鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰電池哪種更耐過充過放？

鎳鎘電池：理論循環(huán)次數(shù)1000次以上，內(nèi)阻很小可以多達(dá)10C甚至更多放電。不怕過充，過放，但是極其不能承受不放完就充電，如果淺度放電質(zhì)量不好的只要1-2次，就能報(bào)銷。該類電池自放電小。
鎳氫電池：理論循環(huán)次數(shù)1000次以上，內(nèi)阻相比較鎳鎘較大，不能高效率大電流放電。過充相比鎳鎘放熱較大，但耐受力比鋰電池好得多，過放電對(duì)電池有一定損害但是還可以接受，只具有較弱的記憶效應(yīng)，因此可以不放完就充電。該類電池自放電大。
鋰電池：理論循環(huán)次數(shù)300次以上，內(nèi)阻小，能高效率大電流放電但是除非動(dòng)力電池，都不能超過2C放電。很怕過充否則容易失火，過放電對(duì)電池有損害較大，基本沒有記憶效應(yīng)，因此可以不放完就充電。鋰電池不是很污染環(huán)境但是可以造成土壤鹽堿化（氫氧化鋰），由于鋰離子活性太強(qiáng)（堿金屬）鋰電池不能高溫工作否則爆炸燃燒，但是固體鋰電池工作溫度可以較寬不過安全溫度范圍還是比不上前兩者。

鎳鎘電池（Nickel-cadmiumbattery，通常簡稱NiCd，讀作"nye-cad"）是一種流行的蓄電池。這種電池以氫氧化鎳（NiOH）及金屬鎘（Cd）作為產(chǎn)生電能的化學(xué)品。

對(duì)比其他種類的蓄電池，鎳鎘電池的優(yōu)勢是：可以較小重量儲(chǔ)存一定數(shù)量的能量、充電效率很高、放電時(shí)終端電壓變化不大，內(nèi)阻小及對(duì)充電環(huán)境要求不高。

鎳鎘電池的缺點(diǎn)則是記憶效應(yīng)及鎘的重金屬污染。

須注意的是NiCad這簡稱是SAFTCorporaTIon的注冊商標(biāo)，原不應(yīng)被視作一般鎳鎘電池的簡稱。



鎳氫電池（NiMH）是由鎳鎘電池（NiCd）改良而來的。它以相同的價(jià)格提供比鎳鎘電池更高的電容量、比較不明顯的記憶效應(yīng)、以及比較低的環(huán)境污染(不含鎘-Cd)。它被稱為是最環(huán)保的電池。但是與鋰離子電池比較時(shí)，卻有比較高的記憶效應(yīng)，以及較高的自我放電反應(yīng)。鎳氫電池適用于高耗電產(chǎn)品，例如數(shù)碼相機(jī)，而對(duì)于一些需要高放電速率的設(shè)備來說，鎳鎘電池會(huì)更好一些。

充電
當(dāng)快速充電時(shí)，可以透過充電器內(nèi)的微電腦去避免電池過充的情況產(chǎn)生。現(xiàn)今的鎳氫電池含有一種催化劑，可以及時(shí)的解除因?yàn)檫^充所造成的危險(xiǎn)。

2H2+O2--催化劑-->2H2O
但是這個(gè)反應(yīng)只有從過充開始的時(shí)間算起的C÷10小時(shí)內(nèi)有效（C=電池標(biāo)示的容量）。當(dāng)充電程序開始后，電池的溫度會(huì)上升的很明顯，有些急速充電器（低于1小時(shí)）內(nèi)含風(fēng)扇來避免電池過熱。

有的廠商認(rèn)為：使用一些簡單的恒流（且電流要小）充電器，不管有沒有計(jì)時(shí)器，都可以安全地為鎳氫電池充電，允許的長時(shí)間充電電流為C/10h（電池的標(biāo)稱電量除以10小時(shí)）。實(shí)際上，一些造價(jià)低廉的無線電話基地臺(tái)和最便宜的電池充電器正是這樣工作的。盡管這可能是安全的，但對(duì)電池的壽命可能會(huì)有不良影響。根據(jù)松下公司（panasonic）的《鎳氫電池充電指南》（鏈接在頁面底部），長期使用涓流方式（以很小的電流長時(shí)間充電）充電有可能導(dǎo)致電池?fù)p壞；為了防止損傷電池，涓流充電的電流應(yīng)限制在0.033×C每小時(shí)到0.05×C每小時(shí)之間，最長充電時(shí)間為20小時(shí)。

