电池的电压分类及影响因素，你了解多少？

电池的电压分类及影响因素，你了解多少？

关于充电电池的基本知识

1、电压：两极之间的电位差称为电池的电压。主要有标称（额定）电压、开路电压、充电终止（截止）电压和放电终止（截止）电压、实际电压等。电池刚出厂时，正负极之间的电位差称为电池的标称电压。标称电压是由极板材料的电极电位和内部电解液的浓度决定的。当环境温度、使用时间和工作状态发生变化时，单元电池的输出电压会略有变化。此外，电池的输出电压还与电池的剩余电量有关。

常用的电池标称电压有：

磷酸铁锂（）：3.2V 锂离子/锂聚合物（Li-ion/Lipo）：3.7V

锰酸锂（）：3.7V 三元材料（）：3.2V

碱性碳柱型（LR/R_p）：1.5V 碱性钮扣型（AG）：1.5V

锂锰扣式柱（CR）：3.0V 锂亚硫酰氯（ER）：3.6V

电池刚充满电后的电压叫开路电压。当电池充满电时，极板上的活性物质已达到饱和状态，若继续充电，电压就不会再上升，此时的电压叫充电终止电压。实际测得的电池电压叫实际电压。

镍镉电池的充电终止电压为1.75~1.8V；锂离子电池的充电终止电压为4.25V；

镍氢电池充电终止电压为1.5V；锂聚合物电池充电终止电压为4.25V；

放电终止电压是指电池放电时允许的最低电压。如果电池在低于放电终止电压后继续放电，电池两端的电压将迅速下降，形成深度放电。这样，在正常充电时极板上形成的产物将不容易恢复，从而影响电池的寿命。放电终止电压与放电率有关。放电电流直接影响放电终止电压。在规定的放电终止电压下，放电电流越大，电池容量越小。

镍镉电池的放电终止电压一般为1.0V-1.1V；锂离子电池的放电终止电压为3.0V

镍氢电池的放电终止电压一般规定为1V；锂聚合物电池的放电终止电压为3.0V

2、电流：电池的充电电流通常用充电速率C来表示，其中C为电池的标称（额定）容量。例如，如果1Ah的电池以2A电流充电，则充电速率为2C；同样，如果电池以2A电流充电，则充电速率为4C。

3、容量：电池在一定的放电条件下，完全充电并放电到规定的终止电压时，电池所放出的总容量称为电池的标称（额定）容量。电池的容量通常用Ah（安培小时）表示，1Ah表示在1A电流下可放电1小时。单元电池中活性物质的量决定了单元电池所含电荷的数量，而活性物质的含量由电池所用的材料和体积决定。一般电池体积越大，容量越高。

4、内阻：电池的内阻是由极板电阻和离子流的阻抗决定的。在充放电过程中，极板电阻保持不变，但离子流的阻抗会随着电解液浓度的变化和带电离子的增多或减少而变化。

5.分类：

1、按外观分类：分为圆柱型、方形、纽扣型、异形、组合型等。

2、按使用次数分：分为一次电池（不能重复使用，如干电池等）和二次电池（可多次充电循环使用，如镍氢锂离子电池等）。

3.按材质分：分为镍镉镍氢、锂离子锂聚合物、碱性碳、锂亚硫酰氯、氧化银、铅酸电池等。

6、记忆效应：如果在镍氢镍镉电池完全放电之前开始充电，下次放电时将无法放出全部电量。例如，如果在镍镉电池仅放出 80% 的电量后开始充电，则在充满电后，它只能放出 80% 的电量。这种现象称为镍氢镍镉电池的记忆效应。记忆效应可以通过多次过放电来消除。

7、串联/并联：电池组串联时，电压叠加，容量不变；电池组并联时，容量叠加，电压不变。

8、充电过程及充电方式：电池的充电过程通常可分为预充电、快速充电、补足充电、涓流充电四个阶段。

对新电池进行充电时，如果长时间没有使用，一开始就使用快速充电会影响电池的寿命，因此应先用小电流对电池进行充电，以满足一定的充电条件，这个阶段称为预充电。

快充就是利用大电流快速恢复电池电量，快充速率一般在1C以上，快充时间由电池容量和充电速率决定。

为避免过度充电，有些充电器采用小电流充电。NiMH 和 NiCd 电池正常充电时，可以接受 C/10 或更低的充电率，因此充电时间超过 10 小时。小电流充电时，电池内不会产生过多的气体，电池温度也不会过高。只要将电池连接到充电器上，低倍率恒流充电器便可以向电池提供非常小的涓流充电电流。电池内产生的热量可以自然消散。

快速充电分为恒流充电和脉冲充电。恒流充电是用恒定电流对电池进行充电，而脉冲充电是先用脉冲电流对电池进行充电，然后再对电池进行放电，如此反复。电池脉冲的幅度很大，宽度很窄。通常放电脉冲的幅度约为充电脉冲的3倍。虽然放电脉冲的幅度与电池容量有关，但与充电电流幅度的比值保持不变。

当采用某些快速充电方式时，快充结束后电池并未充满，为了保证100%的电量充入，还应增加一个补充充电过程，补充充电速率一般不超过0.3C，在补充充电过程中，温度会继续上升，当温度超过规定限值时，充电器会进入涓流充电状态。

