充电电池的性能指标

电池产品外观检验标准Q/HST 0009—2006

The inspection specification of battery product’s appearance

1范围

本标准规定了电池外观工艺要求及检验方法，适用于公司来料、半成品、成品外观的检查。

2引用标准

GB2828-87逐批检查计数抽样程序及抽样表（适用于连续批的检查）。

3定义

3.1 产品方位：

3.1.1 A面：指产品正面（即在使用过程中能直接看到的表面）；

3.1.2 B面：指产品的四个侧面，不在直视范围，需将物品偏转45o～90o才能看到的部分；

3.1.3 C面：指产品底面，需将物品偏转90o～180o才能看到的部分；

3.1.4 五金：指输出及产品表面外露部分五金（金属触片）；

（说明：A面与C面是相对而言的，有时可互换，须根据产品结构特点而定。）3.2 缺陷描述：

3.2.1 色点：含色斑、砂眼、尘点等点状样覆于产品外表之品质不良缺陷；3.2.2细碎划痕：没有深度的划痕；

3.2.3刮花（划痕）：硬摩擦造成有深度或浅度的划痕；

3.2.4批锋：由于注塑等原因造成塑胶件边缘突起；

3.2.5 缩水：由于注塑或产品结构原因造成塑胶件表面凹陷；

3.2.6压伤：由于模具表面不平整而造成零件局部表点状凹陷。

4要求

4.1 检验步骤：A面→B 面→C面→五金（依产品结构特点而定，亦可同时进行。）

4.2 检验标准：见表1、表2

5检验方法

5.1 检验条件：

5.1.1 距离：灯距离物品1.2～1.5m高；

5.1.2 时间：时间3~5 s，总体时间不超过15s；

5.1.3 照明：室内60W日光灯下；

5.1.4 位置：检视面与桌面成45o角；

上下左右转动15o角内。

5.2 检测工具与要求：

5.2.1 塞规：0.02~1.00mm；

5.2.2 菲林卡；

5.2.3 卡尺：准确度：±0.02mm。

6 品质判定

来料及出货供检验的样品于交验的产品中随机抽取，采用GB2828-87（IL=Ⅱ）的正常检验一次抽样方案，其合格质量水平按AQL Cri.（0.0）Maj.(0.65) Min.（1.5）规定对产品批进行处置；制程检验则实行全检或随机抽检，若发现品质不良则按相关程序处理。

目录

第一章概论 (4)

第一节电池名词 (4)

一次电池 (4)

二次电池 (4)

其他电池 (4)

额定容量 (4)

额定电压 (4)

开路电压 (4)

内阻 (4)

C (4)

放电截止电压 (4)

放电深度 (5)

过充（放）电 (5)

能量密度 (5)

自放电 (5)

循环寿命 (5)

记忆效应 (5)

CC/CV (5)

涓流充电 (5)

-△V (5)

△V/△t (5)

充放电率 (5)

第二节充电电池种类 (5)

镍镉电池（Ni-Cd） (5)

镍氢电池（Ni-Mh） (6)

锂离子电池（Li-lon） (6)

铅酸电池（Sealed） (6)

锂聚合物电池（Li-polymer） (6)

第二章充电电池的主要性能指标 (6)

第一节性能指标 (6)

安全性能 (6)

容量 (6)

内阻 (7)

循环寿命 (7)

高率放电性能 (7)

荷电保持能力 (7)

第二节测试项目 (7)

1、电池的可靠性测试项目有哪些 (7)

2、电池的安全性测试项目有哪些 (8)

第三节性能及测试问答 (8)

什么是电池的放电残余容量 (8)

什么是电池的标称电压、开路电压、中点电压、终止电压 (8)

电池常见的充电方式有哪几种 (8)

什么是电池的标准充放电 (9)

脉冲充电对电池性能有什么影响 (9)

什么是涓流充电 (9)

什么是充电效率 (9)

什么是电池的功率输出 (9)

什么是二次电池的自放电,不同类型电池的自放电率是多少 (9)

什么是24小时自放电测试 (10)

什么是电池的内阻,怎样测量 (10)

充电态内阻与放电态内阻有何不同 (10)

什么是IEC标准循环寿命测试 (10)

什么是标准耐过充测试 (11)

什么是标准荷电保持测试 (11)

什么是电池的内压,电池正常内压一般为多少 (11)

什么是内压测试 (11)

什么是短路实验 (11)

什么是跌落测试 (11)

什么是振动实验 (11)

什么是碰撞实验 (12)

什么是撞击实验 (12)

什么是穿刺实验 (12)

什么是高温加速实验 (12)

什么是高温高湿测试 (12)

什么是温升实验 (13)

什么是温度循环实验 (13)

什么是温度震荡实验 (13)

什么是灼烧实验 (13)

什么是IEC标准?电池常用标准有哪些 (13)

第三章电池常见问题与分析 (13)

充电的控制方法有哪些 (13)

过充电对电池性能有何影响 (14)

什么是过放电，过放电对电池性能有何影响 (14)

电池、电池组放什么是过充电电时间短的可能原因有哪些? (14)

电池使用寿命短的可能原因是什么 (14)

不同容量的电池组合在一起使用会出现什么问题 (14)

电池使用完后或长期不使用是否可以保存在用电器内吗? (14)

什么是短路,短路对电池性能有何影响 (14)

什么是记忆效应,怎样消除记忆效应 (14)

电池出现零电压或低电压的可能原因是什么 (15)

电池组零电压或低电压的可能原因有哪些 (15)

电池、电池组充不进电的可能原因是什么? (15)

电池、电池组无法放电的可能原因是什么 (15)

电池充满电时温度为什么会急升,电压为什么会突降 (15)

电池鼓底、凸肚、甚至漏液的可能原因是什么 (15)

电池保护元器件的种类及各自的优缺点是什么 (15)

什么是电池的爆炸,怎样预防电池爆 (15)

电池容量越高越好吗 (16)

第四章几种主要充电电池 (16)

第一节镍镉电池 (16)

第二节镍氢电池 (17)

第三节锂(Li-ion)离子 (19)

第四节锂聚合物电池 (20)

第五节镍氢电池与锂电池的差异 (21)

第一章概论

第一节电池名词

电池:指通过正负极之间的反应将化学能转化为电能的装置.

