电池基础知识教材

研發部鋰高分子專案新進人員基礎教材。

電池相關的名詞解釋。

電池詞彙。电池的世界 – 种类及应用。

电池的种类

电池简单的说即为储存“电” 的装置，分成“化学电池”及“物理电池”, 通常电池泛指化学电池，其构成材料为化学物质，藉由其氧化还原反应所产生的能量转换成电能，而物理电池即利用光或热变换成电能储存的系统。

若将电池进一步分类，又可分为”一次电池” 及”二次电池”, 使用过后其寿命终止，无法重复充电使用的称为”一次电池”, 如：市售之碱性电池。可重复充电使用的称为”二次电池” ,如：

镍氢，锂离子电池，但其充放电之循环寿命亦有老化限制，视使用状况而定，

通常依各化学特性的不同约有300~1000次的充放电循环寿命。电池的组成主要分为：正极，负极及电解液而成，不同的化学成份，所表现出的特性及应用领域亦不同，因应各种电子产品的需求，电池工业发展至今，亦衍生出各种不同应用范围之电池种类，常见之电池种类如下表所示：

电池的应用。

在众多的电池种类及电子产品中，电池该用那一种？一般来说，家用电器，如：收音机，时钟，玩具，遥控器…..

等，大多用一次电池，许多可携式的电子产品，如： notebook, pda, 手机…..等，则采用二次电池，但有些电子产品也设计成可使用一次或二次电池。

电池的应用，主要取决于电子产品的工作电压，电池室空间及放电特性，选择最适用电池，目前许多电子产品设计之初，便将这些因素考虑，进而设计出符合该电子产品的电池组(battery pack) ,主要以二次电池的应用，在搭配充电器的使用，这些电子产品实现了可携式电源使用的方便性。以下简单介绍各类电池的应用领域：

实际应用时，通常以一颗电池或数颗电池串并联组成一电池组(battery pack), 视该电子产品需求而定。

#电池的尺寸可依电子产品需求而设计。

各类型的电池有不同的电气特性及优缺点，并无一种电池可满足所有电子产品所使用，选择一适用的电池来应用，才能发挥该电池的效能，当然这是设计电子产品的工程师所需头痛的问题，使用者只要享受电池带来的便利性。

结语电池的发明，为人类的生活带来方便及效率，一个国家的科技化程度，也可从该国的电池使用量探之。电池工业的发达，电池的电气特性及环境亲和性也更符合高科技电子产品需求及人类的环保要求，许多具污染性的电池，世界各国已渐渐淘汰使用或加强**管理。期待未来的进步，或许汽车不再使用汽油，而使用氢气及空气便能发电的燃料电池，生活与电池在未来科技的进步下，绝对有密不可分的关系。

小型二次電池電氣特性及應用。

常見之小型二次電池。

電池種類繁多，應用範圍及電氣特性也不盡相同，就可攜式的電子產品而言，主要訴求在於電池體積重量小型化，蓄電力高，電池壽命長，電池操作環境簡單…等，就二次電池的種類來看，鉛酸(lead acid), 鎳鎘(ni-cd) ,鎳氫(ni-mh)及鋰離子(li-ion)電池是市場上最常使用的，各有其優缺點，一般可攜式電子產品的電池，除了鹼性電池外(一次電池，用完即丟，無法繼續充電使用), 二次電池(可重覆充電使用)已成為實用上的主流，以下對這些二次電池作一簡單的比較：

各種二次電池之比較。

c-rate : 通常用來表示電池在充放電時，以多少小時電流倍率的用語。如： 0.2c 代表以額定容量之0.2 倍率電流，來進行充放電，時間為5小時。

▓二次電池應用- 電池組。

常見的二次電池在實際應用上，在電子產品設計之初就被詳細考量過，以最符合產品特性及使用環境的二池電池，加以應用，舉例來說，若要設計一電動螺絲起子，考慮其起動時需大電流放電，手握的輕巧性及可急速充電，那鎳鎘電池即為上選，如果使用鋰離子電池，雖然符合了輕巧性，但鋰離子電池在大電流放電時，可能無法提供足夠的功率，甚至造成電池損壞。一般我們使用電子產品的電池，都是經過電池製造廠加工組裝而成的，電池的種類，在消費者購買該產品時也已經被設計完成，通常稱為電池組(battery pack), 一般多以塑膠外殼封裝，內部包含二次電池一顆至數顆電池串並聯，電池保護電路板及保護元件(ntc , ptc, thermostat ,polyswitch.…等).

