液。如防爆球压力较大，封口不好，造成电解液从壳口边爬出的现象叫爬碱。（电解液有个特性，在空气中会自动的沿器体向外扩散，人们习惯叫爬碱）。不论是漏液还是爬碱，其对用户的危害都很大。也是所有用户不能允许的它可能对用户的设施造成损坏。在电池分容后要将电池漏液或爬碱挑出。
通过以上几种原因，可以看出，化成分容是电池质量的关口。整个操作过程，都应十分注意，除看准时间和电流外，测量终止电压，开关的漏开、关，上柜后接触不良，都会造成不良后果。另外上架接触不良还会产生短路，外观不良等。
化成与分容口决
化成分容一样干，卡好电流与时间。
电流过大会过充，不漏液来就会崩。
电流过小充不够，容量低化成不适。
电压测量要搞准，容量档次不能混。
电压标准
1、光身电池开路电压标准：
放电贮存期 开路电压（V）
＞2个月 (Ni-Cd)＞1.10 (Ni-MH)＞1.05
＞1个月 ＞1.16 ＞1.10
＞15天 ＞1.20 ＞1.15
＜15天 ＞1.22 ＞1.18
2、单体电池充满电后，搁置到第二天（≥15h）开路电压标准：≥1.31V
3、带电30-50%
0 ≤ V ≤ 0.1 报废
0.1 ＜ V ≤ 0.5 贮存三个月后重分
0.5 ＜ V ≤ 1.0 贮存两个月后重分
1.0 C ＜ V ≤ 1.27贮存一个月后重分
V ＞ 1.27 正常使用