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藤蔓草

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充电电池的基本认识（待整理）

上一篇 / 下一篇 2006-04-21 08:15:22 / 天气: 大风 / 心情: 平静 / 个人分类：知识空间

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充电电池的基本认识

A、镍镉电池（Ni-Cd）

电压：1.2V 使用寿命为：500次6sigma品质网P#o[?AA d

放电温度为：-20度～60度充电温度为：0度～45度

备注：耐过充能力较强。

B、镍氢电池（Ni-Mh）

电压：1.2V 使用寿命为：1000次

放电温度为：-10度～45度充电温度为：10度～45度6sigma品质网UHn(or!aP

备注：目前最高容量是2100mAh左右。 6sigma品质网GLRAF

C、锂离子电池（Li-lon）6sigma品质网i~(rHy lQj

电压：3.6V 使用寿命为：500次

放电温度为：-20度～60度充电温度为：0度～45度

备注：重量比镍氢电池轻30%～40%，容量高出镍氢电池60%以上。但是不耐过充，如果过充会造成温度过高而破坏结构=>爆炸。

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D、锂聚合物电池（Li-polymer）6sigma品质网x.W#Y lO5OU

电压：3.7V 使用寿命为：500次6sigma品质网DB.S!X)`/|i-?

放电温度为：-20度～60度充电温度为：0度～45度

备注：锂电的改良型，没有电池液，而改用聚合物电解质，可以做成各种形状，比锂电池稳定。

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E、铅酸电池（Sealed）

电压：2V 使用寿命为：200～300次6sigma品质网[{8veb7k0c

放电温度为：0度～45度充电温度为：0度～45度

备注：就是一般车用电瓶（它是以6个2V串联成12V的），免加水的电池使用寿命长达10年，但体积和最量是最大的。6sigma品质网X5OeA7\jK

新买电池充电的名词解释

A、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。

B、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。

C、开路电压（Open circuit voltage OCV）6sigma品质网,e ku:a p:LB5NIc8A

电池不放电时，电池两极之间的电位差被称为开路电压。6sigma品质网 B.V+sqh LDjM[7z

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。

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D、放电深度（Depth of discharge DOD）6sigma品质网x IeuK [@

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。 6sigma品质网1i!U3Ge#s }{2bG

E、过放电（Over discharge）6sigma品质网}9lu1XWH:QGU0y%`;k

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。

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F、过充电（Over charge）6sigma品质网l;rG0i*f;dg

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。6sigma品质网}%b3F#^ H)\0tp

G、能量密度（Energy density）6sigma品质网:E3F:v;d0CTV;g ~

电池的平均单位体积或质量所释放出的电能。6sigma品质网#Ai1YBj?)W,J

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、镍氢电池的体积更小，重量更轻。 6sigma品质网Wi S+n'aa9N!S&G

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H、自我放电（Self discharge）

电池不管在有无被使用的状态下，由于各种原因，都会引起其电量损失的现象。若是以一个月为单位来计算的话，锂离子电池自我放电约是1%-2%、镍氢电池自我放电约3%-5%。

I、充电循环寿命（Cycle life）6sigma品质网 fC1sZ$M+k zle$?/N g

充电电池在反复充放电使用下，电池容量回逐渐下降到初期容量的60-80%。

J、记忆效应（Memory effect）6sigma品质网"A:wj0JA5~Q

在电池充放电过程中，会在电池极板上产生许多小气泡，时间一久，这些气泡会减少电池极板的面积，也间接影响电池的容量。

大家对电池真的很不熟悉呀，有必要给大家补补课。镍氢电池也有记忆效应，只是没镍镉电池明显。记忆效应最不明显的是锂电池。记忆效应不明显意味着，可以多次充电，甚至每用完就充电而不会有太打的影响。因此使用镍氢电池时，一般可以不考虑放电而直接充电。