1、一次电池：指无法进行充电，仅能放电的电池，但一次电池容量一般大于同等规格充电电池，如锌锰、碱性干电池，锂扣电池，锂亚电池等。

2、二次电池：指可反复充电再循环的电池，如铅酸、镍镉、镍氢、锂离子、锂聚合物、燃料、锌、铝、镁空气电池等。

3、其它:燃料电池,物理电池,太阳电池。

4、额定容量：指电池在充满电后，空载状态下放电至截止电压时，所能释放出的电能量，一般以mAh或Ah（1Ah = 1000mAh）符号来表示。电池长期使用后，释放的电量会下降。容量由于充放电是在一定的C-倍率条件下进行的，因此电池的容量与C-倍率直接相关。电池的额定容量是指0.2C条件下测试得到的电容量。C-倍率越大，电池的放电率越小。充电容量(Ah或者mAh)=充电电流×充电时间，放电容量(Ah或者mAh)=放电电流×放电时间。一般而言，0.2C电流放电基本能够达到95%~100%放电率，而1C电流放电只能能够达到90%放电率左右，由于充电受电池原材料本身特性影响，相应需要多充一部分时间，大致是同等电流放电时间的120~160%，例如，NI-MH AA1800mAh,以0.2C（360mA）充电约需6~8小时，而以0.2C（360mA）放电约可以达到5小时。

5、额定电压：指电池正负极材料因化学反应而造成的电位差, 由此产生的电压值。不同电池由于正负极材料不同，产生的电压是不一样的，电池电压会随着充电的过程而不断上升至某一值，会随着放电的过程而不断下降至某一值。

6、开路电压：指电池在无负载的情况下，电池正负极之间的电压。开路电压与电池的剩余能量有一定的联系，因此，电池显示器是利用这种关系而制造。

7、内阻：指电池内部由化学材料自动生成的阻抗，内阻越小，电池的充放电性能越好。电池内阻包含直流电阻和交流电阻。影响电池内阻的因素有：①电解质的成份；②正负电极片中的成份配方；③正负电极片的几何面积以及比表面积；④金属基片（铜箔和铝箔）；⑤电解液与正负电极片接口状态；⑥温度；⑦充电状态（电池的开路电压）；⑧测量频率高低；

⑨电池的内部结构设计。

8、C：用来表示电池充放电时电流大小的比率，即倍率。如1200mAh的电池，0.2C表示240mA（1200mAh的0.2倍率），1C表示1200mA（1200mAh的1倍率）。充放电效率也与C（倍率）相关，在0.2C条件下，聚合物锂电池的充放电效率应该在99.8%。充放电效率=放电容量/充电容量× 100%

9、放电截止电压：指电池充满电后进行放电，放完电时达到的电压（若继续放电则为过度放电，对电池的寿命和性能有极大的损伤）。

10、放电深度：与电池额定容量比较，放电量的比率。

11、过充（放）电：指超过电池规定的充（放）电状态，若继续充（放）电可能造成电池漏液或劣化。

12、能量密度：指单位体积或单位质量所释放的能量，一般用体积能量密度（Wh/L）和质量能量密度（wh/kg）表示。

13、自放电：电池充满电之后，在与外电路没有接触和常温放置的条件下，其电容量会自然衰减。在储存过程中，电池蓄电容量会逐渐下降，其减少的容量与额定容量的比例，称为自放电率。通常，环境温度对其影响较大，过高温度会加速电池的自放电。电池容量衰减（自放电率）的表达方法为：%/月。镍镉、镍氢电池的自放电率为20-25%/月，锂电池的自放电率为2-5%/月。

14、循环寿命：二次电池经历一次充放电称为一个周期或一次循环。在一定的放电制度下，电池容量降至规定值之前，电池所经受的循环次数称为循环寿命。二次电池在反复充放电的使用下，电池容量会逐渐下降，一般以电池的额定容量为标准，当电池容量降至其60%或80%时的充放电次数称为循环寿命。

15、记忆效应：电池的记忆效应是指在下一次充电时所能充电的百分比。为了消除电池的记忆效应，在下一次充电之前，必须先完全放电，然后再充电。只有这样，才能百分之百的充满电池。镍氢、锂电池均无记忆效应。

16、CC/CV：CC即恒流，以固定的电流对电池充（放）电；CV即恒压，以固定的电压对电池充电，充电电流会随着电压的上升而下降。对铅酸电池一般采用恒压方式充电，对镍镉、镍氢电池一般采用恒流方式充电，对锂离子电池一般采用先恒流（4.2V/节）后恒压方式充电。

17、涓流充电：指以小于0.1C电流对电池充电，一般在电池接近充满电时，进行补充充电时采用涓流充电方式充电,在此情况下，电池使用寿命较长。

18、-△V：这是在电池接近充满电时，电压达到一个峰值后，对其继续充电，电压会有瞬间的微量下降，一般在3~5mV之间，充电芯片多根据-△V值对电池进行控制。

19、△V/△t：这是在电池接近充满电时，电池表面温度会随着时间而快速上升，，以每分钟上升的温度作为充电截止条件，一般设定在每分钟上升1度作为截止点。

20、充放电率: 充电状态和放电深度都是电池保有值。充放电状态以百分比率来表示，以满充电和满放电为100%。充电状态称为SOC；放电深度称为DOD。如：

DOD=250mAh/800mAh × 100%=31.25%。

第二节充电电池种类

镍镉电池（Ni-Cd）

电压：1.2V

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

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。

第二章充电电池的主要性能指标

第一节性能指标

1.安全性能

安全性能指标不合格的电池是不可接受的。其中影响最大的是爆炸和漏液。爆炸和漏液的发生主要与电池的内压、结构和工艺设计（比如安全阀失效、锂离子电池没有保护电路等）及应当禁止的不正确操作（比如将电池投入火中）有关。

