电池的基本知识.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电池的基本知识,一、何为电池,电池是一种能量转化与储存的装置，它通过反应将化学能或物理能转化为电能，常见的电池即一种化学电源，它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极，两电极浸泡在能提供媒体传导作用的电解质中，当连接在某一外部载体上时，通过转换其内部的化学能来提供能量。,(,成品电池包内含单颗或多颗电芯，即我们常说的电池，在后面的介绍中，成品电池包我们简称电池包，电芯称为电池,),。,二、电池的分类,目前按使用活性物质或材料的不同，电池可分为以下几种：,1.,碱锰电池,2.,锌碳电池,3.,铅酸电池,4.,镍镉电池,5.,镍氢电池,6.,锂电池,7.,锂离子电池,8.,锂聚合物电池,9.,燃料电池,按使用的次数进行分类：,分为一次电池和二次电池。一次电池只能放电一次，二次电池可反复充放电循环使用，可充电电池在放电时电极体积和结构之间发生可逆变化，因此设计时必须调节这些变化，而一次电池内部则简单得多，因为它不需要调节这些可逆性变化，一次电池的质量比容量和体积比容量均大于一般充电电池，但内阻远比二次电池大，因此负载能力较低。,三、二次电池的结构,一般而言,电池有四部分构成：电芯、,PCM(,镍氢电通常无,),、外壳即胶壳、辅料。,目前我司所使用的电芯有镍氢、锂离子、锂聚合物。,1.,电芯,镍氢电池（,Ni-MHBatteries,）：,镍氢电池是早期的镍镉电池的替代产品，它是目前最环保的电池，镍氢电池具有较大的能量密度比，同时镍氢电池在电学特性方面与镍镉电池亦基本相似，在实际应用时完全可以替代镍镉电池，而不需要对设备进行任何改造。镍氢电池另一个优点是：大大减小了镍镉电池中存在的“记忆效应”，使镍氢电池可以更方便地使用，缺点是自放电率较高，为每月,25%,左右。,锂离子电池（,Li-ion,，,LithiumIonBattery,）：,锂离子电池具有重量轻、容量大、无记忆效应等优点，因而得到了普遍应用,现在的许多数码设备都采用了锂离子电池作电源，尽管其价格相对来说比较昂贵。锂离子电池的能量密度很高，它的容量是同重量的镍氢电池的,1.52,倍，而且具有很低的自放电率，为每月,2%-5%,。此外，锂离子电池几乎没有“记忆效应”以及不含有毒物质等优点也是它广泛应用的重要原因。,三、二次电池结构,外壳,电芯,PCM,辅料,三、二次电池结构,锂聚合物电池（,Li-polymer,，又称高分子锂电池）：,具有能量密度高、更小型化、超薄化、轻量化，以及高安全性和低成本等多种明显优势，是一种新型电池。在形状上，锂聚合物电池具有超薄化特征，可以配合各种产品的需要，制作成任何形状与容量的电池。其最小厚度可达,0.5mm,。,项目,镍镉电池,镍氢电池,液态锂离子,聚合物电芯,重量,重,一般,一般,轻,电压,1.2V,1.2V,3.7V,3.7V,内阻,小,小,一般,高,容量,低,一般,一般,高,充电方式,恒流,恒流,恒流恒压,恒流恒压,使用寿命,-,500-700,300-500,300-500,记忆效应,有,有,很小,很小,安全性能,较好,好,一般,一般,三、二次电池结构,应用规格及指标,额定容量,指电池在充满电後，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。电池的容量,:,是以电流,(mA-,毫安培,),与时间,(h-,小时,),的乘积来计算出来的。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。,2.,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。,3.,开路电压,指电池在没有连接外电路或者负载时的电压。开路电压与电池的剩余能量成正比关系。