在储存期间，NiMH 和 NiCd 电池的容量会以 C/30 至 C/50 的放电率下降。为了补偿电池因自放电而造成的电量损失，充电器应在补充充电完成后自动切换到涓流充电过程。涓流充电也叫维护充电，根据电池的自放电特性，涓流充电率一般很低。只要将电池接上充电器，将充电器接上电源，在维护充电状态下，充电器就会以一定的充电率对电池进行补充充电，使电池始终处于充满状态。

9、镍氢镍镉电池快速充电终止控制方法：从镍氢镍镉电池的快速充电特性可以看出，在充满电后，电池电压开始下降，电池温度、内压迅速上升。为了保证电池充满电而不至于过充，常采用时序控制、电压控制、温度控制等多种方法：

（1）时序控制：

当充电率为1.25C时，电池1小时即可充满；当充电率为2.5C时，30分钟即可充满。因此，根据电池容量和充电电流，很容易确定所需的充电时间。这种控制方法最简单，但由于电池的初始充电状态不完全相同，有的电池充电不足，有的电池充电过快。因此，这种方法只允许在充电率小于0.3C时使用。

（2）电压控制：

在电压控制方法中，最容易检测的是电池的最高电压。常用的电压控制方法有：

从充电特性曲线可以看出，当电池电压达到最大值时，电池已充满电。在充电过程中，当电池电压达到规定值时，应立即停止快速充电。这种控制方法的缺点是充满电的电池的最大电压随环境温度和充电速率而变化，电池组中每个单体电池的最大充电电压也不同。因此，无法用这种方法准确判断电池是否充满电。

负电压增量（-ΔV）由于电池电压负增量与电池组绝对电压无关，不受环境温度、充电速率等因素影响，因此可以比较准确的判断电池是否充满电。这种控制方式的缺点是电池电压出现负增量后，电池已经过充，因此电池温度较高。另外镍氢电池充满电后，电池电压要过一段时间才会出现负增量，过充较为严重。因此这种控制方式主要适用于镍镉电池。

在零电压增量（0ΔV）镍氢电池充电器中，为了避免因等待负电压增量出现时间过长而损坏电池，通常采用0ΔV控制方式。这种方式的缺点是在充满电之前，电池电压可能在某一段时间内变化很小，从而导致快速充电过早停止。为此，目前大多数镍氢电池快速充电器都采用高灵敏度的-0ΔV检测，当电池电压稍微下降时，立即停止快速充电。

（3）温度控制：

为避免损坏电池，电池温度过低时不能启动快充，一旦电池温度升至规定值，必须立即停止快充。

常用的控温方法有：

最高温度（Tmax）：充电过程中，当电池温度达到45℃时，应立即停止快充。电池温度可用随电池安装的热敏电阻检测，此方法的缺点是热敏电阻响应时间较长，温度检测有一定的滞后性。同时，电池的最高工作温度与环境温度有关，当环境温度过低时，充满电后电池温度不会达到45℃。

温升（ΔT）：为了消除环境影响，可采用温升控制方法。当电池温升达到规定值时，立即停止快速充电。为了实现温升控制，必须使用两个热敏电阻分别检测电池温度和环境温度。

温度变化率（ΔT/Δt）：NiMH、NiCd电池充满电后，电池温度迅速上升，其上升速率ΔT/Δt基本相同。当电池温度每分钟上升1℃时，应立即终止快充电。为提高检测精度，应努力减小热敏电阻非线性的影响。

最低温度（Tmin） 当电池温度低于10℃时，使用大电流快速充电会影响电池寿命。此时充电器应自动切换到涓流充电，在电池温度升至10℃后再切换到快速充电。

（4）综合防治：

以上几种控制方式各有优缺点，为了保证在任何情况下都能准确可靠地控制电池的充电状态，NiMH、NiCd快速充电器通常采用包括时序控制、电压控制、温度控制等综合控制方式。

10.锂离子/锂聚合物电池充电方法：

目前锂电池充电主要受电压和电流限制。在初始恒流（CC）充电时，电池接受能力最强。随着充电过程的继续，极化加强，温升加剧，电压上升。当电量达到约70~80%时，电压达到最大充电限制电压，进入恒压（CV）充电阶段。在恒压阶段，称为涓流充电。大约需要30%的时间才能充入10%的电量，电流强度减小，温升不再增加。

此过程考虑电池组的总电压或平均电压控制。事实上，总有单体电池电压较高，相对于组中其他电池，进入了过充电阶段。同样，放电时，组中也有过放电的电池。过充电和过放电对电池来说都是致命的。唯一的区别是过充电会产生大量气体，容易自燃爆炸，外观剧烈；过放电改变外观缓慢，但失效速度极快，在正常使用中应严格避免。

对此，目前有一种新型锂电池充电方式，称为并联控制均衡管理，可以对每个电芯单独进行充电和放电管理，控制均衡。这种动态均衡结合了放电均衡和充电均衡的优点。虽然单体电芯之间在初始容量、电压、内阻等存在差异，但工作过程中可以保证相对的充放电强度和深度保持一致，逐步达到共同的寿命终点。这种方法特别适合大电流放电。

所以锂电池充电时，一定要使用专用的锂电池充电器，尤其要注意所用电芯的参数要匹配、一致。锂电池组合使用时，一定要给电池组增加pCB保护板，避免电芯鼓胀、漏液，甚至起火爆炸，尽量延长电池的使用寿命，不要过充过放，增加电池的循环次数。