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蓄电池的工作原理与使用注意事项
《教学参考资料》初中物理第二册  浏览次数：93  2009-08-12
　　蓄电池是在放电后经充电能够复原并继续使用的电池，是实验室中比较常用的直流电源。在各种蓄电池中，铅蓄电池用的最为普遍。我们就以这种蓄电池为例，说明蓄电池的工作原理及使用注意事项。
　　铅蓄电池的正极板由二氧化铅做成。为了增加蓄电池所蓄积的能量，预先经多次充电放电，使正极板的板面疏松。负极是用铅作成的网状极板，网眼里填充的是用氧化铅作成的糊料。两极板浸入比重为1．20的硫酸溶液中。从外表看，正极板呈棕色，负极板呈灰色。铅蓄电池的构造如图4－2所示。

　　如将一负载电阻接在蓄电池的正负极之间，就有电流通过，蓄电池里进行着如下的化学反应：
正极板处　
负极板处　
    这是蓄电池的放电过程。在这个过程中，蓄电池内发生的化学反应，使两个极板上都逐渐形成硫酸铅层，硫酸溶液的比重减小。

　　蓄电池用到一定程度之后，必须用另外的直流电源对它进行充电，使极板和溶液恢复原状，以便继续使用。蓄电池的充电电路如图4－3所示。蓄电池充电过程中发生的化学反应为：
正极板处　
负极板处　

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镍镉电池

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镍镉电池
镍镉电池可重复500次以上的充放电，经济耐用。其内部抵制力小，既内阻很小，可快速充电，又可为负载提供大电流，而且放电时电压变化很小，是一种非常理想的直流供电电池。
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· 1 基本介绍
· 2 原理结构
· 3 主要用途
· 4 基本特性
· 5 记忆效应
· 6 放电特性
· 7 电池保养
· 8 注意事项
· 9 参考资料
镍镉电池-基本介绍

镍镉电池
镍镉电池可重复500次以上的充放电，经济耐用。其内部抵制力小，既内阻很小，可快速充电，又可为负载提供大电流，而且放电时电压变化很小，是一种非常理想的直流供电电池。与其它类型的电池比较，镍镉电池可耐过充电或过放电。镍镉电池的放电电压根据其放电装置有所差异，每个单元电池(Cell)大约是1.2V，电池容量单位为Ah(安时)、mAh(毫安时)，放电终止电压的极限值称为“放电终止电压”，镍镉电池的放电终止电压为1.0/cell(cell为每一单元电池)。自放电率低，镍镉电池在长间放置的情况下，特性也不会劣化，充分充电后可完全恢复原来的特性，它可在－20℃＋60℃的温度范围内使用。由于单元电池采用金属容器，坚固耐用；采用完全密封的方式，不会出现电解液泄漏现象，故无须补充电解液。
提高电池性能及延长电池使用寿命的关键在于避免记忆效应和过度放电。镍镉电池有记忆效应，即镍镉电在几次低容量下的充放电工作之后。如果要进行一次较大容量的充放电，电池将无法正常工作，这种情况即为记忆效应(Memoryeffect)。记忆效应使得放电终止电压被设定的较高的录像机、摄像机上，随着工作电压的降低，电池容量表面上也随着降低，但放电电压的降低可能是一至二次完全放电而造成的暂时现象。记忆效应使得电池的性能不能得到充分发挥，也给拍摄带来极大的不便。因此，在使用中应注意使用带充放电性能的充电器，如Sony公司的BC－1WDCE，避免记忆效应的产生，使用一般充电器的如BC－1WA、BC－1WB时，可在10次左右的充电以后进行一次放电，也可以达到防止记忆效应的目的。
镍镉电池-原理结构