對(duì)于鎳氫電池的長期保養(yǎng)來說，使用低頻脈沖-大電流的的充電方式要比使用涓流充電方式更能保持好電池狀態(tài)。

新買回來的，或者是長時(shí)間未使用的鎳氫電池，需要一段“激活”時(shí)間來回復(fù)電池電量。因此，一些新的鎳氫電池需要經(jīng)過幾次充電-放電循環(huán)才能達(dá)到它們的標(biāo)稱電量。

放電
在電池的使用過程中，也必須小心。對(duì)于串聯(lián)在一起的幾顆電池（比如數(shù)碼相機(jī)中4顆AA電池的通常排列方式），要避免電池完全耗盡電能，進(jìn)而發(fā)生“反向充電”（Reversecharging）。這會(huì)對(duì)電池產(chǎn)生不可挽回的損害。不過，通常這些設(shè)備（比如之前提到的數(shù)碼相機(jī)）能夠檢測串聯(lián)電池的放電電壓，當(dāng)它下降到一定程度時(shí)，便自動(dòng)關(guān)閉，以保護(hù)電池。

單顆電池并不會(huì)有以上的危險(xiǎn)，只會(huì)一直放電，直到電壓為0。這不會(huì)對(duì)電池造成損害，實(shí)際上，周期性地將電放完然后再充滿有利于保持電池的容量與質(zhì)量。

鎳氫電池具有較高的自放電效應(yīng)，約為每個(gè)月30%或更多。這要比鎳鎘電池每月20%的自放電速率高。電池充得越滿，自放電速率就越高；當(dāng)電量下降到一定程度時(shí)，自放電速率又會(huì)稍微下降。電池存放處的溫度對(duì)自放電速率有十分大的影響。正因如此，長時(shí)間不用的鎳氫電池最好是充到40%的“半滿”狀態(tài)。

低自放電效應(yīng)的鎳氫電池在2005年推出市面，生產(chǎn)商宣稱在20℃室溫存放一年后仍可保存70至85%電量，而且可以以一般的鎳氫電池充電機(jī)進(jìn)行充電。某些低自放電效應(yīng)的鎳氫電池在低溫下有比鹼性電池及鋰離子電池更佳的放電特性。

其他
普通5號(hào)充電電池（AA）的電壓為1.2V，容量在1100mAh（3960C）到2700mAh（9720C）之間。實(shí)際的容量一般都會(huì)低一點(diǎn)，并且與放電的速率有一定關(guān)系。鎳氫電池中也含有堿性電解液。一般鎳氫電池的能量密度約為60W·h/kg（220kJ/kg），以體積計(jì)則為100W·h/L（360MJ/m³）。

化學(xué)
鎳氫電池中的“金屬”部分實(shí)際上是金屬互化物。許多種類的金屬互化物都已被運(yùn)用在鎳氫電池的制造上，它們主要分為兩大類。最常見的是AB5一類，A是稀土元素的混合物（或者）再加上鈦（TI）；B則是鎳（Ni）、鈷（Co）、錳（Mn），（或者）還有鋁（Al）。而一些高容量電池的“含多種成分”的電極則主要由AB2構(gòu)成，這里的A則是鈦（TI）或者釩（V），B則是鋯（Zr）或鎳（Ni），再加上一些鉻（Cr）、鈷（Co）、鐵（Fe）和（或）錳（Mn）。

所有這些化合物扮演的都是相同的角色：可逆地形成金屬氫化物。電池充電時(shí)，氫氧化鉀（KOH）電解液中的氫離子（H+）會(huì)被釋放出來，由這些化合物將它吸收，避免形成氫氣（H2），以保持電池內(nèi)部的壓力和體積。當(dāng)電池放電時(shí)，這些氫離子便會(huì)經(jīng)由相反的過程而回到原來的地方。




鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。鋰電池的發(fā)明者是愛迪生。

由于鋰金屬的化學(xué)特性非常活潑，使得鋰金屬的加工、保存、使用，對(duì)環(huán)境要求非常高。所以，鋰電池長期沒有得到應(yīng)用。

隨著二十世紀(jì)微電子技術(shù)的發(fā)展，小型化的設(shè)備日益增多，對(duì)電源提出了很高的要求。鋰電池隨之進(jìn)入了大規(guī)模的實(shí)用階段。