2.容量

指在一定放电条件下,电池所能释放出的总电量。按照IEC标准和国标，镍镉和镍氢电池在20±5°C条件下，以0.1C充电16小时后以0.2C放电至1.0V时所放出的电量为电池的额定容量，以C表示；锂离子电池在常温、恒流（1C）、恒压（4.2V）条件下充电3小时后再以0.2C放电至2.75V时所放出的电量为电池的额定容量。电池容量的单位为mAh和Ah （1Ah=1000mAh）。

以AA 2300mAh镍氢充电电池为例，表示该电池以230mA（0.1C）充电16小时后以460mA （0.2C）放电至1.0V时，总放电时间为5小时，所放出的电量为2300mAh。相应地，若以2 30mA的电流放电，其放电时间约为10小时。

3.内阻

电池的内阻是指电流流过电池内部时所受到的阻力。充电电池的内阻很小，需要用专门的仪器才可以测量到比较准确的结果。一般所知的电池内阻是充电态内阻，即指电池充满电时的内阻（与之对应的是放电态内阻，指电池充分放电后的内阻。一般说来，放电态内阻比充电态内阻大，并且不太稳定）。电池内阻越大，电池自身消耗掉的能量越多，电池的使用效率越低。内阻很大的电池在充电时发热很厉害，使电池的温度急剧上升。对电池和充电器

的影响都很大。随着电池使用次数的增多，由于电解液的消耗及电池内部化学物质活性的降低，电池的内阻会有不同程度的升高。质量越差的电池上升越快。

4.循环寿命

循环寿命即电池可经历的重复充放电的次数。电池寿命和容量成反向关系，一般镍氢电池的循环寿命可达500次以上。高容量电池的寿命则较短，不过也可达200次以上。循环寿命还与充放条件密切相关，一般充电电流越大（充电速度越快），循环寿命越短。

5.荷电保持能力

荷电保持能力即通常讲的自放电，是指在开路状态下，电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力。自放电主要是由电池材料、制造工艺、储存条件等多方面的因素决定的。通常温度越高，自放电率越大。充电电池一定程度的自放电属于正常现象。以镍氢电池为例，IEC标准规定电池充满电后，在温度为20±5°C、湿度为65±20%条件下，开路搁置28天，0.2C放电时间不得小于3小时（即剩余电量大于60%）。锂离子电池和干电池的自放电要小得多。

6.高率放电性能

即大电流放电能力。数码相机、电动工具、电动玩具等用电器具尤其需要大电流放电性能优秀得电池。大电流放电性能主要和电池的材料及制作工艺有关。

第二节测试项目

1、电池的可靠性测试项目有哪些?

1.循环寿命

2.不同倍率放电特性

3.不同温度放电特性

4.充电特性

5.自放电特性

6.不同温度自放电特性

7.存贮特性

8.过放电特性

9.不同温度内阻特性

10.高温测试

11.温度循环测试

12.跌落测试

13.振动测试

14.容量分布测试

15.内阻分布测试

16.静态放电测试

2、电池的安全性测试项目有哪些?

1.内部短路测试

2.持续充电测试

3.过充电

4.大电流充电

5.强迫放电

6.跌落测试

7.从高处跌落测试

8.穿刺实验

9.平面压碎实验

10.切割实验

11.低气压内搁置测试

12.热虐实验

13.浸水实验

14.灼烧实验

15.高压实验

16.烘烤实验

17.电子炉实验

第三节性能及测试问答

什么是电池的放电残余容量?

当对可充电电池用大电流(如1C或以上)放电时,由于电流过大使内部扩散速率存在的“瓶颈效应”,致使电池在容量未能完全放出时已到达终点电压,再用小电流如0.2C 还能继续放电,直至1.0V/支时所放出的容量称为残余容量.

什么是电池的标称电压、开路电压、中点电压、终止电压?

电池的标称电压指的是在正常工作过程中表现出来的电压,二次镍镉镍氢电池标称电压为1.2V;二次锂电池标称电压为3.6V;

开路电压指在外电路断开时,电池两个极端间的电位差;

终点电压指电池放电实验中,规定的结束放电的截止电压;

中点电压指放电到50%容量时电池的电压,主要用来衡量大电流放电系列电池高倍率放电能力,是电池的一个重要指标.

电池常见的充电方式有哪几种?

镍镉和镍氢电池的充电方式:

1.恒流充电:整个充电过程中充电电流为一定值,这种方法最常见;

2.恒压充电:充电过程中充电电源两端电压保持一恒定值,电路中的电流随电池电压

升高而逐渐减小.

3.恒流恒压充电:电池首先以恒流充电,当电池电压升高至一定值时,电压保持不变,电

路中电流降至很小,最终趋于0.

锂电池的充电方式:

恒流恒压充电:电池首先以恒流充电,当电池电压升高至一定值时,电压保持不变,电路中电流降至很小,最终趋于0.

什么是电池的标准充放电?

IEC国际标准规定的镍镉和镍氢电池的标准充放电方法为:

首先将电池以0.2C放电至1.0V/支,然后以0.1C充电16小时,搁置1小时后,以

0.2C放至1.0V/支,即为对电池标准充放电.

脉冲充电对电池性能有什么影响?

由于镍镉电池在常规充电时容易极化,常规恒压或恒流充电均会使电解液持续产生氢气体,其氧气在内部高压作用下,渗透至负极与镉板作用生成CdO,造成极板有效容量下降.脉冲充电一般采用充与放的方法.即充5秒钟,就放1钞钟.这样充电过程产生的氧气在放电脉冲下将大部分被还原成电解液.不仅限制了内部电解液的气化量,而且对那些已经严重极化的旧电池,在使用本充电方法充放电5-10次后,会逐渐恢复或接近原有容量.

什么是涓流充电?

