什麼是電池
batteries是一種能量轉化與儲存的裝置，它通過反應將化學能或物理能轉化為電能。電池即一種化學電源，它由兩種不同成分的電化學活性電極組成正負極，兩個電極浸泡在能提供**傳導作用的電解質中，當連線在某一外部載體上時，通過轉換其內部的化學能來提供電能。
電池原理
一、鎳鎘電池原理
鎳鎘蓄電池的正極材料為氫氧化亞鎳ni(oh)2和石墨粉的混合物，負極材料為海綿狀鎘粉和氧化鎘粉cdo，電解液通常為氫氧化鈉或氫氧化鉀溶液koh。。
1、放電反應
● 正極反應
niooh + h2o + e→ ni(oh)2 + oh-
正極板上的活性物質是氫氧化鎳（niooh）晶體。鎳為正三價離子（ni3+），晶格中每兩個鎳離子可從外電路獲得負極轉移出的兩個電子，生成兩個二價離子2ni2+。與此同時，溶液中每兩個水分子電離出的兩個氫離子進入正極板，與晶格上的兩個氧負離子結合，生成兩個氫氧根離子，然後與晶格上原有的兩個氫氧根離子一起，與兩個二價鎳離子生成兩個氫氧化亞鎳晶體。
● 負極反應
cd + 2oh- + 2e→ cd(oh)2
負極上的鎘失去兩個電子後變成二價鎘離子cd2+，然後立即與溶液中的兩個氫氧根離子oh-結合生成氫氧化鎘cd(oh)2，沉積到負極板上。
鎳鎘電池放電後，正極板上的活性物質變為氫氧化亞鎳，負極板上的活性物質變為氫氧化鎘。
2、充電反應
鎳鎘電池充電時，將蓄電池的正、負極分別與充電機的正極和負極相連，電池內部發生與放電時完全相反的電化學反應。
● 正極發生反應
ni(oh)2 –e + oh- → niooh + h2o
在外電源的作用下，正極板上的氫氧化亞鎳晶格中，兩個二價鎳離子各失去乙個電子生成三價鎳離子，同時，晶格中兩個氫氧根離子各釋放出乙個氫離子，將氧負離子留在晶格上，發布的氫離子與溶液中的氫氧根離子結合，生成水分子。然後，兩個三價鎳離子與兩個氧負離子和剩下的二個氫氧根離子結合，生成兩個氫氧化鎳晶體：
● 負極發生的反應：
cd(oh)2 + 2e → cd + 2oh-
充電時負極板上的氫氧化鎘，先電離成鎘離子和氫氧根離子，然後鎘離子從外電路獲得電子，生成鎘原子附著在極板上，而氫氧根離子進入溶液參與正極反應：
總反應為：2ni(oh)2 + cd(oh)2→ 2niooh+ cd+ 2h2o
蓄電池充電終了時，充電電流將使電池內發生分解水的反應，在正、負極板上將分別有大量氧氣和氫氣析出
二、鎳氫電池原理
鎳氫電池採用與鎳鎘電池相同的ni氧化物作為正極，儲氫金屬作為負極，鹼液（主要為koh）作為電解液，
1、 充電反應
● 正極發生反應如下：
ni(oh)2 –e + oh- → niooh + h2o
充電時，負極析出氫氣，貯存在容器中，正極由氫氧化亞鎳變成氫氧化鎳（niooh）和h2o；
● 負極反應：mhn + ne → m + n/2h2
2、放電反應，
● 正極：niooh + h2o + e → ni(oh)2 + oh-
● 放電時氫氣在負極上被消耗掉，正極由氫氧化鎳變成氫氧化亞鎳
負極：m + n/2h2 → mhn + ne
3、過量充電時的電化學反應：
從方程式看出，蓄電池過量充電時，正極板析出氧氣，負極板析出氫氣。不超過千分之幾。
電池組成及製造過程
一、 組成
電池的主要組成部分為：正極片、負極片、隔膜紙、蓋帽、外殼、絕緣層。
二、 製造過程
1、 漿料配置
2、 正極製作
發泡鎳列印正極拉漿壓片、裁片點焊貼膠紙
3、 負極製作
負極拉漿分切小片
正負極配對
4、 裝配
卷饒轆線點焊注液預充封口測試電壓烘房擱置
電池的效能
蓄電池的效能：容量、電壓、內阻、內壓、自放電率、迴圈壽命、密封效能、安全效能、儲存效能、外觀等，其它還有過充、過放、可焊性、耐腐蝕性等。。
一、 電池的容量
1、額定容量
蓄電池充足電後，在一定放電條件下，放至規定的終止電壓時，電池放出的總容量稱為電池的額定容量。iec標準規定鎳鎘和鎳氫電池在20+_ 5c環境下,以0.1c充電16小時後以0.