当然，从延长使用寿命角度来看，在充放电30－50次左右，可以做一次深度放电，以恢复到最大容量。放电不是如AUDIOPHONE说的那么简单，接个小灯泡，一直到不亮了就可以。这样做的话往往会过度放电，反而伤害电池。 6sigma品质网T-q(m'S[^L:o&^'ED3`

大家都知道，一节镍氢电池的额定电压是在1.2V，在刚充满电的时候实际是超过这个值的，一般在1.4-1.5V之间。随着使用，电压会逐渐降低，在一般的使用场合，当电压低于1V时，就基本无法使用，例如WALKMAN，CD DISKMAN，MD，MP3，DC等等。你可以自己测试一下“电用完”的电池电压是多少。

但如果使用的场合是低电压，小电流的则会继续放电使用。我们所说的深度放电一般指电压下降到0.85V-0.9V之间。通过低电压，小电流的放电，达到这个值的时候，镍氢电池(也包括镍镉)就能恢复到最大的容量，延长使用寿命。但如果继续放电，一旦低于0.8V就有可能造成对电池不可逆的伤害，反而是影响了电池的寿命。这就是为什么AUDIOPHONE的方法不被推荐的原因，因为你无法控制电压到了一定的值就自动停止。同理，镍镉电池和镍氢电池都不被推荐用于遥控器之类的小电流电器。

对电池深度放电比较好的方法是购买有放电功能的充电器或专门的放电器。最简易的方法是可以用AUDIOPHONE的方法，但一定要经常用表读电压值，一旦到危险区域立刻停止。如果是串联的话，简单的将上述电压值乘以电池数目就可以了。

再来说一下长期不用的电池保存和恢复方法。注意了，由于镍镉电池和镍氢电池特性不同，所以保存方法叶不同。镍镉电池是要将电用完来保存，所以大家以前买的新镍镉电池是基本没有电的，需要自己来重。一般来讲，采用正确的充电方法，大概需要充放3－5次才能将电池恢复到最佳状态。而镍氢电池要长期保存前，应该充电到80％左右(这个大家自己应该会算)，然后再保存。这也是为什么现在买新的镍氢电池回来后多少有点电的原因，因为厂家已经预充电，防止运输周转时间太长，而电池没电受到影响。长期保存的镍氢电池用的时候，先将余电用完，再用正确方法充放2－3次就可以恢复到最佳状态了。(吃完饭了，继续！呵呵 )

再说说关于充电的问题。其实最难掌握的就是正确充电。充电从充电电流来分，有快速充电和慢速充电的区别。从充电方式来看，有恒流充电和脉冲充电的区别。很多人都有这样的问题，究竟是快充好还是慢充好。

那我们先来看看什么是快充而什么是慢充。以一节电池的标称容量为1C，在0.1－0.2C的充电电流为慢充，>0.2C的为快充，>0.8C的为超快速充电，<＝0.05C的则是涓流充电。以一节1400MAH的镍氢电池为例，充电电流在140MA－280MA之间的为慢速充电，而同样280MA的充电电流，对一节700MAH的电池则就是快充。由此可见，快充还是慢充是个相对的概念，和电池本身的容量有极大的相关。 6sigma品质网2X R|q*^ Jv

再回到前一个问题，究竟是快好还是慢好？！其实这也没有固定的答案。很多人都认为慢好，认为快充会伤害电池。快充会伤害电池么？答案是肯定的，但原因并不是很多人所想的“大电流充电伤害电池”。大电流充其量是帮凶，真正的原因是发热，由于大电流而引起的发热。过高的温度对电池寿命有很大的影响。所以说大电流并不可怕，头疼的是怎样来解决发热的问题。