涓流充电是用来弥补电池在充满电后由于自放电而造成的容量损失.一般采用脉冲电

流充电来实现上述目的.根据以往测试的经验,电池在充满电后,在40℃环境下由于自放电损失的容量大约是标称容量的5%.从理论上讲,以C/500的电流持续充电即可弥补自放电造成的容量损失C*5/100*24h*C/500,但是,由于电流太小,实际上充电效率非常低,使得基本无法充进电.我们采用脉冲充电方法可以解决这个问题.用C/10充电1.2秒,搁置58.8秒.按照上述条件每天充电的容量约为标称容量的5%.一般而言,脉冲充电的方式在以下范围内较为适合,可根据实际情况选用.充电电流:C/20,充电时间:0.1秒到60秒.

涓流充电的例子:

充电高充电低脉冲周期S每天充电容量电流时间电流时间C/10 1.2s 0C 58.8s 60s 标准容量的5% C/20 2.4s 0C57.6s 60sC/100.6s0C 29.4s30s

什么是充电效率?

指电池在一定放电条件下放至某一截止电压时放出的容量与输入的电池容量的比值,它可按照以下公式计算:

充电效率=(放电电流×放电至截止电压的时间/充电电流×充电时间)×100%

输入的能量部分用来将活性物质转换为充电态,部分消耗在副反应上来产生氧气,充电效率受到充电速率和环境温度的影响,充电时充电电流必须在一定范围内,电流太小或太大充电效率都很低,由于电池还存在自放电,致使电池无法充满电.

什么是电池的功率输出?

电池的功率输出指在单位时间里输出能量数的能力,它是根据放电电流I和放电电压V来计算的:

P=U×I单位:瓦特

电池的内阻越小,输出功率越高;电池的内阻应小于用电器的内阻,否则电池本身消耗的功率还要大于用电器消耗的功率,这是不经济的,而且可能损坏电池,在额定电压条件下电池的输出功率随电极表面积的增大工作温度的上升而上升,反之亦然.

什么是二次电池的自放电,不同类型电池的自放电率是多少?

自放电又称荷电保持能力,它是指在开路状态下,电池储存的电量在一定环境条件下的保持能力.一般而言,自放电主要受制造工艺、材料、储存条件的影响.自放电是衡量电池性能的主要参数之一.一般而言,电池储存温度越低,自放电率也越低,但也应注意温度过低或过高均有可能造成电池损坏无法使用,电池充满电开路搁置一段时间后,一定程度的自放电属于正常现象.IEC标准规定镍镉及镍氢电池充满电后,在温度为

20±5℃,湿度为65±20%条件下,开路搁置28天,0.2C放电时间分别大于3小时和3小时15分即为达标.

与其它充电电池系统相比,含液体电解液太阳能电池的自放电率明显要低,在25下大约为10%/月

什么是24小时自放电测试?

★镍镉和镍氢电池的自放电测试为:

由于标准荷电保持测试时间太长,一般采用24小时自放电来快速测试其荷电保持能力,将电池以0.2C放电至1.0V.1C充电80分钟,搁置15分钟,以1C放电至10V,测其放电容量C1,再将电池以1C充电80分钟,搁置24小时后测1C容量

C2,C2/C1×100%应小于15%

★锂电池的自放电测试为:

一般采用24小时自放电来快速测试其荷电保持能力,将电池以0.2C放电至3.0V,恒流恒压1C充电至4.2V,截止电流:10mA,搁置15分钟后,以1C放电至3.0V测其放电容量C1,再将电池恒流恒压1C充电至4.2V,截止电流100mA,搁置24小时后测1C容量C2,C2/C1×100%应大于99%.

什么是电池的内阻,怎样测量?

电池的内阻是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力,一般分为交流内阻和

直流内阻,由于充电电池内阻很小,测直流内阻时由于电极容易极化,产生极化内阻,故无法测出其真实值;而测其交流内阻可免除极化内阻的影响,得出真实的内值.

交流内阻测试方法为:利用电池等效于一个有源电阻的特点,给电池一个

1000HZ,50mA的恒定电流,对其电压采样整流滤波等一系列处理从而精确地测量其阻值.

充电态内阻与放电态内阻有何不同?

充电态内阻指电池100%充满电时的内阻,放电态内阻指电池充分放电后的内阻.

一般来说,放电态内阻不太稳定,且偏大;充电态内阻较小,阻值也较为稳定.在电池的使用过程中,只有充电态内阻具有实际意义,在电池使用的后期,由于电解液的枯竭以及内部化学物质活性的降低,电池内阻会有不同程度的升高.

什么是IEC标准循环寿命测试?

★IEC规定镍镉和镍氢电池标准循环寿命测试为:

电池以0.2C放至1.0V/支后

1.以0.1C充电16小时,再以0.2C放电2小时30分(一个循环).

2.0.25C充电3小时10分,以0.25C放电2小时20分(2-48个循环).

3.0.25C充电3小时10分,以0.25C放至1.0V(第49循环)

4.0.1C充电16小时,搁置1小时,0.2C放电至1.0V(第50个循环),对镍氢电池重

复1-4共400个循环后,其0.2C放电时间应大于3小时;对镍隔电池重复1-4共500个循环,其0.2C放电时间应大于3小时.

★IEC规定锂电池标准循环寿命测试为:

电池以0.2C放至3.0V/支后,1C恒流恒压充电到4.2V,截止电流20MA,搁置1小时后,再以0.2C放电至3.0V(一个循环)反复循环500次后容量应在初容量的60%以上.

什么是标准耐过充测试?

★IEC规定镍镉和镍氢电池的标准耐过充测试为:

将电池以0.2C放电至1.0V/支,以0.1C连续充电28天,电池应无变形,漏液现象,且过充电后其0.2C放电至1.0V的时间应大于5小时.

★IEC规定锂电池的标准耐过充测试为:

⑴将电池0.2C放电至3.0V

⑵用电流I任意设置10V电压对电池充电充电时间为T=2.5×C5/I

⑶电池最终不爆炸和起火

什么是标准荷电保持测试?