2c放電至1.0v時所放出的電量為電池的額定容量.
容量q用放電電流與放電時間的乘積來表示，表示式如下：
q=i·t(ah)
電池的容量通常用ah(安時)表示，1ah就是能在1a的電流下放電1小時。單元電池內活性物質的數量決定單元電池含有的電荷量，而活性物質的含量則由電池使用的材料和體積決定，因此，通常電池體積越大，容量越高。與電池容量相關的乙個引數是蓄電池的充電電流。
蓄電池的充電電流通常用充電速率c表示，c為蓄電池的額定容量。例如，用2a電流對1ah電池充電，充電速率就是2c；同樣地，用2a電流對500mah電池充電，充電速率就是4c。
鎳鎘蓄電池容量與下列因素有關：
① 活性物質的數量； ② 放電率； ③ 電解液。
放電電流直接影響放電終止電壓。在規定的放電終止電壓下，放電電流越大，蓄電池的容量越小。
使用不同成分的電解液，對蓄電池的容量和壽命有一定的影響。通常，在高溫環境下，為了提高電池容量，常在電解液中新增少量氫氧化鋰，組成混合溶液。實驗證明：
每公升電解液中加入15~20g含水氫氧化鋰，在常溫下，容量可提高4%~5%，在40℃時，容量可提高20%。然而，電解液中鋰離子的含量過多，不僅使電解液的電阻增大，還會使殘留在正極板上的鋰離子（li+）慢慢滲入晶格內部，對正極的化學變化產生有害影響。
電解液的溫度對蓄電池的容量影響較大。這是因為隨著電解液溫度公升高，極板活性物質的化學反應也逐步改善。
電解液中的有害雜質越多，蓄電池的容量越小。主要的有害雜質是碳酸鹽和硫酸鹽。它們能使電解液的電阻增大，並且低溫時容易結晶，堵塞極板微孔，使蓄電池容量顯著下降。
此外，碳酸根離子還能與負極板作用，生成碳酸鎘附著在負極板表面上，從而引起導電不良，使蓄電池內阻增大，容量下降。
就電池的容量來講，連續多次充放其自身容量不會發生太大變化，下圖為充放電容良曲線圖：
2、放電殘餘容量?
當對可充電電池用大電流（如1c或以上）放電時，由於電流過大使內部擴散速率存在的「瓶頸效應」，致使電池在容量未能完全放出時已到達終點電壓，再用小電流如0.2c還能繼續放電，直至1.0v/支時所放出的容量稱為殘餘容量
二、 電壓
1、 電池的標稱電壓
電池剛出廠時，正負極之間的電勢差稱為電池的標稱電壓。標稱電壓由極板材料的電極電位和內部電解液的濃度決定。當環境溫度、使用時間和工作狀態變化時，單元電池的輸出電壓略有變化，此外，電池的輸出電壓與電池的剩餘電量也有一定關係。
單元鎳鎘電池的標稱電壓約為1.3v（但一般認為是1.25v），單元鎳氫電池的標稱電壓為1.