,三、二次电池结构,4.,电池的串并联,电池包的的额定容量及额定电压与其内部电芯的的串联或并联有直接关系，其原则是：,串联（,S,）：,n,组相同规格电芯串联时其容量不变，但电压为单个电芯的,n,倍。,并联（,P,）：,n,组相同规格电芯并联时其电压不变，但容量为单个电芯的,n,倍。,如,1800mAh,的,3.6,锂电池,4,3,时，其容量和电压分别为,5400mAh,、14.4V,。,5.,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%,时,的充放电次数称为循环寿命。,6.,内阻,指电池内部由化学材料自动生成的阻抗，一般而言，内阻越小，电池的充放电性能越,好。电池内阻是一个非常复杂而又非常重要的特性，又称为电池阻抗,.,三、二次电池的结构,7.,放电平台,通常是指一个电芯从最高电压放电到额定电压时所用的时间。,8.,放电时间,通常是指一个电芯从最高电压放电到电芯的下限电压所用的时间。,9.,记忆效应,电池的记忆效应是指为完全放电的电池，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，在下次充电之前，必须先完全放电，然后再充电。只有这样操,作，才能百分之百的充满电池。电池的记忆效应给电池的快速充电带来了不便。镍镉,电池在没有放完电的情况下进行充电，容量可能无法回到原有标准，但可以通过深度,放电后大电流充电，容量可能会回复。,10.,充电方式（,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，,充电电流会随著电压的上升而下降。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后恒压（,4.2V/,节）方,式充电。,三、二次电池的结构,2,、保护电路（,PCM,）,锂电池,(,可充型,),之所以需要保护，是由它本身特性决定的。由于锂电池本身的材料,决定了它不能被过充、过放、过流、短路及超高温充放电，因此锂电池锂电组件总会跟,着一块精致的保护板和一片电流保险器出现。（镍电一般情况下只需温度及过流保护，,通常情况下无,PCM,板）,锂电池的保护功能通常由保护电路板和,PTC,等电流器件协同完成，保护板是由电子,电路组成，在,-40,至,+85,的环境下时刻准确的监视电芯的电压和充放回路的电流，及,时控制电流回路的通断；,PTC,在高温环境下防止电池发生恶劣的损坏。,保护板通常包括控制,IC,、,MOS,开关及辅助器件,NTC,、,ID,存储器等。其中控制,IC,，在一切正常的情况下控制,MOS,开关导通，而当电芯电压或回路电流超过规定值时，它立刻控制,MOS,开关关断，保护电芯的安全。,NTC,即负温度系数，在环境温度升高时，其阻值降低，使用电设备或充电设备及时反应、控制内部中断而停止充放电。,ID,是,Identification,的缩写，即身份识别的意思它分为两种：一是存储器，常为单线接口存储器，存储电池种类、生产日期等信息；二是识别电阻。两者可起到产品的可追溯和应用的限制，其决定电池所兼容的机器型号。,三、二次电池结构1.,过充保护,锂电池在充电的过程中对充电电压有较高的要求，必须严格控制在单节为,4.2V,的电压上，为了防止因过充造成的电池漏液、鼓包、甚至爆炸等安全问题，可充型锂电都设有过充保护功能。其原理为：当外部充电器对锂电池进行充电时，保护,IC,对电芯两端电压进行检测监控，当到达,4.25V,时（假设电池过充点为,4.25V,）即启动过度充电保护，将功率,MOS,由开转为切断，进而截止充电。,2.,过放保护,单节锂离子电池的终止放电电压为,2.5V,2.75V(,电池厂给出工作电压范围或给出终止放电电压,各参数略有不同,),。低于终止放电电压继续放电称为过放，由于电池本身存在自放电的特性，因此即使放置情况下不使用，依然可能因为长期放置而过分被耗电，造成电池性能劣化、寿命缩短甚至漏液。