最早得以應(yīng)用于心臟起搏器中。由于鋰電池的自放電率極低，放電電壓平緩。使得起植入人體的搏器能夠長期運(yùn)作而不用重新充電。

鋰電池一般有高于3.0伏的標(biāo)稱電壓，更適合作集成電路電源。二氧化錳電池，就廣泛用于計(jì)算機(jī)，計(jì)算器，照相機(jī)、手表中。

為了開發(fā)出性能更優(yōu)異的品種，人們對(duì)各種材料進(jìn)行了研究。從而制造出前所未有的產(chǎn)品。比如，鋰二氧化硫電池和鋰亞硫酰氯電池就非常有特點(diǎn)。它們的正極活性物質(zhì)同時(shí)也是電解液的溶劑。這種結(jié)構(gòu)只有在非水溶液的電化學(xué)體系才會(huì)出現(xiàn)。所以，鋰電池的研究，也促進(jìn)了非水體系電化學(xué)理論的發(fā)展。除了使用各種非水溶劑外，人們還進(jìn)行了聚合物薄膜電池的研究。

1992年Sony成功開發(fā)鋰離子電池。它的實(shí)用化，使人們的移動(dòng)電話、筆記本電腦等便攜式電子設(shè)備重量和體積大大減小。使用時(shí)間大大延長。由于鋰離子電池中不含有重金屬鎘，與鎳鎘電池相比，大大減少了對(duì)環(huán)境的污染。
發(fā)展現(xiàn)況
現(xiàn)在3C產(chǎn)業(yè)常提到的鋰電池其實(shí)是鋰鈷電池，廣義的鋰電池是指鋰離子電池，還包括鋰錳、鋰鎳和磷酸鋰鐵，或稱LFp（LithiumFerrousphosphate）等，這些電池都是以正極材料來定義，不管哪種電池的負(fù)極材料都是碳。

鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展20多年來一直集中在3C產(chǎn)業(yè)為主，鮮少應(yīng)用在市場經(jīng)濟(jì)規(guī)模更大的儲(chǔ)能和動(dòng)力電池（瞬間需要較大電流）市場，這市場涵蓋純電動(dòng)車、油電混合車、中大型UpS、太陽能用中、大型儲(chǔ)能電池、電動(dòng)手工具、電動(dòng)摩托車、電動(dòng)自行車、航太設(shè)備與飛機(jī)用電池等領(lǐng)域。

主要原因之一是過去鋰電池采用的鋰鈷正極材料（LiCoO2，就是現(xiàn)在最常見的鋰電池），無法應(yīng)用在需要大電流、高電壓、高扭力以及要耐受穿刺、沖撞和高溫、低溫等條件等特殊環(huán)境，更重要的是，因無法滿足人們對(duì)安全的絕對(duì)要求而飽受詬病。

同時(shí)，鋰鈷電池也無法達(dá)到快速充電與完全避免二次污染等目的，而且，一定要設(shè)計(jì)保護(hù)電路以防止過度充電或過度放電，否則就會(huì)造成爆炸等危險(xiǎn)，甚至出現(xiàn)如Sony電池爆炸導(dǎo)致全球品牌NB業(yè)者投下巨資回收的情況。

另外，鈷的價(jià)格愈來愈高昂，全球鈷元素最大生產(chǎn)國剛果，戰(zhàn)亂紛擾多，導(dǎo)致鈷元素價(jià)格不斷升高。

這20年來，各國產(chǎn)學(xué)界早已投入無數(shù)的研發(fā)人力與資源，不斷尋找能夠取代或解決LiCoO2問題的新材料，因?yàn)椋瑩?jù)統(tǒng)計(jì)，全球動(dòng)力與儲(chǔ)能電池市場的經(jīng)濟(jì)規(guī)模總量每年高達(dá)500億美元，遠(yuǎn)大于鋰鈷電池每年55~60億美元的胃納量。