25v。
2、開路電壓
指在外電路斷開時，電池兩個極端間的電位差；
3、終點電壓
指電池放電實驗中，規定的結束放電的截止電壓；
4、中點電壓
指放到50%容量時，電池的電壓主要用來衡量大電流放電系列電池高倍率放電能力，是電池的乙個重要指標。
5、充電電壓
充電時，隨著niooh濃度的增大，ni(oh)2濃度的減小，正極的電勢逐漸上公升，而隨著cd的增多，cd(oh)2的減小，負極的電勢逐漸降低，當電池充滿電時，正極、負極電位均達到乙個平衡值，二者電勢之差即為電池之充電電壓。
充足電後，立即斷開充電電路，鎳鎘蓄電池的電動勢可達1.5v左右，但很快就下降到1.31-1.36v
6、充電終止電壓
蓄電池充足電時，極板上的活性物質已達到飽和狀態，再繼續充電，蓄電池的電壓也不會上公升，此時的電壓稱為充電終止電壓。鎳鎘電池的充電終止電壓為1.75~1.
8v，鎳氫電池的充電終止電壓為1.5v。
表1-1 鎳鎘電池不同放電率時的放電終止電壓
7、放電終止電壓
是指蓄電池放電時允許的最低電壓。如果電壓低於放電終止電壓後蓄電池繼續放電，電池兩端電壓會迅速下降，形成深度放電，這樣，極板上形成的生成物在正常充電時就不易再恢復，從而影響電池的壽命。放電終止電壓和放電率有關。
鎳鎘電池的放電終止電壓和放電速率的關係如表1-1所列，鎳氫電池的放電終止電壓一般規定為1v
三、 內阻
電池的內阻是指電池在工作時,電流流過電池內部所受到的阻力,
電池的內阻決定於極板的電阻和離子流的阻抗。在充放電過程中，極板的電阻是不變的，但是，離子流的阻抗將隨電解液濃度的變化和帶電離子的增減而變化。
充電態內阻與放電態內阻有何不同?
充電態內阻指電池100%充滿電時的內阻,放電態內阻指電池充分放電時後的內阻.
一般說來,放電態內阻不太穩定,且偏大,充電態內阻較小,阻值也較為穩定.在電池的使用過程中,只有充電態內阻具有實際意義,在電池使用的後期,由於電解液的枯竭以及內部化學物質活性的降低,電池內阻會有不同程度的公升高.
四、自放電
自放電又稱荷電保持能力，它是指在開路狀態下，電池儲存的電量在一定環境條件下的保持能力。一般而言，自放電主要受製造工藝，材料，儲存條件的影響自放電是衡量電池效能的主要引數之一。一般而言，電池儲存溫度越低，自放電率也越低，但也應注意溫度過低或過高均有可能造成電池損壞無法使用，常規電池要求儲存溫度範圍為-20~45。
電池充滿電開路擱置一段時間後，一定程度的自放電屬於正常現象。iec標準規定鎳鎘及鎳氫電池充滿電後，在溫度為（20+-5）度，濕度為（65+-20）%條件下，開路擱置28天，0.2c放電時間分別大於3小時和3小時15分即為達標。
什麼是24小時自放電測試？
鎳鎘和鎳氫電池的自放電測試為:
由於標準荷電保持測試時間太長,一般採用24小時自放電來快速測試其荷電保持能力,將電池以0.2c放電至1.0 v.
1c充電80分鐘,擱置15分鐘後,以1c放電至1.0v測其放電容量c1,再將電池以1c充電80分鐘,擱置24小時後測1c容量c2,c1c2/c1*100%應小於15%.
五、內壓
電池的內壓是由於充放電過程中產生的氣體所形成的壓力.主要受電池材料製造工藝,結構等使用過程因素影響.一般電池內壓均維持在正常水平,在過充或過放情況下,電池內壓有可能會公升高:
例如過充電正極:4oh- - 4e 2h2o + o2
產生的氧氣透過隔膜紙與負極復合:2cd + o2 2cdo
如果反應的速度低於反應的速度,產生的氧氣來不及被消耗掉,就會造成電池內壓公升高.
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