镍镉电池
镉镍电池  (nickel-cadmium battery) 采用金属镉作负极活性物质，氢氧化镍作正极活性物质的碱性蓄电池。正、负极材料分别填充在穿孔的附镍钢带（或镍带）中，经拉浆、滚压、烧结、化成或涂膏、烘干、压片等方法制成极板；用聚酰胺非织布等材料作隔离层；用氢氧化钾水溶液作电解质溶液；电极经卷绕或叠合组装在塑料或镀镍钢壳内。
镉镍电池标称电压为1.2V，有圆柱密封式（KR）、扣式（KB）、方形密封式（KC）等多种类型。具有使用温度范围宽、循环和贮存寿命长、能以较大电流放电等特点，但存在“记忆”效应，常因规律性的不正确使用造成电性能下降。
镉镍电池的电池表达式为：(-)Cd︱KOH(NaOH)︱NiOOH(+)
电池反应为：
放电时：Cd+NiOOH+H2O→Ni(OH)2+Cd(OH)2
充电时：Ni(OH)2+Cd(OH)2→Cd+NiOOH+H2O
镍镉电池-主要用途

镍镉电池
大型袋式和开口式镉镍电池主要用于铁路机车、矿山、装甲车辆、飞机发动机等作起动或应急电源。圆柱密封式镉镍电池主要用于电动工具、剃须器等便携式电器。小型扣式镉镍电池主要用于小电流、低倍率放电的无绳电话、电动玩具等。由于废弃镉镍电池对环境的污染，该系列的电池将逐渐被性能更好的金属氢化物镍电池所取代。
镍镉电池-基本特性

镍镉电池
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，有非常优良的品质性赖性。
镍镉电池-记忆效应

镍镉电池
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。
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。
镍镉电池-电池保养

镍镉电池
电池寿命是指使用一段时间后，充放电的容量下降到标称容量的80％之前进行的充放电次数，并非不能充放电或完全失效才是电池的寿命；自放电率是指电池充足电后长时间放置不用的情况下缓慢自行放电的现象。自放电率低表明长时间放置后容量下降少。
对于外出拍摄节目或新闻采访，一般均使用便携式摄录设备，与便携摄录设备配套使用的电池，能否高效、优质的连续长时间工作提保证拍摄工作顺利进行的至关重要的一环。电池功能的正常发挥与我们电视、电教工作者在日常工作中的正确使用与精心保养密切相关，因此使用和保养问题应该引起我们的重视。
1、在日常工作中，应该熟悉自己使用电池所属类型，它所具有的基本特点和性能。这对于指导我们正确的使用和保养，具有十分重要的意义，对于延长电池的使用寿命也是极为重要的。
2、充电时，室温最好控制在10℃－30℃之间进行，右高于30摄氏度最好采取降温措施，避免因电池内部过热发生变形；室温低于5摄氏度时，会造成充电不足，影响电池的使用寿命。
3、电池经一段时间的使用后，由于放电程度不同和老化或多或少的存在充电不足和性能下降的情况，一般情况下镍镉电池可在10次左右的充放电循环之后，进行一次过充电。方法是延长充电时间比正常充电时间延长一倍左右。具体举例如下：用SONY的BC--1WA(B)充电器对NP-1电池充电，在绿灯闪烁时为快速充电，绿灯停止闪烁长亮时快速充电结束点滴充电开始，延长点滴充电时间时，点滴充电时间为过充电时间，过充电时间以3－4小时为宜。
4、电池充放电应严格按要求规范操作，切忌长期过充、过放或经常充电不足。放电不彻底、电池使用时长期小电流深度放电或短路都是造成电池容量下降、寿命缩短的重要因素。长此以往违章使用操作不仅会影响使用，而且势必会影响电池的容量与寿命。
5、在常用BC-1WA(B)充电器中，电池充电过程应一次完成，不可中途断电或在快速充电结束后，电池处于高温状态，而重新接通电源，使得充电器再次给电池快速充电，结果会造成过充电。在使用中当电池告警指示灯闪烁告警时，应及时更换电池，避免电池过量放电。
6、镍镉电池长期不用时勿需充电保存，但须将电池放电至终止电压后(摄录机电池告警灯闪烁)方可封装存放在原包装纸盒或用布、纸包装后，置于干燥、通风处存放。
镍镉电池-注意事项

