锂电池基础知识100问.docx
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锂电池基础知识100问
锂电池基础知识100问
比亚迪电池知识100问1
电池原理与标识4
1.什么叫电池？
4
2.一次电池与二次电池的有哪些异同点？
4
3.什么是IEC标准？
电池常用标准有哪些？
4
4.镍镉电池的电化学原理是什么？
5
5.镍氢电池的电化学原理是什么？
5
6.锂离子电池的电化学原理是什么？
5
7.电池的主要结构组成是什么？
6
8.手机锂电池由哪些部分组成及各部分的功能是什么？
6
9.电池的包装材料有哪些？
6
10.电池包装、组合及设计的目的的是什么？
6
11.IEC规定的可充电电池的标识方法是什么？
7
12.BYD镍镉和镍氢电池组的标识和含义是什么？
8
13.BYD锂离子电池的标识和含义是什么？
8
电池性能与测试9
14.二次电池性能主要包括哪些方面？
9
15.手机电池块有哪些电性能指标，怎么测量？
9
16.电池的可靠性测试项目有哪些？
10
17.电池的安全性测试项目有哪些？
10
1）内部短路测试10
18.什么是电池的额定容量？
11
19.什么是电池的放电残余容量？
11
20.什么是电池的标称电压、开路电压、中点电压、终止电压？
11
21.电池常见的充电方式有哪几种？
12
22.什么是电池的标准充放电？
12
23.什么是脉冲充电？
对电池性能有什么影响？
12
24.什么是涓流充电？
12
25.什么是充电效率？
13
26.什么是电池的功率输出？
13
27.什么是二次电池的自放电？
不同类型电池的自放电率是多少？
14
28.什么是24小时自放电测试？
14
29.什么是电池的内阻，怎样测量？
14
30.充电态内阻与放电态内阻有何不同？
15
31.什么是IEC标准循环寿命测试？
15
32.什么是标准耐过充测试？
15
33.什么是标准荷电保持测试？
16
34.什么是电池的内压？
电池正常内压一般为多少？
16
35.什么是内压测试？
16
36.什么是短路实验？
17
37.什么是跌落测试？
17
38.什么是振动实验？
17
39.什么是碰撞实验？
17
40.什么是撞击实验？
18
41.什么是穿透实验？
18
42.什么是高温加速实验？
18
43.什么是高温高湿测试？
18
44.什么是温升实验？
19
45.什么是温度循环实验？
19
46.什么是温度震荡实验？
19
47.什么是灼烧实验？
19
电池常见问题与分析20
48.电池使用时有哪些注意事项？
20
49.电池对环境有什么影响？
20
50.环境温度对电池性能有何影响？
20
51.充电的控制方法有哪些？
21
52.什么是过充电，对电池性能有何影响？
21
53.什么是过放电，对电池性能有何影响？
22
54.电池电池组放电时间短的可能原因有哪些？
22
55.电池使用寿命短的可能原因是什么？
22
56.不同容量的电池组合在一起使用会出现什么问题？
22
57.电池使用完后或长期不使用是否可以保存在用电器内？
23
58.每次使用完后，无绳电话都应放回机座吗？
23
59.电池储存在什么样的条件较好？
23
60.电池能储存多久？
23
61.什么是短路，对电池性能有何影响？
24
62.什么是记忆效应？
怎样消除记忆效应？
24
63.电池出现零电压或低电压的可能原因是什么？
24
64.电池组零电压或低电压的可能原因有哪些？
24
65.电池、电池组充不进电的可能原因是什么？
25
66.电池、电池组无法放电的可能原因是什么？
25
67.电池充满电时，温度为什么会急升，电压为什么会突降？
25
68.电池鼓底、凸肚、甚至漏液的可能原因时什么？
26
69.什么是电池的爆炸？
怎样预防电池爆炸？
26
70.电池保护元器件类的种类及各自的优缺点是什么？
26
电池类型与应用领域27
71.电池如何分类？
27
72.未来电池的发展趋势怎样？
27
73.可充电电池的优缺点是什么？
27
74.什么是便携式电池？
28
75.什么是干电池和什么是液体电池？
28
76.镍镉电池的优势是什么？
28
77.镍氢电池的优势是什么？
28
78.锂离子电池的优势是什么？
29
79.锂聚合物电池具有哪些优点？
29
80.什么是智能二次电池？
29
81.什么是微电池或纽扣电池？
30
82.纽扣电池都有哪些类型？
分别适用于哪些设备？
30
83.什么是太阳能电池？
太阳能电池的优点是什么？
30
84.什么是燃料电池？
31
85.什么是纳米电池？
31
86.不同类型电池的电压及使用领域是怎样的？
31
87.充电电池最好用在哪些设备上？
32
88.是否任何充电器都可以用于可充电便携式电池？
