镍镉、镍氢、锂离子电池特点对比及性能分析

镍镉、镍氢、锂离子电池特点对比及性能分析

1、镍镉的特点是“坚固”、便宜。缺点是镉金属污染环境，电池容量小，寿命短，所以镍镉电池是最低档次的电池。有记忆效应，每次充电都要先放电，再充电。

2、镍氢电池比镍镉电池多30%的电量储备，可使手机通话时间延长30%。镍氢电池比镍镉电池轻，使用寿命更长，还环保，没有记忆效应。镍氢电池的缺点是价格比镍镉电池贵，性能比锂电池差，属于中档电池。

3、锂离子电池是目前性能最好的电池，与同等体积的镍镉电池、镍氢电池相比，其电量储备最大、重量最轻、寿命最长、充电时间最短、无记忆效应，但价格最贵，在充电器方面也有选择性。

镍镉电池是直流电源电池，可反复充放电500次以上，经济耐用，内阻低，内阻小，可快速充电，能为负载提供大电流，而且放电时电压变化很小，是一种理想的直流电源电池。

镍镉电池（Ni-Cd、Ni-y）是最早用于移动电话、超高科技设备等的电池类型，具有大电流放电特性好、抗过充放电能力强、维护简单等特点。一般采用下列反应放电：

镉+2NiO(OH)+2=2+

充电时反应则相反。

镍镉电池最致命的缺点就是在充放电过程中如果处理不好，会产生严重的“记忆效应”，大大缩短使用寿命。所谓“记忆效应”就是在充电前没有将电池电量完全放完，这样就会导致电池容量随着时间的推移而下降。在电池充放电过程中（放电更明显），电池极板上会产生一些小气泡，时间一长，这些气泡就减少了电池极板的面积，间接影响电池容量。当然，我们可以通过掌握合理的充放电方法来减少“记忆效应”。另外，镉具有毒性，所以镍镉电池不利于生态环境的保护。由于诸多的缺点，镍镉电池已经基本被淘汰出数码设备电池的应用范围。

镍镉电池可反复充放电500次以上，经济耐用。它内阻小，内阻小，可快速充电，并能为负载提供大电流。而且放电时电压变化很小，是一种理想的直流电源电池。与其他类型的电池相比，镍镉电池能耐过充或过放电。镍镉电池的放电电压随其放电装置不同而不同，每节约为1.2V。电池容量以Ah（安培小时）和mAh（毫安时）为单位。放电终止电压的极限称为“放电终止电压”。镍镉电池的放电终止电压为1.0/节（节为每节电池）。自放电率低，即使长时间放置，镍镉电池的特性也不会变差。充满电后，可完全恢复原有的特性。 可在-20℃+60℃温度范围内使用，由于电池采用金属容器，坚固耐用；完全密封，不会发生电解液泄漏，无需添加电解液。

提高电池性能、延长电池寿命的关键是避免记忆效应和过度放电。镍镉电池有记忆效应，即在经过几次小容量的充放电操作后，如果进行较大容量的充放电，电池将无法正常工作。这种情况就是记忆效应（）。特别是在放电终止电压较高的录像机和摄像机中，随着工作电压的降低，电池容量表面上也随之降低，但放电电压的降低可能是一两次完全放电引起的暂时现象。记忆效应使电池不能充分发挥其性能，也给拍摄带来很大的不便。因此，在使用时要注意使用具有充放电性能的充电器，如索尼的BC-1WDCE，避免记忆效应的发生。使用一般充电器如BC-1WA、BC-1WB时，可在充电10次左右后放电一次，以达到防止记忆效应的目的。

原理分析

负极的镉（Cd）与氢氧化钠（NaOH）中的氢氧离子（OH-）结合，生成氢氧化镉，氢氧化镉附着在阳极上，并释放出电子。电子沿着导线向阴极移动，与阴极的二氧化镍和氢氧化钠溶液中的水发生反应，生成氢氧化镍和氢氧离子。氢氧化镍会附着在阳极上，氢氧离子则回到氢氧化钠溶液中，因此氢氧化钠溶液的浓度不会随时间推移而降低。

镍镉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，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，防止团聚，提高极板的容量。将活性物质分别包在穿孔钢带内，压制成型，就成为电池的正极板和负极板。极板间用耐碱硬橡胶绝缘棒或穿孔聚氯乙烯瓦楞板隔开。电解液通常为氢氧化钾溶液。与其他电池相比，NiCd电池的自放电率(即电池在不使用时失去电量的速度)适中。NiCd电池在使用过程中，如果在不完全放电后再次充电，则在下次放电时不能将电量全部放完。 例如，在放电完 80% 的电量后再充满电，电池只能放出 80% 的电量，这就是所谓的记忆效应。当然，经过几次完整的放电/充电循环，NiCd 电池就会恢复正常工作。由于 NiCd 电池有记忆效应，如果未完全放电，应将每节电池放电至 1V 以下后再进行充电。

收费

镍镉电池充电

NiCd 电池的恒定电流充电范围从 0.05C 到大于 1C。一些低成本充电器使用绝对温度来终止充电。这种充电终止方法虽然简单且成本低廉，但并不准确。更好的方法是通过检测电池充满时的电压降来终止充电。对于充电率为 0.5C 或更高的 NiCd 电池，-ΔV 方法最有效。-ΔV 充电终止检测应与电池温度检测相结合，因为老化的电池和不匹配的电池会降低 ΔV。

通过检测温升速率（dT/dt），可以实现更准确的充满检测，比固定温度终止对电池更有利。基于ΔT/dt和-ΔV组合的充电终止方法可以避免电池过充，延长电池寿命。

镍镉电池

镍镉电池

快速充电可提高充电效率。在 1C 充电速率下，效率可接近 1.1（91%），充满一块空电池只需一个多小时。在 0.1C 充电时，效率降至 1.4（71%），充电时间约为 14 小时。

由于镍镉电池几乎可以接受 100% 的电量，因此在充电的前 70% 期间几乎所有的能量都被吸收，电池保持低温状态。超快速充电器利用这一特性在几分钟内将电池充电至 70%，以几 C 的电流充电而不会产生热量。充电至 70% 后，电池继续以较低的速率充电，直至充满。最后，以 0.02C 至 0.1C 的涓流结束充电。

1、镍镉电池可反复充放电500次以上，非常经济；

2、内阻小，能放出大电流，放电时电压变化很小，作为直流电源，是一种品质优良的电池。

3、由于完全密封，不会发生电解液的泄漏，无需补充电解液；

4、与其他类型电池相比，镍镉电池耐过度充电或放电，且操作简单方便；

5、即使长时间放置，性能也不会下降，充满电后即可恢复原有特性；

6.可在较宽的温度范围内使用；

7、由于采用金属容器制成，因此机械强度高；

8、镍镉电池的生产质量管理非常严格，质量可靠性非常好。