镍镉电池
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。
记忆效应
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。
镍镉电池-参考资料

[1] 镍氢电池网 http://www.ni-
[2] 技术装备频道  
[3] IT168术语详解
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参考资料：
1.镍氢电池网
2.技术装备频道
3.IT168术语详解
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提示 
电池种类:镍镉(Ni-Cd)充电电池

2004年08月27日 20:51 太平洋电脑网

　　文/abin
     镍镉(Ni-Cd)充电电池，正极为氧化镍，负极为海绵状金属镉，电解液多为氢氧化钾，氢氧化钠碱性水溶液。小型密封镉镍电池的结构紧凑，坚固，耐冲击，震动，成品电池自放电小，在使用上适合大电流放电，适用温度范围广,零下40度到零上60度。镍镉电池充电时，正极发生如下反应 Ni(OH)2 –e + OH- → NiOOH + H2O 负极发生的反应： Cd(OH)2 + 2e → Cd + 2OH- 总反应为：2Ni(OH)2 + Cd(OH)2→ 2NiOOH+ Cd+ 2H2O 放电时，反应逆向进行NiOOH + H2O + e→ Ni(OH)2 + OH- Cd + 2OH- + 2e→ Cd(OH)2 充电时，随着NiOOH浓度的增大，Ni(OH)2浓度的减小，正极的电势逐渐上升，而随着Cd的增多，Cd(OH)2的减小，负极的电势逐渐降低，当电池充满电时，正极、负极电位均达到一个平衡值，二者电势之差即为电池之充电电压。它的特点是循环寿命长，理论上有2000-4000次的循环寿命。

    镉镍二次电池按照电池结构分类，可以分为：有极板盒式，无极板盒式，双极性电极叠层式；按照电池封口结构分，可以分为：开口式，密封式（最最常见，市场上面打卡销售的就是这种），全密封式；按照输出功率分，可以分为：低倍率，中倍率，高倍率，超高倍率；外形上有圆柱体，方形，纽扣式等。讲讲国内镉镍电池的型号命名(国标GB7169-87标准)，采用汉语拼音与数字结合的方式来表示。
   电池型号为GN,就是“镉镍”汉语拼音的第一个字母；电池形状代号，开口电池不标注，密封电池标注代号，即使用汉语拼音第一个字母表示，Y表示圆柱体，B表示扁型（纽扣式），F表示方形（很像是随身听里面的口香糖型）。新的国内标准是GB/T11013-1996，我还不是很懂，就不介绍了。说说常见的“AAAA,AAA,AA,A,SC,C,D,N,F”这些型号吧，AAAA少见，一次性的AAAA劲量碱性电池偶尔还能见到，一般是电脑笔里面用的。
   标准的AAAA(平头)电池高度41.5±0.5mm,直径8.1±0.2mm。AAA电池就比较常见，一般的MP3用的都是AAA电池，标准的AAA(平头)电池高度43.6±0.5mm，直径10.1±0.2mm。AA电池就更是人尽皆知，数码相机，电动玩具都少不了AA电池，标准的AA(平头)电池高度48.0±0.5mm，直径14.1±0.2mm。只有一个A表示型号的电池不常见，这一系列通常作电池组里面的电池芯，我经常给别人换老摄像机的镍镉，镍氢电池，几乎都是4/5A，或者4/5SC的电池芯。
   标准的A(平头)电池高度49.0±0.5mm，直径16.8±0.2mm。SC也不常见，一般是电池组里面的电池芯，多在电动工具和摄像机以及进口设备上能见到，标准的SC(平头)电池高度42.0±0.5mm,直径22.1±0.2mm。C也就是二号电池，用途不少，标准的C(平头)电池高度49.5±0.5mm,直径25.3±0.2mm。