各種鋰離子電池的優(yōu)劣
全球相關(guān)業(yè)者的主要發(fā)展集中在“LiNiO2”（鋰鎳電池）、“LiNi0.8Co0.2O2”（鋰鎳鈷電池）、“LiMn2O4”（鋰錳電池）、“”（鋰鎳鈷錳電池）和LFp（磷酸鋰鐵電池）。不過，對(duì)以中、大容量與中、高功率為主的動(dòng)力和儲(chǔ)能電池來說，正極材料的成本、放電功率、高溫性能、安全性非常重要，上述材料并非皆能滿足這些要求。

鋰鎳電池的成本較低且電容量較高，不過，制作過程困難且材料性能的一致性和再現(xiàn)性差，最嚴(yán)重的是依然有安全性問題。

鋰鎳鈷電池是鋰鎳電池和鋰鈷電池的固溶體（綜合體），兼具鋰鎳和鋰鈷的優(yōu)點(diǎn)，一度被產(chǎn)業(yè)界認(rèn)為是最有可能取代鋰鈷電池的新正極材料，但是，循環(huán)壽命差、安全性還是無法有更大突破。

鋰錳電池的成本低且安全性比鋰鈷好很多，但循環(huán)壽命欠佳，且高溫環(huán)境的循環(huán)壽命更差，高溫時(shí)甚至?xí)霈F(xiàn)錳離子溶出的現(xiàn)象，高溫造成自放電嚴(yán)重，以致儲(chǔ)能特性差。

磷酸鋰鐵電池則同時(shí)擁有鋰鈷、鋰鎳和鋰錳的主要優(yōu)點(diǎn)，但不含鈷等貴重元素，原料價(jià)格低且磷、鋰、鐵存在于地球的資源含量豐富，不會(huì)有供料問題，而且，工作電壓適中（3.2V）、電容量大（170mAh/g）、高放電功率、可快速充電且循環(huán)壽命長，在高溫與高熱環(huán)境下的穩(wěn)定性高，是目前產(chǎn)業(yè)界認(rèn)為較符合環(huán)保、安全和高性能要求要求的鋰離子電池。有關(guān)LiMpO4,LiFepO4,LFp,磷酸亞鐵鋰,鋰鐵磷,磷酸鐵鋰,磷酸鋰鐵等資訊可參閱(http://zh.wikipedia.org/w/index.php?TItle=%E7%A3%B7%E9%85%B8%E9%8B%B0%E9%90%B5&variant=zh-tw#LiMpO4.E7.B0.A1.E4.BB.8B)

不過，磷酸鋰鐵LFp電池的正極材料一直有專利問題存在，目前主要的3種技術(shù)和化合物分別由全球3家業(yè)者掌握，包括源自美國德州大學(xué)的LiFepO4，以及另外兩種Nanophosphate和NanoCocystallineOlivine（NCO）。

從2006年7月至今，包括投入能源儲(chǔ)存設(shè)備的DeeyaEnergy，發(fā)展薄膜鋰電池的InfinitepowerSolution，看好新世代鋰離子電池─磷酸鋰鐵電池產(chǎn)業(yè)（LFp，LithiumFerrousphosphate）的美國A123Systems、臺(tái)灣Aleees和加拿大phostechLithium等業(yè)者，快速從全球創(chuàng)投和其他資金來源募來超過3億美元的資金。

鋰鈷電池的粉體因鈷元素價(jià)格不斷上漲，現(xiàn)在已從原先的每公斤40美元漲價(jià)到60~70美元。磷酸鋰鐵粉體依品質(zhì)好壞，每公斤售價(jià)在30~60美元。

電池的理論充電時(shí)間
電池的理論充電時(shí)間=電池的電量除以充電器的輸出電流。

例如：以一塊電量為800mAH的電池為例，充電器的輸出電流為500mA那么充電時(shí)間就等于800mAH/500mA=1.6小時(shí)，當(dāng)充電器顯示充電完成后，最好還要給電池大約半個(gè)小時(shí)左右的補(bǔ)電時(shí)間。
新鋰電池
“德國研發(fā)新鋰電池可望突破電動(dòng)車發(fā)展瓶頸”德國汽車向來以堅(jiān)固、速度快，但是高耗油而聞名；但德國東薩克森地區(qū)一家公司，目前已研發(fā)出一種新的鋰電池薄膜，可望突破電動(dòng)車發(fā)展障礙，能夠讓電動(dòng)車變得大眾化。