结构设计-电池篇

常见电池术语与及使用基本常识

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1、什么是1C充电电流？

例如一节5号镍氢电池的电容量为1200mAH，而另一节则为1600mAH。我们把一节电池的电容量称为1C，可见1C只是一个逻辑概念，同样的1C并不相等，1C充电电流可以是1200mA，也可以是1600mA。

******************************************************************** 2、什么是快速充电？

充电电流大于0.2C，小于0.8C则是快速充电。

3、什么是慢速充电？

充电电流在0.1C-0.2C之间时，我们称为慢速充电。

4、什么是涓流充电？

充电电流小于0.1C时，我们称为涓流充电。

5、什么是超高速充电？

充电电流大于0.8C时，我们称之为超高速充电。

6、什么是恒流充电方式？

恒流充电法是保持充电电流强度不变的充电方法。恒流充电器通常使用慢速充电电流。

******************************************************************** 对充电时间的计算有个简单的公式：

Hour=1.5C/充电电流。例如：对1200mAH的电池充电，充电器的充电电流为150mA，则时间为1800mAH/150mA等于12小时。当然在很多时候并不能计算出正好的时间，我们可以挑离得最近的半小时以方便记时。例如：充电器的电流为160mA，对1400mAH的电池充电，则时间为2100mAH/160mA约为13小时，而不用计算到分。

******************************************************************** 7、什么是快速自动充电方式？

通常所使用的是余弦法充电，也就是说并非用恒定的大电流充电，而是像余弦波那样电流强度随之变化，这样能缓解热量的积聚，从而将温度控制在一定范围内。

8、什么是脉冲式充电法？

脉冲充电方式首先是用脉冲电流对电池充电，然后让电池停充一段时间，如此循环。

******************************************************************** 9、大电流充电对电池寿命的影响大不大？

大电流充电对电池寿命的影响是很小的，在很多情况下我们都要用到快速充电甚至超高速充电，充电电流有时可以达到2C或更高。大电流并不是电池杀手，真正对电池寿命产生影响的是大电流充电时产生的高热。

10、如何解决大电流充电过程中的发热问题（过温保护）？

过高的温度对充电电池是有害的，在慢速恒流充电器中，由于是慢速充电，产生的热量在可控制范围内，因此并不需要采取特殊的措施。但在快速自动充电器中，采用快充电流就会产生更高的温度。因此目前市场上的快速自动充电器都采用了各种方法来降低充电时的温度，通常所使用的是余弦法。一些充电器甚至加装散热风扇来解决发热问题。

******************************************************************** 11、超高速充电器如何进行过热保护？

由于超高速充电器需要极大的充电电流，有些甚至使用了2C-3C的充电电流，其发热问题尤为严重，仅仅采用余弦波充电还不够，因此这类充电器很多都采用在一个余弦波后插入一个很短暂的放电这种方法。这种做法可以缓解由于反电势消耗充电电流所产生的热量积累，从而进一步控制温度。

12、什么是-△V保护？

使用快速充电器的另一个问题是，当充电时间到了之后如果忘记停止充电，对电池的伤害要远大于慢速恒流充电器过充产生的伤害。因此为了解决过充问题，快速充电器一般都采用了比如-△V保护等方法来判断电池是否接近充满，这些充电器都使用了控制电路或者IC芯片来完成这一任务。当电池接近充满时，控制电路会自动转入涓流充电模式，对电池进行涓流充电。采用涓流电流对电池进行充电的好处是很明显的，其一如前所述，涓流充电能将电池充的很满，其次就是不用担心过充的问题，因此使用这类充电器的最大好处就是不用再去计算时间。

******************************************************************** 13、常见的充电控制方式有哪些？

为避免电池过充，需要在必要时对充电过程或在充电完成时予以控制或终止。常见的充电控制方法有以下六种：

1）时间控制：

通过设置一定的充电时间来控制充电终点，一般按照充入120%~150%电池标称容量所需的对应时间来控制。标准充电一般采用时间控制方式，比如按照IEC 标准测试电池容量时即采用0.1C充电16小时的方法。

2）-△V控制：

当电池充满电时，电池电压会达到一个峰值，然后电压会下降。当电压下降一定的值时，终止充电。

3）峰值电压控制：

通过检测电池的电压来判断充电的终点，当电压达到峰值时，终止充电。

4）温度控制：

电池在充电过程中，温度会逐渐升高。充满电时，电池温度与周围环境温度的差值会达到最大。当差值最大时停止充电。

5）dT/dt控制：

通过检测电池温度相对于充电时间的变化率来判断充电的终点。

6）TCO控制：

当电池温度升高一定数值时停止充电。

******************************************************************** 电池充电的名词解释：

1）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。

2）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。

3）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。

4）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。

5）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。

6）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。

7）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