可充电电池主要有铅酸蓄电池和碱性蓄电池两种。目前使用的镍镉NiCd)、镍氢(NiMH)和锂离子(Li－Ion)电池都是碱性电池。
　　 铅酸电池阀控式免维护铅酸电池的基本结构如图1所示。它由正负极板、隔板、电解液、安全阀、气塞、外壳等部分组成。正极板上的活性物质是二氧化铅(PbO2)，负极板上的活性物质为海绵状纯铅(Pb)。电解液由蒸馏水和纯硫酸按一定比例配制而成。电池槽中装入一定密度的电解液后，由于电化学反应，正、负极板间会产生约为2.1V的电动势。

新铅酸电池初次使用时，必须先充满电。如采用0.1C充电速率充电，大约需要55～75小时。蓄电池正常使用放完电后，应立即充电。通常采用的方法有：(1)分级定流充电法；(2)低压恒压充电法(带负载充电)；(3)快速充电法。快速充电的初充时间不超过5小时，正常充电时间可缩短到1小时左右。

镍镉电池NiCd电池正极板上的活性物质由氧化镍粉和石墨粉组成，石墨不参加化学反应，其主要作用是增强导电性。负极板上的活性物质由氧化镉粉和氧化铁粉组成，氧化铁粉的作用是使氧化镉粉有较高的扩散性，防止结块，并增加极板的容量。活性物质分别包在穿孔钢带中，加压成型后即成为电池的正负极板。极板间用耐碱的硬橡胶绝缘棍或有孔的聚氯乙烯瓦楞板隔开。电解液通常用氢氧化钾溶液。与其它电池相比，NiCd电池的自放电率(即电池不使用时失去电荷的速率)适中。NiCd电池在使用过程中，如果放电不完全就又充电，下次再放电时，就不能放出全部电量。比如，放出80％电量后再充足电，该电池只能放出80％的电量。这就是所谓的记忆效应。当然，几次完整的放电/充电循环将使NiCd电池恢复正常工作。由于NiCd电池的记忆效应，若未完全放电，应在充电前将每节电池放电至1V以下。

镍氢电池NiMH电池正极板材料为NiOOH，负极板材料为吸氢合金。电解液通常用30％的KOH水溶液，并加入少量的NiOH。隔膜采用多孔维尼纶无纺布或尼龙无纺布等。NiMH电池有圆柱形和方形两种。圆柱形密封NiMH电池的结构如图2所示。

NiMH电池具有较好的低温放电特性，即使在－20℃环境温度下，采用大电流(以1C放电速率)放电，放出的电量也能达到标称容量的85％以上。但是，NiMH电池在高温(＋40℃以上)时，蓄电容量将下降5～10％。这种由于自放电(温度越高，自放电率越大)而引起的容量损失是可逆的，几次充放电循环就能恢复到最大容量。NiMH电池的开路电压为1.2V，与NiCd电池相同。

NiCd/NiMH电池的充电过程非常相似，都要求恒流充电。两者的差别主要在快速充电的终止检测方法上，以防止电池过充电。充电器对电池进行恒流充电，同时检测电池的电压和其它参数。当电池电压缓慢上升达到一个峰值，对NiMH电池快速充电终止，而NiCd电池则当电池电压第一次下降了一个－△V时终止快速充电。为避免损坏电池，电池温度过低时不能开始快速充电，电池温度Tmin低于10℃时，应转入涓流充电方式。而电池温度一旦达到规定数值后，必须立即停止充电。

锂离子电池液态电解质圆柱型锂离子电池基本构造如图3所示。用LiCoO2复合金属氧化物在铝板上形成阳极，用锂碳化合物在铜板形成阴极，极板间插入有亚微米级微孔的聚烯烃薄膜隔板，电解液为有机溶剂。为避免使用不当造成电池损坏，在锂离子电池内设有3种安全机构：(1)正温度系数元件(PTC)。当电池内的温度过高，PTC的阻值随之上升，会自动将阴极引线与阴极之间电路切断；(2)特殊材料的隔板。当电池内温度上升到一定数值时，隔板上微孔会自动溶解掉，从而使电池内的反应停止；(3)安全阀。当电池内部压力升高到一定数值时，安全阀将自动打开。