因此锂二次电池通常设有过放保护，当,IC,检测电芯电压降至临界点（如,2.25V,），即启动过度放电保护，将功率,MOS,由开转为切断，此电池无电压输出。,3.,过流、短路保护,过流保护：为了防止电池的外部五金被导体连接短接在一起，而直接影响到电池的寿命。,短路保护：为防止电池的外部受到导体把电池的正负极连接后造成短路，保证安全性能。,工作原理：当放电时或正负极遭金属物误触造成过电流或短路，为确保安全，立即停止放电。,4.,电阻：,识别电阻,/,码片：由于手机,/,数码相机以及各种设备在开机时需要得到一个验证码值进行识别。,三、二次电池结构,3,、胶壳,电池的外壳是决定电池与设备适配的一个接触件。通常外壳是由,PC,、,PS,、,ABS,等塑胶注塑而成。,4,、辅料,辅料一般是指：镍片,/,线材、快巴纸、青稞纸、,PTC,PTC,作用：,PTC,是,Positive Temperature Coefficient,的缩写,意思是正的温度系数,泛指正温度系数很大的半导体材料或元器件,.,通常我们提到的,PTC,是指正温度系数热敏电阻,简称,PTC,热敏电阻,.,，是一种典型具有温度敏感性的半导体电阻,超过一定的温度,(,居里温度,),时,它的电阻值随着温度的升高呈阶跃性的增高。,镍片,/,线材：在电池中一般起连接导通作用。,快巴纸、青稞纸、皱纹胶：在电池中一般起绝缘作用。,四、电池工艺流程图,线路板检验,上锡膏,贴片,回流焊,元器件检验,保护板检测,连接片检验,点焊,电芯检测,组装焊接,接触片检验,外壳装配,外壳检验,半成品检测验,超声,成品检测验,包材检验,包装,出货检验,入库,出货,五、电池常见故障及处理,1,、不充电,原因：,a.,电池零电压,b.,充电器故障，无输出电流；,c.,外部因素导致充电效率太低,(,如极低或极高温度,),。,措施：,a.,检查充电器是否有电压、电流输出,b.,检查充电器输出端与电池接触是否良好,c.,用,1.5,倍电池最高电压、,1.5C,大电流充电将电池激活。（仅限电池无法充电时，使用此方法）,2,、低电压或零电压,原因：,a.,电池零电压；,b.,电池遭受外部短路或过充，反充,(,强制过放,),；,c.,电池受高倍率大电流连续过充，导致电池极芯膨胀，正极直接接触短路。,措施：,a.,检查电池是否有电压、电流；,b.,避免电池短路；,五、电池常见故障与处理,c.,避免电池碰撞、重压；,d.,电池使用到关机电压后再进行充电，充电时需充满后再停止。,3,、电池使用寿命短,原因：,充电器或充电电路与电池类型不匹配；,过充、过放等；,电池类型与用电器要求不一致。,措施：,使用原装充电器；,电池使用到关机电压后再进行充电，充电时需充满后再停止；避免短路及重压等不正常操作；,避免不正常操作，如重压、短路、跌落等,。,4,、放电时间短,原因：,电池未被充满电，如充电时间不够，充电效率较低等；,放电电流过大，致使放电效率降低从而使放电时间缩短；,电池放电时环境温度过低，放电效率下降；,电池经过较多次充放电，寿命已到。（,300,次以上）,五、电池常见故障与处理,措施：,新购电池需先装机使用至自动关机，再使用原装充电器连续充电,12,小时，此循环动作持续,3,次，以此激活电池内的化学成份。,电池使用到关机电压后再进行充电，充电时需充满后再停止；,使用原装充电器；,在正常的环境下使用。,5,、不能放电,原因：,电池经储存或使用后，寿命衰减；,充电不足或未充电；,环境温度过低；,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；,过放电保护。,措施：,a.,电池在储存期间，需每月进行一次充放电；,b.,如长期未使用前，需对电池进行充电后；,c.,在正常的环境下使用；,d.,将电池正确使用在适配的机器上。,课程结束 感谢大家！,五、结束语,