★IEC规定镍镉和镍氢电池的标准荷电保持测试为:

电池以0.2C放至1.0/支,后以0.1C充电16小时,在温度为20±5℃,湿度为

65±20%条件下储存28天后,再以0.2C放电至1.0V,镍镉电池放电时间应不小于195min,而镍氢电池应大于180min.

★国家标准规定锂电池的标准荷电保持测试为(IEC无相关标准).

电池以0.2C放至3.0/支后,以1C恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA,在温度为20±5℃下储存28天后,再以0.2C放电至2.75V计算放电容量,再与电池标称容量相比,应不小于初始容量的85%.

什么是电池的内压,电池正常内压一般为多少?

电池的内压是由于充放电过程中产生的气体所形成的压力.主要受电池材料、制造工艺、结构、使用方法等因素影响.一般电池内压均维持在正常水平,在过充或过放情况下,电池内压有可能会升高:

例如过充电正极:4OH--4e2H2O+O2

产生的氧气透过隔膜纸与负极复合:

2Cd+O22CdO

如果负极反应的速度低于正极反应的速度,产生的氧气来不及被消耗掉,就会造成电池内压升高.

什么是内压测试?

★镍镉和镍氢电池内压测试为:

将电池以0.2C放至1.0V后,以1C充电3小时,根据电池钢壳的轻微形变通过转换得到电池的内压情况,测试中电池不应彭底,漏液或爆炸.

★锂电池内压测试为:(UL标准)

模拟电池在海拔高度为15240m的高空(低气压11.6kPa)下,检验电池是否漏液或发鼓.

具体步骤:将电池1C充电恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA,然后将其放在气压为11.6Kpa,温度为(20±3℃)的低压箱中储存6小时,电池不会爆炸,起火,裂口,漏液.

什么是短路实验?

将充满电的电池在防爆箱内用一根导线连接正负极短路,电池不应爆炸或起火.

什么是跌落测试?

将电池组充满电后从三个不同方向于1m高处跌落于硬质橡胶板上,每个方向做2次,电池组电性能应正常,外包装无破损.

什么是振动实验?

★镍镉和镍氢电池振动实验方法为:

电池以0.2C放电至1.0V后,0.1C充电16小时,搁置24小时后按下述条件振动: 振幅:4mm

频率:1000次,分XYZ三个方向各振动30分钟.

振动后电池电压变化应在±0.02V之间,内阻变化在±5m以内

★锂电池振动实验方法为:

电池以0.2C放电至3.0V后1C充电恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA,搁置24小时后按下述条件振动:

振幅0.8mm

使电池在10HZ-55HZ之间振动,每分钟以1HZ的震动速率递增或递减.

振动后电池电压变化应在±0.02V之间,内阻变化在5m以内.

什么是碰撞实验?

★镍镉和镍氢电池碰撞实验方法为:

电池以0.2C放电至1.0V后,在20±5℃下,以0.1C充电16小时,安装到碰撞测试台上按如下条件测试:

峰值加速度为98m/S2(10g),相应脉冲时间D为16m/s,相应速度变化为1.00m/s,碰撞1000次结束后,电池应在20±5℃下搁置1-4小时以0.2C放电至1.0V的放电时间应不小于5小时

★锂电池碰撞实验方法为国家标准

电池以0.2C放电至3.0V后在20±5℃下以1C恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA,安装到碰撞测试台上按如下条件测试:

峰值加速度在100m/S2,脉冲持续时间为16ms,碰撞次数为1000±10,碰撞结束后目测电池外观应无异常现象,然后以1C恒流放电至2.75V,然后在(20±5℃)的条件下,进行1C充放电循环直至放电容量不少于初始容量的85%,但循环次数不多于3次.

什么是撞击实验?

电池充满电后,将一个15.8mm直径的硬质棒横放于电池上,用一个20磅的重物从610mm的高度掉下来砸在硬质棒上,电池不应爆炸起火或漏液.

什么是穿刺实验?

电池充满电后,用一个直径为2.0mm~25mm的钉子穿过电池的中心,并把钉子留在电池内,电池不应该爆炸起火.

什么是高温加速实验?

由于标准荷电保持测试时间较长,对镍氢电池一般采用高温加速实验.将充满电后的电池储存在45℃环境中3天(等效于电池在常温下搁置28天),在常温下搁置1小时后,以0.2C放电至1.0V,要求放电时间不大于3小时.

什么是高温高湿测试?

★镍镉和镍氢电池高温高湿测试为:

电池以0.2C放电至1.0V后,1C充电75分钟后将其置与温度66℃,85%湿度条件下储存192小时(8天),于常温常湿下搁置2小时,电池不应变形或漏液,容量恢复应在标称容量的80%以上.

★锂电池高温高湿测试为:(国家标准)

将电池1C恒流恒压充电到4.2V,截止电流10mA,然后放入(40±2℃),相对湿度为90%-95%的恒温恒湿箱中搁置48h后,将电池取出在(20±5℃)的条件下搁置2h,观测电池外观应该无异常现象,再以1C恒流放电到2.75V,然后在(20±5℃)的条件下,进行1C充电,1C放电循环直至放电容量不少于初始容量的85%,但循环次数不多于3次.

什么是温升实验?

将电池充满电后放进烘箱,以每分钟5℃的速度升高烘箱温度,一直到烘箱温度达150℃,并将150℃保持10分钟,电池不应爆炸或起火.

什么是温度循环实验?

温度循环实验包含27个循环,每个循环由以下步骤组成:

1.电池从常温转为温度66±3℃,湿度15±5%条件下放置1小时;

2.然后转为在温度为33±3℃,湿度90±5%的条件下放置1小时;

3.然后条件转为温度为-40±3℃放置1小时;

4.电池在温度为25℃下搁置0.5小时.

此4步即完成一个循环,经过此27个循环实验后,电池应该无漏液,爬碱,生锈,或其它异常情况出现.