锂电池易受到过充电、深放电以及短路的损害。单体锂离子电池的充电电压必须严格限制。充电速率通常不超过1C，最低放电电压为2.7～3.0V，如再继续放电则会损坏电池。锂离子电池以恒流转恒压方式进行充电。采用1C电流充电至4.1V时，充电器应立即转入恒压充电，充电电流逐渐减小，当电池充足电后，进入涓流充电过程。为避免过充电或过放电，锂离子电池不仅在内部设有安全机构，充电器也必须采取安全保护措施，以监测锂离子电池的充放电状态。

随着新材料、新工艺的出现，更为先进耐用的可再充电电池也在不断出现。国外最新开发的固态聚合物(电解质)Li离子电池、Li金属电池，不仅解决了漏液问题，而且电池的容量更大，体积更小，更为安全可靠。它们必将成为极有潜力的新一代电池产品。
FNC系列固定式纤维结构镍镉蓄电池
※适用范围：电力、铁路、通讯设施、船舶、安全照明、应急系统等。
※分类：
●FNC-X、H、M、L（通用型）
●FNC-T (牵引型)
●FNC-R（铁路型）
※使用寿命：大于20年（20℃），充放电次数3000次，其容量不低于额定容量的80％。
※容量：150～490Ah（单只电池标称电压1V）。
※安装：电池柜或电池架安装。
※性能特点：
●极板：正负极板由纤维-镍结构所组成，不含碳、铁等元素；纤维极板具有非常好的导电性能，是含碳镍镉蓄电池所不能达到的；由于没有碳化作用，在其使用过程中不用更换电解液。三维式的纤维结构使得纤维极板极富弹性，具有足够的机械承受力，不会因充放电而使纤维极板变形。
●隔板：正极板用一种微孔隔离片包上，该隔离片只有非常小的内阻，并能保证分离正负电极极板。
●电极单元盒：由具有防撞击的、半透明的塑性材料（PP）制成，能方便地监视电解液状态；端子、盖子及壳体通过高温焊接方式将合为一体，电极单元的接线柱由特制的 O 型套圈密封。
●电极单元密封塞：为了便于蓄电池的运输，每电极单元都带有一般密封塞，以免其它物质或火星侵入；采用此种电极单元密封塞，蓄电池如在合适的温度和稳定的充电状态下，至少三年不用维护、不用加水。
●电解液：淡化的氢氧化钾（钾碱）溶液，其浓度在20℃时为1.19Kg/L；蓄电池一般是充满电和添满电解液方可出厂，如果是海运或空运，蓄电池一般充有电，但不加电解液，电解液另外包装运输，到目的地后再加入电解液，蓄电池马上处于工作状态。
●电池连接条：全绝缘螺栓将绝缘镀镍铜导线固定在端子上，具有良好的绝缘性能和导电性能，并经得起强电流冲击。
●端子：镀有特殊镀层的螺纹端子具有高度的抗腐蚀性。
●高低温性能：蓄电池在室温下充电，在-20℃～+50℃时放电，容量仍有90％以上；在-40℃时放电，容量仍有50％以上。
●荷电保持能力：蓄电池充电后，在20±5℃下搁置30天，每只蓄电池剩余容量在98%以上。
●充电电流：纤维镍镉蓄电池具有急速充电能力，充电电流可达10I5，所有的纤维镍镉蓄电池都能用高电压来充电，与其它蓄电池相比，纤维镍镉蓄电池能以7倍的安培容量来充电，从而使纤维镍镉蓄电池能迅速地充满电，很快地提供电流。