以手機電池來說，現行市場的主流以一顆3.6v / 600mah 的方型鋰離子電池，加上一片電池保護電路板及外殼封裝而成，電池組外型因手機造型設計而不同，但內部大同小異，一些高階的電子產品，如notebook, pda, 在電池組內還加上電池管理電路或電池辨識碼的功能，使用者用起來更方便及安全。

結語。二次電池，主要以市場上常見的電池種類為主，事實上二次電池的種類有很多種，如：鎳鋅，鋅空氣，氧化銀-鋅… 等，有些作為特殊用途，如：

軍事，航太，電動車所使用，從百年前就被發明應用的鉛酸電池，到近年來開發實用的鋰離子，鋰高分子電池，許多特性被改良的愈來愈優異，但是某些情況下，卻也有著無法替代的關鍵。在高科技產品的帶動下，二次電池的研發也是世界各國紛紛投入的產業，想像未來各種電器用品都可能隨身攜帶，電池的體積重量可能愈來愈小，蓄電力可更長，對人類生活是多麼方便的享受。

電池疑問。如何選擇鎳氫電池及充電器。

鎳氫電池好壞差在那裡？

要了解鎳氫電池品質，我們先從電池的製造過程中了解，鎳氫電池的容量不斷的向上提升，相對的製造過程的控管及技術也要嚴守把關。鎳氫電池製造過程中，品質及性能的成敗關鍵在於正負極板的捲繞及入罐程序，請大家想像電池內部的構造組成，由正極板，絕緣片及負極板，以類似捲心餅的方式，將三者捲繞成一體，然後推入電池罐中，然後加入電解液，再加上上蓋封裝，即完成一顆電池的製造。捲繞及入罐的程序若有失誤不良，則造成正負極板破裂，產生毛刺或原料剝落，如此會使電池容量減少，內阻升高，影響整顆電池的電氣性能。

既然此步驟如此重要，那消費者又判斷呢？以日系電池製造廠來說，整個電池製造是由全自動化的生產設備來進行，減少人為製造的失誤，所以整批投產的電池，其容量，內阻等各方面的電氣特性會相當一致，但有些廠商製造時是使用半自動式加上人力去製造，所以整批製造出的電池，會發生容量不一致，內阻範圍過大等缺點。因為實際使用鎳氫電池時，如：

數位相機，通常使用2顆或4顆電池去操作，若這幾顆電池的電氣特性不均勻一致，則容易使電池加速劣化而減短壽命。

充電器的好壞差在那裡？

有了好的電池，若選錯了充電器一樣會加速減短電池壽命。不良的充電器會使電池無法充飽，或過度充電，電池沒充飽只是會影響使用時間，對電池無不良影響，但是過度充電會使電池劣化，嚴重者會使電池漏液。要了解充電器優劣從其規格看起，請看下表的分析：

市售之充電器大致分為兩種等級，一種較便宜的充電器在100~300元左右，其電路設計多採用上述之定電壓偵測及時間控制，所以有的充電時間會較長，充電效果也不佳，另一種標榜”急充電或快速充電”,充電時間約在1~4小時之間，其所需的充電電流較高，所以其充電控制及偵測的條件就要準確，但大致脫離不了上述控制方式，增加的功能越多，除了使電池能確保安全性及壽命外，充電效率也較高，但相對的成本就高，所以售價約在500~1000元之間。

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