什么是温度震荡实验?

该实验需要两个恒温箱,其中一个为66℃,一个为-40℃,每一个循环由下面步骤组成:电池在-40℃放置1小时后,在5秒内转移到66℃烘箱内烘烤1小时,这个循环实验应该从低温开始,然后在高温结束,整个过程应为24个循环,电池经过循环实验,应该不会出现任何电性能问题.

什么是灼烧实验?

在防爆箱内,将充满电的电池在蓝色火焰上烘烤,电池安全阀应在一段时间后开启.

什么是IEC标准?电池常用标准有哪些?

IEC即国际电工委员会(InternationalElectricalCommission),是由各国电工委员会组成的世界性标准化组织,其目的是为了促进世界电工电子领域的标准化.其中关于镍镉电池的标准为IEC285,关于镍氢电池的标准是IEC61436,锂离子电池目前IEC 无标准,一般电池行业依据的是SANYO或Panasonic的标准。

电池常用IEC标准有:镍镉电池的标准为IEC602851999;镍氢电池的标准为

IEC614361998.1;锂电池的标准为IEC619602000.11.

电池常用国家标准有:镍镉电池的标准为GB/T11013-1996GB/T18289-2000;

镍氢电池的标准为GB/T15100-1994GB/T18288-2000;

锂电池的标准为GB/T10077-1998YD/T998-1999,GB/T18287-2000.

另外电池常用标准也有日本工业标准JISC 关于电池的标准及SANYOPANASONIC 公司制定的关于电池企业标准.

第三章电池常见问题与分析

充电的控制方法有哪些?

为了防止电池过充，需要对充电终点进行控制，当电池充满时，会有一些特别的信息可利用来判断充电是否达到终点。一般有以下六种方法来防止电池被过充。

1.峰值电压控制：通过检测电池的峰值电压来判断充电的终点；

2.dT/dt控制：通过检测电池峰值温度变化率来判断充电的终点；

3.△T控制：电池充满电时温度与环境温度之差会达到最大；

4.-△V控制：当电池充满电达到一峰值电压后，电压会下降一定的值；

5.计时控制：通过设置一定的充电时间来控制充电终电，一般设定要充进130%标称

容量所需的时间来控制；

6.TCO控制：考虑电池的安全和特性应当避免高温（高温电池除外）充电，因此当

电池温度升高60℃时应当停止充电。

什么是过充电，过充电对电池性能有何影响?

过充电是指电池经一定充电过程充满电后，再继续充电的行为，对NI-CD电池，过充电产生如下反应：

正极：4OH-4e2H2O+O2

负极：2Cd+O22CdO

由于在设计时，负极容量比正级容量要高，因此，正极产生的氧气透过隔膜纸与负极产生的镉复合。故一般情况下，电池的内压不会有明显升高，但如果充电电流过大，或充电时间过长，产生的氧气来不及被消耗，就可能造成内压升高，电池变形，漏液，等不良现象。同时，其电性能也会显著降低。

什么是过放电，过放电对电池性能有何影响?

电池放完内部储存的电量，电压达到一定值后，继续放电就会造成过放电，通常根据放电电流来确定放电截止电压。0.2C-2C放电一般设定1.0V/支，3C以上如5C或10C放电设定为0.8V/支,电池过放可能会给电池带来灾难性的后果,特别是大电流过放,或反复过放对电池影响更大，一般而言，过放电会使电池内压升高，正负极活性物质可逆性受到破坏，即使充电也只能部分恢复，容量也会有明显衰减。

电池、电池组放电时间短的可能原因有哪些?

1.电池未被充满电,如果充电时间不够,充电效率较低等

2.放电电流过大,致使放电效率降低从而使放电时间缩短

3.电池放电时环境温度过低,放电效率下降

电池使用寿命短的可能原因是什么?

1.充电器或充电电路与电池类型不匹配

2.过充,过放

3.电池类型与用电器要求不一致

不同容量的电池组合在一起使用会出现什么问题?

如果将不同容量或新旧电池混在一起使用,有可能出现漏液、零电压等现象.这是由于充电过程中,容量差异导致充电时有些电池被过充,有些电池未充满电,放电时有容量高的电池未放完电,而容量低的则被过放.如此恶性循环,电池受到损害而漏液或低(零)电压.

电池使用完后或长期不使用是否可以保存在用电器内吗?

如果用电器较长时期内不再使用,最好将电池取出并放于低温、干燥的地方,如果不这样,即使用电器被关掉,系统仍会使电池有一个低电流输出,这会缩短电池的使用寿命. 什么是短路,短路对电池性能有何影响?

电池外两端连接在任何导体上都会造成外部短路,电池类型不同,短路有可能带来不同严重程度的后果.如:电解液温度升,内部气压升高等,气压值如果超过电池盖帽耐压值,电池将漏液.这种情况严重损坏电池.如果安全阀失效,甚至会引起爆炸.因此切勿将电池外部短路.

什么是记忆效应,怎样消除记忆效应?

记忆效应是针对镍镉电池而言的,由于传统工艺中负极为烧结式,镉晶粒较粗,如果镍镉电池在它们被完全放电之前就重新充电,镉晶粒容易聚集成块而使电池放电时形成次级放电平台.电池会储存这一放电平台并在下次循环中将其作为放电的终点,尽管电池本身的容量可以使电池放电到更低的平台上.在以后的放电过程中电池将只记得这一低容量.同样在每一次使用中,任何一次不完全的放电都将加深这一效应,使电池的容量变得更低

要消除这种效应,有两种方法,一是采用小电流深度放电(如用0.1C放至0V)一是采用大电流充放电(如1C)几次.

电池出现零电压或低电压的可能原因是什么?

1.电池遭受外部短路或过充,反充(强制过放);

2.电池受高倍率大电流连续过充,导致电池极芯膨胀,正负极直接接触短路;

3.电池内部短路,或微短路,如:正负极片有毛刺穿透隔膜纸接触短路,正负极片放置不

当,造成极片接触短路,或正极片接触钢壳短路,负极掉粉进隔膜纸,隔膜纸本身有缺陷,正极极耳接触负极片短路.