●免维护：通过在FNC系列纤维镍镉蓄电池上加装AquaGen水分重组系统，可使FNC蓄电池终身免维护。
※AquaGen水分重组系统
AquaGen水份重组系统内含有催化剂，当充电时产生的氧气和氢气与催化剂接触后，形成蒸馏水回流到电极单元，这将大大减少水份的损失，使蓄电池在使用期间不用加水，终身免维护。
※废旧电池的回收：
根据德国的相关环境保护规则，HOPPECKE对铅酸电池和Cd-Ni电池实行回收。
参数表
放电倍率
型号 放电倍率 放电时间 电极单元内阻 电极板厚（mm）
FNC—X 超过7倍 0.5～5min 0.17～0.22mΩ 1.2
FNC—H 7倍以上 30S～15min 0.4～0.22 mΩ 2.5
FNC—M 3.5以上 10min～5h 0.7～1.2mΩ 3.5～4.5
FNC—L 1倍以下 1h～10h 1.4～1.6mΩ 5.0
恒流充电
充电制度 充电电流（A） 充电时间（h）
正常充电 0.2 C5 10
快速充电 1.5 C5 4
恒压充电
充电制度 充电电压 充电电流(min) 充电时间
浮充电 1.45～1.55V/只 1.5～3ma/Ah 长期
均衡充电 1.4～1.9V/只 0.2C5 8小时
补偿充电：以0.2C5电流充电，当充电电压达到1.9V/只即可。
型号、规格一览表
型号 容量C5 尺寸 电解质重量 电解液体积
长 （L） 宽 （W） 高 （H）
Ah mm mm mm Kg Kg Kg Ltr.
FNC 103 X 10 30 122 250 1.4 1.1 0.06 0.25
FNC 106 X 19 47 122 250 2.5 1.9 0.12 0.48
FNC 110 X 33 72 122 250 3.7 2.9 0.18 0.75
FNC 114 X 45 92 122 250 5.0 3.9 0.24 0.99
FNC 118 X 58 115 122 250 6.2 4.8 0.29 1.18
FNC 203 X 13 30
电解液通常为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。当环境温度较高时，使用密度为1.17～1.19（15℃时）的氢氧化钠溶液。当环境温度较低时，使用密度为1.19～1.21（15℃时）的氢氧化钾溶液。在-15℃以下时，使用密度为1.25~1.27（15℃时）的氢氧化钾溶液。为兼顾低温性能和荷电保持能力，密封镍镉蓄电池采用密度为1.40（15℃时）的氢氧化钾溶液。为了增加蓄电池的容量和循环寿命，通常在电解液中加入少量的氢氧化锂实验证明：每升电解液中加入15~20g含水氢氧化锂，在常温下，容量可提高4%~5%，在40℃时，容量可提高20%。然而，电解液中锂离子的含量过多，不仅使电解液的电阻增大，还会使残留在正极板上的锂离子（Li+）慢慢渗入晶格内部，对正极的化学变化产生有害影响。镍镉蓄电池充电后，正极板上的活性物质变为氢氧化镍〔NiOOH〕，负极板上的活性物质变为金属镉；镍镉电池放电后，正极板上的活性物质变为氢氧化亚镍，负极板上的活性物质变为氢氧化镉。