32
89.可充电电池有哪些类型？
分别适于哪些设备？
32
90.可充电便携式电池的特征是什么？
33
91.使用在应急灯上的电池类型有哪些？
33
92.为什么锂电池特别适用于照相机？
33
93.对移动电话来说，何时用高容量的电池，何时用中等容量而体积较小的电池？
34
94.用于无绳电话上的可充电电池的使用寿命是多久？
34
95.哪一类电池可用于遥控装置？
34
96.什么类型的电池可用于手表？
34
97.一次电池可以被循环利用吗？
35
98.可否用可充电1.2V便携式电池代替1.5V碱锰电池？
35
99.碱锰电池是否真比锌碳电池的放电时间长？
36
100.BYD电池产品有哪些类型？
分别适合哪些应用领域？
36
电池原理与标识
1.什么叫电池？
电池（Batteries）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。
根据电池转化能量的不同，可以将电池分为化学电池和物理电池。
化学电池或化学电源就是将化学能转化为电能的装置。
它由两种不同成分的电化学活性电极分别组成正负极，由一种能提供媒体传导作用的化学物质作为电解质，当连接在某一外部载体上时，通过转换其内部的化学能提供电能。
物理电池就是将物理能转化为电能的装置。
2.一次电池与二次电池的有哪些异同点？
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，另外，一次电池的自放电远小于二次电池。
3.什么是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。
IEC标准是由国际电工委员会制定的标准。
电池常用IEC标准有：
镍镉电池的标准为IEC60285（1999）;镍氢电池的标准为IEC61436（1998.1）;锂电池的标准为IEC61960（2000.11）。
电池常用国家标准有：
镍镉电池的标准为GB/T11013_1996，GB/T18289_2000;镍氢电池的标准为GB/T15100_1994，GB/T18288_2000;锂电池的标准为GB/T10077_1998，YD/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SANYO、PANASONIC公司制定的关于电池企业标准。
4.镍镉电池的电化学原理是什么？
镍镉电池采用Ni（OH）2作为正极，CdO作为负极，碱液（主要为KOH）作为电解液，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。
5.镍氢电池的电化学原理是什么？
镍氢电池采用与镍镉电池相同的Ni氧化物作为正极，储氢金属作为负极，碱液（主要为KOH）作为电解液，镍氢电池充电时，正极发生反应如下：
Ni（OH）2–e+OH-→NiOOH+H2O
负极反应：
MHn+ne→M+n/2H2
放电时，正极：
NiOOH+H2O+e→Ni（OH）2+OH-
负极：
M+n/2H2→MHn+ne
6.锂离子电池的电化学原理是什么？
锂离子电池正极主要成分为LiCoO2，负极主要为C，充电时，
正极反应：
LiCoO2→Li1-xCoO2+xLi++xe-
负极反应：
C+xLi++xe-→CLix
电池总反应：
LiCoO2+C→Li1-xCoO2+CLix
放电时发生上述反应的逆反应。
7.电池的主要结构组成是什么？
电池的主要组成部分为：
正极片、负极片、电解液、隔膜纸、集流器、绝缘垫片、密封圈、安全阀、盖帽、外壳等。
放电时发生上述反应的逆反应。
8.手机锂电池由哪些部分组成及各部分的功能是什么？
手机锂电池主要由塑胶壳（上下盖）、锂电芯、保护线路板（PCB）组成和可恢复保险丝（polyswitch），有的厂家还配置了NTC、识别电阻或震动马达或充电电路等元件。
各部分功能如下：
锂电芯：
提供可充放电源。
保护线路板：
防止电池过充、过放、短路。
可恢复保险丝（PTC）:
正热敏电阻，起到高温保护作用，同时又是保护线路板实效后的二重保护。
可恢复保险丝（NTC）:
负热敏电阻,感应电池内部温度，起到低温保护作用。
识别电阻：
识别原装电池，非原装电池不能使用。
9.电池的包装材料有哪些？
1）不干介子（纸）如纤维纸、双面胶
2）PVC膜、商标管
3）连接片：
不锈钢片、纯镍片、镀镍钢片
4）引出片：
不锈钢片（易于焊锡）
纯镍片（点焊牢）
5）插头类
6）保护元器件类如温控开关、过流保护器、限流电阻
7）纸箱、纸盒
8）塑料壳类
10.电池包装、组合及设计的目的的是什么？
1）美观、品牌（印字、商标的设计）
2）电池电压的限制，要获得较高电压需串联多只电池
3）保护电池，防止短路延长电池使用寿命