电池组零电压或低电压的可能原因有哪些?

1.是否单支电池零电压

2.插头短路,断路,与插头连接不好

3.引线与电池脱焊、虚焊

4.电池内部连接错误,连接片与电池之间漏焊、虚焊、脱焊等

5.电池内部电子组件连接不正确,损坏

电池、电池组充不进电的可能原因是什么?

1.电池零电压或电池组中有零电压电池

2.电池组连接错误,内部电子组件,保护电路出现异常

3.充电设备故障,无输出电流

4.外部因素导致充电效率太低(如极低或极高温度)

电池、电池组无法放电的可能原因是什么?

1.电池经储存,使用后,寿命衰减

2.充电不足或未充电

3.环境温度过低

4.放电效率较低,如大电流放电时普通电池由于内部物质扩散速度跟不上反应速度,造

成电压急剧下降而无法放出电

电池充满电时温度为什么会急升,电压为什么会突降?

当电池充满电后再继续充电属于过充,由于正极Ni(OH)2已基本全部转化为NiOOH,电池电位在此一温度达到平衡值（最大值),此时外部的恒定电流过充使OH-氧化而产生氧气.

化学反应:4OH-+eO2+2H2O+热量

生产的氧气透过隔膜纸与负极产生的镉复合:

2Cd+O22CdO+热量

该化合反应产生的热量很多,致使电池整个体系温度升高.故此时温度存在急剧上升的现象.而由于温度越高,电池平衡电位越低,故温升必然导致电池平衡电位下降,故此时电池电压存在突降现象.

电池鼓底、凸肚、甚至漏液的可能原因是什么?

1.电池被过充,特别是高倍率大电流连续过充

2.电池被强制过放

什么是电池的爆炸,怎样预防电池爆炸?

电池内的任何部分的固态物质瞬间排出,被推至离电池25cm以上的距离,称为爆炸.

判别电池爆炸与否,采用下述条件实验.将一网罩住实验电池,电池居于正中,距网罩任何一边为25cm.网的密度为6-7根/cm,网线采用直径为0.25mm的软铝线,如果实验无固体部分通过网罩,证明该电池未发生爆炸.

电池保护元器件的种类及各自的优缺点是什么?

以下是几种常见的电池保护元器件的各项性能对比:

★热敏开关(PTC):用作电池组的大电流保护,它能迅速感应电路中电流及温度变化,温度过高或电流过大,可使该开关内双金属片温度达到开关的额定值,金属片跳脱,起到保护电池及用电器的作用,因金属片跳脱后可能不复位,导致电池组无法工作.

★过流保护器(PTC):用作电池组过大电流保护,该器件随温度升高,电阻线性变大,当电流或温度升高到某一定值时,阻值发生突变(变大),从而使电流变到mA级,待温度下降,又会恢复正常,可作为电也连接片串入电池组中,但其价格较高

★保险丝:感应电路电流及温度,当电路中电流超过额定值或电池的温度上升到一定值时,保险丝熔断,使电路断开,以此来保护电池组和用电器免遭破坏.保险丝熔断后无法恢复,需要及时更换,比较麻烦.

电池容量越高越好吗

电池容量越高越好吗不同型号（特别是不同体积）的电池，他的容量越高，提供使用的时间越长。抛开体积和重量的因素，当然容量越高越好。

但是同样的电池型号，标称容量（比如600mAh）也相同，实际测的初始容量不同：比如一个为660mAh，另一个是605mAh，那么660mAh的就比605mAh的好吗。

实际情况可能是容量高的是因为电极材料中多了增加初始容量的东西，而减少了电极稳定用的东西，其结果就是循环使用几十次以后，容量高的电池迅速容量衰竭，而容量低的电池却依然坚挺。许多国内的电芯厂家往往以这个方式来获得高容量的电池。而用户使用半年以后待机时间却是差得一塌糊涂。

民用的那些AA镍氢电池（就是五号电池），一般是1400mAh，却也有标超高容量的（1600mAh），道理也是一样。

★提高容量的代价就是牺牲循环寿命，厂家不在电池材料的改性上下文章，是不可能真正\"提高\"电池容量的。

第四章几种主要充电电池

第一节镍镉电池

一、镍镉电池（nickel-cadmiun batteries）的特性

1.镍镉电池可重复500次以上的充放电，非常的经济；

2.内阻小，可供大电流的放电，当它放电时电压的变化很小，作为直流电源是一种质量极佳的电池；

3.因为采用完全密封式，因此不会有电解液漏出的现象，也完全不需要补充电解液；

4.与其他种类电池相比之下，镍镉电池可耐过充电或放过电，操作简单方便；

5.长时间的放置下也不会使性能劣化，当十分充完电后即可恢复原来的特性；

6.可使用在很广的温度范围内；

7.因为它采用金属容器而作成，有机械性的坚固；

8.镍镉电池在非常严格的品质管理下被制造完成，有非常优良的品质信赖性。

二、镍镉电池放电特性

1.放电电压依据其放电电流多少有些差异，大体上是1.2v左右；

2.电池的容量以ah，mah的单位来表示；

3.当放电达到放电终了的极限时称之为"放电终止电压"，镍镉电池的放电终止电压为

1.0v/cell；

4.使用温度范围在-20℃~60℃，在此范围内可进行放电。

三、保存上的注意事项

1.可在-30℃~50℃的温度范围之间内保存，但如果是长时间放置的情形下，请在35℃以下保存；

2.充电状态或者是放电状态的保存都是可能的，但是比较之下放电状态可使容量较早回复并且较易被激活；

3.当电池在长时间的放置后，使用前必须十分地充电后再使用。

四、镍镉电池的记忆效应（memory effect）

当镍镉电池重复经过几次维持在低容量的放充后，如果必须做一个较大量的放电时电池会无法作用，这种情形我们称为"记忆效应".记忆效应可能是镍镉电池中最容易被误解的问题。放电终止电压被设定较高的录像机，随着使用的电压变低，表面上看起来似乎随着降低，但是放电电压的低下是可以由1～2次的完全放电而解决这一现象。建议十次充电后进行一次放电，以防止建议效应。

