電池技術大全講解（電池基礎知識分享）

2023-07-29 04:56:27

何為電池？

1.1 何為電池？

把化學能轉換為電能的裝置。兩個具有電位差的金屬片在電解質溶液中，受電位差的影響，負離子從低電位極片（負極）流向高電位極片（正極），正離子從正極流向負極，從而形成持續的電流。

1.2 何為一次電池，二次電池？

一次電池是指：不能充電和重複使用的電池叫一次電池，如鋅錳乾電池、扭扣電池等用完一次就廢棄的電池

二次電池是指：可以多次充放電使用的電池叫二次電池，如鎳鎘電池、鋰電池等。手機電池也屬於二次電池。

電池的工作原理

2.1 電池基本原理（鋰離子電池為例）

鋰離子電池的正極材料是氧化鈷鋰，負極是碳。

鋰離子電池的工作原理就是指其充放電原理。當對電池進行充電時，電池的正極上有鋰離子生成，生成的鋰離子經過電解液運動到負極而作為負極的碳呈層狀結構，它有很多微孔，到達負極的鋰離子就嵌入到碳層的微孔中，嵌入的鋰離子越多，充電容量越高。

同樣道理，當對電池進行放電時（即我們使用電池的過程），嵌在負極碳層中的鋰離子脫出，又運動回到正極。回到正極的鋰離子越多，放電容量越高。我們通常所說的電池容量指的就是放電容量。不難看出，在鋰離子電池的充放電過程中，鋰離子處於從正極 → 負極 → 正極的運動狀態。如果我們把鋰離子電池形象地比喻為一把搖椅，搖椅的兩端為電池的兩極，而鋰離子就象優秀的運動健將，在搖椅的兩端來回奔跑。所以，專家們又給了鋰離子電池一個可愛的名字搖椅式電池。

2.2 電池基本性能

電壓：指電池在斷路（即電流沒有通過兩極時）電池兩極的電位之差稱之為電池的開路電壓。

內阻：指電流通過又叫電池內部所受的阻力，全內阻。

壽命：電池經受一次充電和放電過程叫一個循環或一個周期。一般國產鋰電芯循環壽命能做到400次左右，有些優質電芯能達到500次左右（國家標準規定循環300次即可）。

容量：指在一定放電制度下（即在一定的放電電流、終止電壓及環境條件下）電池所釋放的電量。（1400mAH意思就是用1400mA電流放電可放一個小時）

保護功能：有過流保護、過充保護、短路保護、過放保護

2.3 電池保護電路（PCM）

鋰電池(可充型)之所以需要保護，是由它本身特性決定的。由於鋰電池本身的材料決定了它不能被過充、過放、過流、短路及超高溫充放電，因此鋰電池鋰電組件總會跟著一塊精緻的保護板和一片電流保險器出現。（鎳電一般情況下只需溫度及過流保護，通常情況下無PCM板）

鋰電池的保護功能通常由保護電路板和PTC等電流器件協同完成，保護板是由電子電路組成，在-40℃至 85℃的環境下時刻準確的監視電芯的電壓和充放迴路的電流，及時控制電流迴路的通斷；PTC在高溫環境下防止電池發生惡劣的損壞。

2.4 過放保護

單節鋰離子電池的終止放電電壓為2.5V～2.75V(電池廠給出工作電壓範圍或給出終止放電電壓,各參數略有不同)。低於終止放電電壓繼續放電稱為過放，由於電池本身存在自放電的特性，因此即使放置情況下不使用，依然可能因為長期放置而過分被耗電，造成電池性能劣化、壽命縮短甚至漏液。因此鋰二次電池通常設有過放保護，當IC檢測電芯電壓降至臨界點（如2.25V），即啟動過度放電保護，將功率 MOS 由開轉為切斷，此電池無電壓輸出。

2.5 過流&短路保護

過流保護：為了防止電池的外部五金被導體連接短接在一起，而直接影響到電池的壽命。

短路保護：為防止電池的外部受到導體把電池的正負極連接後造成短路，保證安全性能。

工作原理：當放電時或正負極遭金屬物誤觸造成過電流或短路，為確保安全，立即停止放電。

2.6 電池的常規充放電

電池充電階段分為恆流充電和恆壓充電兩個部分

恆流充電階段屬快速充電階段，在此充電條件下電池已恆定的電流快速對電池進行充電，電池的電壓只要達到額定電壓值（以4.2V額定電壓的電池為例）4.2V時就會結束恆流充電部分。但是，在電壓達到了額定電壓的條件下電池實際上並未充滿電（鋰離子依舊在向負極移動），電池需要進入恆壓充電階段來徹底激活活性電子li以達到滿充的目的。充電中溫度低於75 ℃。