4）尺寸的限制
5）便于运输（如纸箱、纸盒的设计等）
6）特殊功能的设计，如防水，特殊外型设计等。
11.IEC规定的可充电电池的标识方法是什么？
●根据IEC标准，镍镉镍氢电池的标识由5部分组成。
1）电池种类：
KR标识镍镉电池，HF表示镍氢电池，HR表示型镍氢电池
2）电池尺寸资料：
包括圆形电池的直径、高度、方型电池的高度、宽度、厚度、数值之间用斜杠隔开，单位：
mm
3）放电特性符号：
L表示适宜放电电流倍率在0.5C以内
M表示适宜放电电流倍率在0.5-3.5C以内
H表示适宜放电电流倍率在3.5-7.0C以内
X表示电池能在7C-15C高倍率的放电电流下工作
4）高温电池符号：
用T表示
5）电池连接片表示：
CF代表无连接片，HH表示电池拉状串联连接片用的连接片，HB表示电池带并排串联连接用连接片。
例如：
HF18/07/49表示方形镍氢电池，宽为18mm,厚度为7mm，高度为49mm，
KRMT33/62HH表示镍镉电池，放电倍率在0.5C-3.5之间，高温系列单体电池（无连接片），直径33mm，高度为62mm。
●根据IEC61960标准，二次锂电池的标识如下：
1）电池标识组成：
3个字母，后跟5个数字（圆柱形）或6个（方形）数字。
2）第一个字母：
表示电池的负极材料。
I—表示有内置电池的锂离子；L—表示锂金属电极或锂合金电极。
3）第二个字母：
表示电池的正极材料。
C—基于钴的电极；N—基于镍的电极；M—基于锰的电极；V—基于钒的电极。
4）第三个字母：
表示电池的形状。
R—表示圆柱形电池；L—表示方形电池。
5）数字：
圆柱形电池：
5个数字分别表示电池的直径和高度。
直径的单位为毫米，高
度的单位为十分之一毫米。
直径或高度任一尺寸大于或等于100mm时，两个尺寸之间应加一条斜线。
方型电池：
6个数字分别表示电池的厚度、宽度和高度，单位毫米。
三个尺寸任一个大于或等于100mm时，尺寸之间应加斜线；三个尺寸中若有任一小于1mm,则在此尺寸前加字母“t”，此尺寸单位为十分之一毫米。
例如：
ICR18650表示一个圆柱形二次锂离子电池，正极材料为钴，其直径约为18mm，高约为65mm。
ICR20/1050。
ICP083448表示一个方形二次锂离子电池，正极材料为钴，其厚度约为8mm,宽度约为34mm，高约为48mm。
ICP08/34/150表示一个方形二次锂离子电池，正极材料为钴，其厚度约为8mm,宽度约为34mm，高约为150mm。
ICPt73448表示一个方形二次锂离子电池，正极材料为钴，其厚度约为0.7mm,宽度约为34mm，高约为48mm。
12.BYD镍镉和镍氢电池组的标识和含义是什么？
标识一般由五个部分组成：
1电池类型：
D代表镍镉电池H代表镍氢电池
2电池型号：
分为AAAA、AAA、AA、A、SC、C、D、N等
3电池标称容量
4A代表尖头电池，B代表平头电池，H代表高温电池，P代表可用于大电流放电。
5代表组合单体电池个数。
例：
D——AA800H*5
①②③④⑤
H——SC2200P*3
①②③④⑤
D——AA800B*3
①②③④⑤
13.BYD锂离子电池的标识和含义是什么？
标识由三部分组成
例：
LC18650
锂离子电池圆柱型电池规格（直径为18mm高65.0mm）
LP083448SH
锂离子电池方型电池规格（厚度为8mm高48mm宽度为34mm）钢壳高容量
LP083467AR
锂离子电池方型电池规格（厚度为8mm高67mm宽度为34mm）铝壳圆角
电池性能与测试
14.二次电池性能主要包括哪些方面？
主要包括电压、内阻、容量、能量密度、内压、自放电率、循环寿命、密封性能、安全性能、储存性能、外观等，其它还有过充、过放、可焊性、耐腐蚀性等。
15.手机电池块有哪些电性能指标，怎么测量？
电池块的电性能指标很多，这里只介绍最主要的几项电特性。
A．电池块容量。
该指标反映电池块所能储存的电能的多少，是以毫安小时计。
例如1600mAH是意
昧着电池以1600mA放电可以持续放电一小时。
B．电池块寿命。
该指标反映电池块反复充放电循环次数。
C．电池块内阻。
上面已提到电池块的内阻越小越好，但不能是零。
D．电池块充电上限保护性能。
锂电池充电时，其电压上限有一额定值。
在任何情况下，锂电池的电压不允许超过此额定值。
该额定值由PCB板上所选用的IC来决定和保证。
E．电池块放电下限保护性能。
锂电池块放电时，在任何情况下，锂电池的电压不允许低于某一额定值。
该额定值由PCB板上所选用的IC来决定和保证。
需要说明的是，在手机中，一般锂电池块放电时，尚未到达下限保护值，手机就因电池电量不足而关机。
F．电池块短路保护特性
锂电池块外露的正负极片在被短路时，PCB板上的IC应立即加以判断，并作出反应关断MOSFET。