第二节镍氢电池

一、什么是镍氢电池？

镍氢电池和镍镉电池外形上相似，而且镍氢电池的正极与镍镉电池也基本相同，都是以

氢氧化镍为正极，主要区别在于镍镉电池负极板采用的是镉活性物质，而镍氢电池是以高能贮氢合金为负极，因此镍氢电池具有更大的能量。同时镍氢电池在电化学特性方面与镍镉电池亦基本相似，故镍氢电池在使用时可完全替代镍镉电池，而不需要对设备进行任何改造。

镍氢电池的主要特性：

1、镍氢电池能量密比镍镉电池大二倍；

2、能达到500次的完全循环充放电；

3、用专门的充电器充电可在一小时内快速充电；

4、自放电特性比镍镉电池好，充电后可保留更长时间；

5、可达到3倍的连续高效率放电；可应用范围：照相机、摄像机、移动电话、无绳电话、对讲机、笔记本电脑、PDA、各种便携式设备电源和电动工具等。

二、镍氢电池的优缺点

优点：

其放电曲线非常平滑，到电力快要消耗完时，电压才会突然下降。镍氢是以氢氧化镍为正极，以高能贮氢合金为负极，高能贮氢合金材料使得镍氢电池具有更大的能量。同时镍氢电池在电化学特性与镍镉电池亦基本相似，故镍氢电池在使用时可完全替代镍镉电池，而不需要对设备进行任何改造。

缺点：

充放电较麻烦，自放电现象较重，不够利于环保。

三、怎样正确使用镍氢电池？

虽然镍氢电池可以达到500次的充放电使用寿命，但前提是要有一个良好的充电品和正确的使用方法。市场上的充电器有很多，最简单的充电器只是将市电降压后再整流为直流，然后直接输出给充电电池，这种充电器的价格很便宜，但会对充电电池的寿命造成一定的影响。对镍氢电池来说，充电时间、充电电流和电压以及电池温度是充电时的三大要素，良好的充电器应具备对电池充电过程完善的临测和控制手段。首先，充电电池要求用恒定电流方式，并对充电电流的大小有一定的限制；其次，充电器必须能监测充电电池的温度并加以控制；最后，充电电池充满电后电压上升到正常电压状态，充电器应能监测并终止充电。

注意事项：

1、购买和电池同一品牌配制的充电器或高质量的充电器；

2、尽量少采用快速充电方式给镍氢电池充电；

3、镍氢电池必须在放完电后才能充电，否则有可能产生不可逆转的记忆效应而导致电池容量的降低；

4、有多节镍氢电池的情况下，请将电池编组使用；

5、禁止在低温环境中（0°C以下）和高温环境中（45°C以上）使用镍氢电池。

四、镍氢电池购买须知

1、刚刚购买的镍氢电池只有总电量的10％左右。几次满充满放后才能完全激活电子，发挥最大作用。

2、消除记忆效应，使用手电筒放电就可以，尽量选择耗电一点的大灯泡（放电不要过于频繁，避免性能受损）。避免防潮，保持常温。

五、镍氢电池使用注意事项

1、注意充电的温度，这一点非常关键。通常我们应该在0°C至40°C的环境温度下进行电池充电。因为低于0°C下充电会使电池内部充电不正常，导致不可恢复的性能持续下降。而在高于40°C充电时，会有导致漏液的可能（这就是为什么少数的朋友在过量充电以后电池法烫后，流出淡黄色的液体的原因）。

2、尽量开始不要对镍氢电池使用涓流充电。但是，在对电池使用快速充电后可以用0.033CmA至0.05CmA涓流进行补充充电（完全激活电子）。充电同时要避免用涓流方式过充，这样会损坏电池的特性，应使用计时器来控制充电时间。（注释："CmA"在充电和放电过程中，CmA是一个指明电流大小和表示电池额定容量的值，"C"是指电池的额定容量。）

3、建议不要因为担心记忆效应而对电池进行深度放电，由于过放电会损坏电池的特性，所以在放电过程中要特别留意电源开关，同时要避免电池长期放置在数码相机内。不然会使电池寿命大打折扣。一个星期内不使用时，从数码相机里面取出拿开最好。关于优质可充电池存放时间,大家可以放心。

4、虽然同是可充电池，新旧电池的使用问题大家也要格外留意，因为即使搭配同一品牌的新旧电池也会导致自身的损坏，数码相机相关的电路部分也会有危险。（如果你想保护好你的宝贝机器，强烈建议你不要混用电池）

5、长期贮存的时候要保证至少每3个月对电池进行一次充放电（充满存放，重新启用时先放电，再充电使用），这样可有效防止令人头疼的电池漏液和因电池自放电而导致的电池性能下降。通常情况下镍氢电池每存放一个月电量会减少20%左右。

第三节锂(Li-ion)离子

概念

锂电池的负极材料是锂金属，正极材料是碳材。习惯上称为锂电池。

锂离子电池的正极材料是氧化钴锂，负极材料是碳材。为了区别于传统意义上的锂电池，称之为锂离子电池。锂离子电池的主要构成:

（1）电池盖

（2）正极----活性物质为氧化钴锂

（3）隔膜----一种特殊的复合膜

（4）负极----活性物质为碳

（5）有机电解液

（6）电池壳

锂离子电池的优越性能

不含任何汞、镉有毒元素，是真正的环保电池。

除过流过热双重保护外，还内置智能IC保护电路。

具备高功率的承受力，充分满足摄像机/数码相机各相关负载功率要求，表现出优异的恒压源特性。

可快速完成充电过程，完全无记忆效应。

即使大功率充放，高频度使用，其循环寿命仍比镍氢电池多1倍以上。