说到这里，就要引入恒流充电和脉冲充电的概念。在慢充时，基本上所有的充电器都采用了恒流的充电方法，这样电路设计比较简单，容易实现。而由于充电电流在慢速范围，并不会引起电池过热的问题。到了用快速电流充电的问题上，再使用恒流方式，无疑无法避免电池过热的问题，因此恒流的方法就被摒弃。取而代之的是脉冲方式，从波形上就可以看出，充电电流的输出不是直线，而是正弦波。波峰时，电流最大，然后马上进入波谷，几乎是没有电流。这样设计的目的是为了让电池有一个恢复时间，从而减少大电流产生的热量，使电池发热控制在一个可接受的水平。现在市场上看到的百余元左右的快速充电器，基本都采用这个方法。而且这类充电器还采用了电压斜率判断法或delta判断法来判断电池是否充满，一旦充满就自动转入涓流充电，以免超过时间后大电流对电池造成伤害。比较有名的例子就是网友们互相推荐的劲牛KN5060充电器。这个充电器在各大电子市场都有，基本可以在65－70间拿下，做工不是很精致，但效果不错，属于性价比很高的产品。 6sigma品质网7~p9Mb9u YY;P

采用脉冲方式来制作快速充电器是不错的解决方法，但对于有些变态的要求，比如1小时快速充电器，这时要采用大于1C的超高速充电电流来进行充电，脉冲法就力不从心了。现在国际上采用的基本都是脉冲法加去极化反应结合的方式。简单的说，就是在脉冲法的基础上，当一个正弦波的上半部完成后，插入一个短暂负电压的余弦波，来抵消过大的电流产生巨大热量(极化反应)，从而将电池热量控制住。这种方法一般只有在比较专业的充电器，例如航模玩家所用的专业充电器上使用。这类充电器往往可以做到用2C－3C的电流对电池进行充电。 6sigma品质网C_6IGXW?

说了这些方法，从电池使用寿命角度来看，慢速恒流充电无疑是对保证电池寿命最好的方法。但从时间就是金钱的角度来看，快速充电器节省下来的时间所带来的效益，远比损伤电池寿命10％左右的损失大得多。这也是为什么快速充电器十分流行的原因。

最后讲讲口香糖电池。很多MP3玩家对MD玩家说，你们不就用口香糖电池吗，否则我们俩的播放时间怎么会差那么多。

这个观念是错误的，口香糖电池只是电池的一种形态，本质仍然是镍氢电池。也就是说，一节1350MAH的口香糖电池和一节1350MAH的5号镍氢电池播放效果是一样的，没有区别。而实际上5号镍氢电池已经出现了1800MAH的容量，远超口香糖电池。口香糖电池的产生，是为了尽可能将随身听设备做的薄，5号电池规格做不薄，而7号电池规格容量又台小，所以，小日本才想出这个办法，并不是因为口香糖电池的容量特别大。而且口香糖电池里也有镍氢和镍镉的区别，早期的镍镉口香糖电池也不过只有600MAH，还没有现在的7号镍氢电池750MAH大。

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电容器的基础知识及检测方法6sigma品质网%PNh|\;y6T*j H

一、基础知识

　　电容器是一种储能元件，在电路中用于调谐、滤波、耦合、旁路、能量转换和延时。电容器通常叫做电容。

　　按其结构可分为固定电容器、半可变电容器、可变电容器三种。6sigma品质网?#e+lbk'^

1．常用电容的结构和特点6sigma品质网g4]3}0k5H2F5w~

常用的电容器按其介质材料可分为电解电容器、云母电容器、瓷介电容器、玻璃釉电容等。6sigma品质网}:F7_|lNRj

表1　常用电容的结构和特点

电容种类电容结构和特点实物图片 6sigma品质网CsxxB)m0o

铝电解电容它是由铝圆筒做负极，里面装有液体电解质，插入一片弯曲的铝带做正极制成。还需要经过直流电压处理，使正极片上形成一层氧化膜做介质。它的特点是容量大，但是漏电大，误差大，稳定性差，常用作交流旁路和滤波，在要求不高时也用于信号耦合。电解电容有正、负极之分，使用时不能接反。有正负极性，使用的时候，正负极不要接反。