当短路故障排除后，电池块又能立即输出电能，这些均有PCB上的IC来识别判断和执行。
16.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（ESD）
17.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）坠落测试
7）从高处坠落测试
8）穿透实验
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
18.什么是电池的额定容量？
指在一定放电条件下，电池放电至截止电压时放出的电量。
IEC标准规定镍镉和镍氢电池在20℃±5℃环境下，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C5表示。
而对于锂离子电池，则规定在常温、恒流（1C）—恒压（4.2V）控制的充电条件下充电3h，再以0.2C放电至2.75V时所放出的电量为其额定容量，电池容量的单位有Ah,mAh（1Ah=1000mAh）.
19.什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（镍镉和镍氢电池）和3.0V/支（锂电池）时所放出的容量称为残余容量。
20.什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。
21.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：
整个充电过程个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（CC），当电池电压升高至一定值时，电压保持不变（CV），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（CC），当电池电压升高至一定值时，电压保持不变（CV），电路中电流降至很小，最终趋于0。
22.什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。
23.什么是脉冲充电？
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氧气体，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秒钟，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。
24.什么是涓流充电？
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℃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
0C
57.6s
60s
C/10
0.6s
0C
29.4s
30s
25.什么是充电效率？
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：
（放电电流*放电至截止电压的时间）
（充电电流*充电时间）
*100%
充电效率=
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。
26.什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和放电电压来计算的，P=U*I，单位为瓦特
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。
27.什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，BYD常规电池要求储存温度范围为-20℃~45℃。
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。
28.什么是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分钟后，以1C放电至1.0V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，（C1-C2）/C1*100%应小于15%。
（即C2/C1*100%应大于85%）
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：
10mA,，搁置24小时后测1C容量C2，C2/C1*100%应大于99%。
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