镍镉电池使用过程中，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，这种现象称为记忆效应。

电池全部放完电后，极板上的结晶体很小。电池部分放电后，氢氧化亚镍没有完全变为氢氧化镍，剩余的氢氧化亚镍将结合在一起，形成较大的结晶体。结晶体变大是镍镉电池产生记忆效应的主要原因。

镍氢电池和锂电池、镍镉电池的区别是什么？
2007/12 08
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镍氢电池和锂电池、镍镉电池的区别是什么？

可充电电池主要有铅酸蓄电池和碱性蓄电池两种。目前使用的镍镉(NiCd)、镍氢(NiMH)和锂离子(Li－Ion)电池都是碱性电池。
　　 铅酸电池阀控式免维护铅酸电池的基本结构如图1所示。它由正负极板、隔板、电解液、安全阀、气塞、外壳等部分组成。正极板上的活性物质是二氧化铅(PbO2)，负极板上的活性物质为海绵状纯铅(Pb)。电解液由蒸馏水和纯硫酸按一定比例配制而成。电池槽中装入一定密度的电解液后，由于电化学反应，正、负极板间会产生约为2.1V的电动势。

新铅酸电池初次使用时，必须先充满电。如采用0.1C充电速率充电，大约需要55～75小时。蓄电池正常使用放完电后，应立即充电。通常采用的方法有：(1)分级定流充电法；(2)低压恒压充电法(带负载充电)；(3)快速充电法。快速充电的初充时间不超过5小时，正常充电时间可缩短到1小时左右。

镍镉电池NiCd电池正极板上的活性物质由氧化镍粉和石墨粉组成，石墨不参加化学反应，其主要作用是增强导电性。负极板上的活性物质由氧化镉粉和氧化铁粉组成，氧化铁粉的作用是使氧化镉粉有较高的扩散性，防止结块，并增加极板的容量。活性物质分别包在穿孔钢带中，加压成型后即成为电池的正负极板。极板间用耐碱的硬橡胶绝缘棍或有孔的聚氯乙烯瓦楞板隔开。电解液通常用氢氧化钾溶液。与其它电池相比，NiCd电池的自放电率(即电池不使用时失去电荷的速率)适中。NiCd电池在使用过程中，如果放电不完全就又充电，下次再放电时，就不能放出全部电量。比如，放出80％电量后再充足电，该电池只能放出80％的电量。这就是所谓的记忆效应。当然，几次完整的放电/充电循环将使NiCd电池恢复正常工作。由于NiCd电池的记忆效应，若未完全放电，应在充电前将每节电池放电至1V以下。

镍氢电池NiMH电池正极板材料为NiOOH，负极板材料为吸氢合金。电解液通常用30％的KOH水溶液，并加入少量的NiOH。隔膜采用多孔维尼纶无纺布或尼龙无纺布等。NiMH电池有圆柱形和方形两种。圆柱形密封NiMH电池的结构如图2所示。

NiMH电池具有较好的低温放电特性，即使在－20℃环境温度下，采用大电流(以1C放电速率)放电，放出的电量也能达到标称容量的85％以上。但是，NiMH电池在高温(＋40℃以上)时，蓄电容量将下降5～10％。这种由于自放电(温度越高，自放电率越大)而引起的容量损失是可逆的，几次充放电循环就能恢复到最大容量。NiMH电池的开路电压为1.2V，与NiCd电池相同。

NiCd/NiMH电池的充电过程非常相似，都要求恒流充电。两者的差别主要在快速充电的终止检测方法上，以防止电池过充电。充电器对电池进行恒流充电，同时检测电池的电压和其它参数。当电池电压缓慢上升达到一个峰值，对NiMH电池快速充电终止，而NiCd电池则当电池电压第一次下降了一个－△V时终止快速充电。为避免损坏电池，电池温度过低时不能开始快速充电，电池温度Tmin低于10℃时，应转入涓流充电方式。而电池温度一旦达到规定数值后，必须立即停止充电。

锂离子电池液态电解质圆柱型锂离子电池基本构造如图3所示。用LiCoO2复合金属氧化物在铝板上形成阳极，用锂碳化合物在铜板形成阴极，极板间插入有亚微米级微孔的聚烯烃薄膜隔板，电解液为有机溶剂。为避免使用不当造成电池损坏，在锂离子电池内设有3种安全机构：(1)正温度系数元件(PTC)。当电池内的温度过高，PTC的阻值随之上升，会自动将阴极引线与阴极之间电路切断；(2)特殊材料的隔板。当电池内温度上升到一定数值时，隔板上微孔会自动溶解掉，从而使电池内的反应停止；(3)安全阀。当电池内部压力升高到一定数值时，安全阀将自动打开。