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纸介电容6sigma品质网'jP\sKr$^tW'Vh

用两片金属箔做电极，夹在极薄的电容纸中，卷成圆柱形或者扁柱形芯子，然后密封在金属壳或者绝缘材料（如火漆、陶瓷、玻璃釉等）壳中制成。它的特点是体积较小，容量可以做得较大。但是有固有电感和损耗都比较大，用于低频比较合适。

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金属化纸介电容6sigma品质网F9eRq:]#Z

结构和纸介电容基本相同。它是在电容器纸上覆上一层金属膜来代替金属箔，体积小，容量较大，一般用在低频电路中。

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油浸纸介电容6sigma品质网W#z)d@#Cs%f&o3^

它是把纸介电容浸在经过特别处理的油里，能增强它的耐压。它的特点是电容量大、耐压高，但是体积较大。 6sigma品质网o!} r5rQlK6V%y

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玻璃釉电容 6sigma品质网 WAS9o)c5V0B

以玻璃釉作介质，具有瓷介电容器的优点，且体积更小，耐高温。

陶瓷电容6sigma品质网:m Ws,NNh

用陶瓷做介质，在陶瓷基体两面喷涂银层，然后烧成银质薄膜做极板制成。它的特点是体积小，耐热性好、损耗小、绝缘电阻高，但容量小，适宜用于高频电路。6sigma品质网7};{ZYd`;D

铁电陶瓷电容容量较大，但是损耗和温度系数较大，适宜用于低频电路。

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薄膜电容6sigma品质网fu/L(n.On

结构和纸介电容相同，介质是涤纶或者聚苯乙烯。涤纶薄膜电容，介电常数较高，体积小，容量大，稳定性较好，适宜做旁路电容。

聚苯乙烯薄膜电容，介质损耗小，绝缘电阻高，但是温度系数大，可用于高频电路。

云母电容6sigma品质网k8cx#t"dCi9X2m

用金属箔或者在云母片上喷涂银层做电极板，极板和云母一层一层叠合后，再压铸在胶木粉或封固在环氧树脂中制成。它的特点是介质损耗小，绝缘电阻大、温度系数小，适宜用于高频电路。 6sigma品质网3z.]+Xr+nyF X

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钽、铌电解电容 6sigma品质网!^*p3M}6mB3T8m8Y\

它用金属钽或者铌做正极，用稀硫酸等配液做负极，用钽或铌表面生成的氧化膜做介质制成。它的特点是体积小、容量大、性能稳定、寿命长、绝缘电阻大、温度特性好。用在要求较高的设备中。 6sigma品质网Xa{#B6f3L!`

半可变电容

也叫做微调电容。它是由两片或者两组小型金属弹片，中间夹着介质制成。调节的时候改变两片之间的距离或者面积。它的介质有空气、陶瓷、云母、薄膜等。 6sigma品质网I yuQGY:IO

可变电容6sigma品质网4G;n,~7[:bh8Fg

它由一组定片和一组动片组成，它的容量随着动片的转动可以连续改变。把两组可变电容装在一起同轴转动，叫做双连。可变电容的介质有空气和聚苯乙烯两种。空气介质可变电容体积大，损耗小，多用在电子管收音机中。聚苯乙烯介质可变电容做成密封式的，体积小，多用在晶体管收音机中。 6sigma品质网(^`VTfq(q

2．主要性能指标

标称容量和允许误差：电容器储存电荷的能力，常用的单位是F、uF、pF。电容器上标有的电容数是电容器的标称容量。电容器的标称容量和它的实际容量会有误差。常用固定电容允许误差的等级见表2。常用固定电容的标称容量系列见表3。一般，电容器上都直接写出其容量，也有用数字来标志容量的，通常在容量小于10000pF的时候，用pF做单位，大于10000pF的时候，用uF做单位。为了简便起见，大于100pF而小于1uF的电容常常不注单位。没有小数点的，它的单位是pF，有小数点的，它的单位是uF。如有的电容上标有“332”（3300pF）三位有效数字，左起两位给出电容量的第一、二位数字，而第三位数字则表示在后加0的个数，单位是pF。