锂电池易受到过充电、深放电以及短路的损害。单体锂离子电池的充电电压必须严格限制。充电速率通常不超过1C，最低放电电压为2.7～3.0V，如再继续放电则会损坏电池。锂离子电池以恒流转恒压方式进行充电。采用1C电流充电至4.1V时，充电器应立即转入恒压充电，充电电流逐渐减小，当电池充足电后，进入涓流充电过程。为避免过充电或过放电，锂离子电池不仅在内部设有安全机构，充电器也必须采取安全保护措施，以监测锂离子电池的充放电状态。

随着新材料、新工艺的出现，更为先进耐用的可再充电电池也在不断出现。国外最新开发的固态聚合物(电解质)Li离子电池、Li金属电池，不仅解决了漏液问题，而且电池的容量更大，体积更小，更为安全可靠。它们必将成为极有潜力的新一代电池产品。

镍镉与镍氢电池及锂电池的差异与选购

出处：PConline 责任编辑：yangpin [03-1-28 15:38]　作者：天下　　

　　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，有非常优良的品质性赖性。

　　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。

　　锂电池

　　一、锂电池（Lithium Ion Battery）的特性：

1．拥有高能量密度，与高容量镍镉电池相比其体积能量为1.5倍，重量能量密度为2倍；
2．高电压，平均使用电压为3.6V，是镍镉电池、镍氢电池的3倍（镍镉、镍氢电池电压为1.2V）；
3．使用电压平坦并且高容量；
4．负荷特性，2C放电为可能；
5．广泛的使用温度 －20℃～60℃
6．优秀的充放电寿命，经过500次放电后其容量至少还有70％以上。

　　镍氢电池与锂电池的差异:

　　一、重量方面

　　以每一个单元电池的电压来看，镍氢与镍镉都是1.2V，而锂电池确 为3.6V，锂电池的电压是其他两者的3倍。并且同型电池的重量锂电池与镍镉电池几乎相等，而镍镍氢电池却比较重。可知，每一个电池本身重量不同，但锂电池因3.6V高电压，在输出同等电压的情况下使的单个电池组合时数目可减少3分之1而使成型后的电池重量和体积减小。

　　二、记忆效应

　　镍氢电池与镍镉电池相同都有记忆效应。因此，定期的放电管理也是必需的。这种定期放电管理属于模糊状态下被处理，甚至也有些在不正确的知识下进行放电（每次放电或者使用几次后进行放电都因公司的不同而有所差异）这种烦琐的放电管理在使用镍氢电池时是无法避免的。相对的锂电池而言因为完全没有记忆效应，在使用上非常方便简单。它完全不必理会残余电压多少，直接可进行充电，充电时间自然可以缩短。

　三、自放电率

　　镍镉电池为15～30％（月）。镍氢电池为25～35％（月），锂电池为2～5％（月）。以上镍氢电池的自放电率为最大，而锂电池的特长与其他两类电池相比放电率极低。

　　四、充电方式

　　镍氢电池及锂电池无法耐过充电。因此，镍氢电池以定电流充电的PICK CUT 控制方式在充电电压达到最高时，停止继续充电为最好的充电方式。而锂电池则使用定电流、定电压方式充电最好，若以镍镉电池的充电器－DV控制方式进行充电的话对镍氢电池和锂电池。

　　　　　　　　 Ni-Cd　　　　　　Ni-MH　　　　　 Li-Ion

商品化　　　　　 1963年（30年绩） 1990年（5年实绩） 1994年

种类　　　　　　约80种　　　　　　 8种　　　　　　　 4种

公称电压　　　　1.2V　　　　　　　 1.2V　　　　　　　3.6V

推荐使用 充电　0℃～40℃　　　　 0℃～40℃　　　　　 0℃～40℃
温度范围
　　　　 放电 －20℃～60℃　　　 0℃～50℃　　　　　－20℃～60℃

自己放电率　　15％～13％（月）　 25％～35％（月）　　5％～8％（月）

内部电阻　　　7mΩ～19mΩ　　　　 18mΩ～35mΩ　　　 80mΩ～10