额定工作电压：在规定的工作温度范围内，电容长期可靠地工作，它能承受的最大直流电压，就是电容的耐压，也叫做电容的直流工作电压。如果在交流电路中，要注意所加的交流电压最大值不能超过电容的直流工作电压值。常用的固定电容工作电压有6.3V、10V、16V、25V、50V、63V、100V、2500V、400V、500V、630V、1000V。

表2　常用固定电容允许误差的等

允许误差 ±2%6sigma品质网(n;[b ^B.eZ@

±5% ±10% ±20% (+20% -30%) (+50% -20%) (+100%-10%)

级　　别 026sigma品质网xzpH\%z"Q9sk

Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ Ⅴ Ⅵ

表3 常用固定电容的标称容量系列

电容类别允许误差容量范围标称容量系列

纸介电容、金属化纸介电容、纸膜复合介质电容、低频（有极性）有机薄膜介质电容 6sigma品质网S,^i*?8X0vh[9p

5%6sigma品质网/[#}Uw,s^

±10%6sigma品质网_S2@&Z.GL#?

±20% 6sigma品质网-cd)s7l.Eb&b[

100pF-1uF

1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8

6sigma品质网IJHh`E}R

1uF-100uF

1 2 4 6 8 10 15 20 306sigma品质网U6Z"YP^7Y.N

50 60 80 100 6sigma品质网x%wK$} |

高频（无极性）有机薄膜介质电容、瓷介电容、玻璃釉电容、云母电容 6sigma品质网0Zxu*b*Je/q[@

1pF-1uF 6sigma品质网&y%J2yfCZ

1.1 1.2 1.3 1.5 1.6 1.8 2.0

2.4 2.7 3.0 3.3 3.6 3.9 4.36sigma品质网Ab h JaTG-? Q

4.7 5.1 5.6 6.2 6.8 7.5 8.2 9.1

10% 6sigma品质网SeX{ E1M

1.0 1.2 1.5 1.8 2.2 2.7

3.3 3.9 4.7 5.6 6.8 8.2

20% 6sigma品质网F;jR [w

1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8 6sigma品质网NmO$e[~`6\Mn

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铝、钽、铌、钛电解电容

10%

±20%6sigma品质网P[;YCu8}C(k Jw9?K

+50/-20%

+100/-10% 6sigma品质网dxr9?_8Y?W;z

1uF-1000000uF

1.0 1.5 2.2 3.3 4.7 6.8

(容量单位uF) 6sigma品质网}|HYX~8oa_&W

绝缘电阻：由于电容两极之间的介质不是绝对的绝缘体，它的电阻不是无限大，而是一个有限的数值，一般在1000兆欧以上，电容两极之间的电阻叫做绝缘电阻，或者叫做漏电电阻，大小是额定工作电压下的直流电压与通过电容的漏电流的比值。漏电电阻越小，漏电越严重。电容漏电会引起能量损耗，这种损耗不仅影响电容的寿命，而且会影响电路的工作。因此，漏电电阻越大越好。

介质损耗：电容器在电场作用下消耗的能量，通常用损耗功率和电容器的无功功率之比，即损耗角的正切值表示。损耗角越大，电容器的损耗越大，损耗角大的电容不适于高频情况下工作。 6sigma品质网1~"ORa~K:I6S

表4　常用电容的几项特性

电容种类 6sigma品质网AU%wOJ4X~

容量范围 6sigma品质网|P%WJA!Q%V@Q9}

直流工作电压（ V） 6sigma品质网HMFu$d*e

运用频率（MHz）

准确度 6sigma品质网YK{r:D2a%|^d5Y |a

漏电电阻（>MΩ） 6sigma品质网b4kf!z'S8}aLs

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中小型纸介电容6sigma品质网\:wDA5V%C9j/p

470pF-0.22uF

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