镍镉电池、镍氢电池、锂电池哪种更耐过充过放？

镍镉电池（Nickel-cadmium battery，通常简称NiCd，读作"nye-cad"）是一种流行的蓄电池。这种电池以氢氧化镍（NiOH）及金属镉（Cd）作为产生电能的化学品。

对比其他种类的蓄电池，镍镉电池的优势是：可以较小重量储存一定数量的能量、充电效率很高、放电时终端电压变化不大，内阻小及对充电环境要求不高。

镍镉电池的缺点则是记忆效应及镉的重金属污染。

须注意的是NiCad这简称是SAFT Corporation 的注册商标，原不应被视作一般镍镉电池的简称。



镍氢电池（NiMH）是由镍镉电池（NiCd）改良而来的。它以相同的价格提供比镍镉电池更高的电容量、比较不明显的记忆效应、以及比较低的环境污染(不含镉-Cd)。它被称为是最环保的电池。但是与锂离子电池比较时，却有比较高的记忆效应，以及较高的自我放电反应。镍氢电池适用于高耗电产品，例如数码相机，而对于一些需要高放电速率的设备来说，镍镉电池会更好一些。

充电
当快速充电时，可以透过充电器内的微电脑去避免电池过充的情况产生。现今的镍氢电池含有一种催化剂，可以及时的解除因为过充所造成的危险。

2H2 + O2 --催化剂--> 2H2O
但是这个反应只有从过充开始的时间算起的 C ÷ 10 小时内有效（C = 电池标示的容量）。当充电程序开始后，电池的温度会上升的很明显，有些急速充电器（低于1小时）内含风扇来避免电池过热。

有的厂商认为：使用一些简单的恒流（且电流要小）充电器，不管有没有计时器，都可以安全地为镍氢电池充电，允许的长时间充电电流为 C/10h （电池的标称电量除以10小时）。实际上，一些造价低廉的无线电话基地台和最便宜的电池充电器正是这样工作的。尽管这可能是安全的，但对电池的寿命可能会有不良影响。根据松下公司（Panasonic）的《镍氢电池充电指南》（链接在页面底部），长期使用涓流方式（以很小的电流长时间充电）充电有可能导致电池损坏；为了防止损伤电池，涓流充电的电流应限制在 0.033×C每小时 到 0.05×C每小时 之间，最长充电时间为20小时。

对于镍氢电池的长期保养来说，使用低频脉冲-大电流的的充电方式要比使用涓流充电方式更能保持好电池状态。

新买回来的，或者是长时间未使用的镍氢电池，需要一段“激活”时间来回复电池电量。因此，一些新的镍氢电池需要经过几次充电-放电循环才能达到它们的标称电量。

放电
在电池的使用过程中，也必须小心。对于串联在一起的几颗电池（比如数码相机中4颗AA电池的通常排列方式），要避免电池完全耗尽电能，进而发生“反向充电”（Reverse charging）。这会对电池产生不可挽回的损害。不过，通常这些设备（比如之前提到的数码相机）能够检测串联电池的放电电压，当它下降到一定程度时，便自动关闭，以保护电池。

单颗电池并不会有以上的危险，只会一直放电，直到电压为0。这不会对电池造成损害，实际上，周期性地将电放完然后再充满有利于保持电池的容量与质量。

镍氢电池具有较高的自放电效应，约为每个月30%或更多。这要比镍镉电池每月20%的自放电速率高。电池充得越满，自放电速率就越高；当电量下降到一定程度时，自放电速率又会稍微下降。电池存放处的温度对自放电速率有十分大的影响。正因如此，长时间不用的镍氢电池最好是充到40%的“半满”状态。

低自放电效应的镍氢电池在2005年推出市面，生产商宣称在20℃室温存放一年后仍可保存70至85%电量，而且可以以一般的镍氢电池充电机进行充电。某些低自放电效应的镍氢电池在低温下有比硷性电池及锂离子电池更佳的放电特性。

其他
普通5号充电电池（AA）的电压为1.2V，容量在1100 mAh（3960 C）到2700 mAh （9720 C）之间。实际的容量一般都会低一点，并且与放电的速率有一定关系。镍氢电池中也含有碱性电解液。一般镍氢电池的能量密度约为 60 W·h/kg（220 kJ/kg），以体积计则为 100 W·h/L（360 MJ/m³）。

化学
镍氢电池中的“金属”部分实际上是金属互化物。许多种类的金属互化物都已被运用在镍氢电池的制造上，它们主要分为两大类。最常见的是AB5一类，A是稀土元素的混合物（或者）再加上钛（Ti）；B则是镍（Ni）、钴（Co）、锰（Mn），（或者）还有铝（Al）。而一些高容量电池的“含多种成分”的电极则主要由AB2构成，这里的A则是钛（Ti）或者钒（V），B则是锆（Zr）或镍（Ni），再加上一些铬（Cr）、钴（Co）、铁（Fe）和（或）锰（Mn）。

所有这些化合物扮演的都是相同的角色：可逆地形成金属氢化物。电池充电时，氢氧化钾（KOH）电解液中的氢离子（H+）会被释放出来，由这些化合物将它吸收，避免形成氢气（H2），以保持电池内部的压力和体积。当电池放电时，这些氢离子便会经由相反的过程而回到原来的地方。




锂电池是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。锂电池的发明者是爱迪生。

由于锂金属的化学特性非常活泼，使得锂金属的加工、保存、使用，对环境要求非常高。所以，锂电池长期没有得到应用。

随着二十世纪微电子技术的发展，小型化的设备日益增多，对电源提出了很高的要求。锂电池随之进入了大规模的实用阶段。

最早得以应用于心脏起搏器中。由于锂电池的自放电率极低，放电电压平缓。使得起植入人体的搏器能够长期运作而不用重新充电。

锂电池一般有高于3.0伏的标称电压，更适合作集成威廉希尔官方网站 电源。二氧化锰电池，就广泛用于计算机，计算器，照相机、手表中。

为了开发出性能更优异的品种，人们对各种材料进行了研究。从而制造出前所未有的产品。比如，锂二氧化硫电池和锂亚硫酰氯电池就非常有特点。它们的正极活性物质同时也是电解液的溶剂。这种结构只有在非水溶液的电化学体系才会出现。所以，锂电池的研究，也促进了非水体系电化学理论的发展。除了使用各种非水溶剂外，人们还进行了聚合物薄膜电池的研究。

1992年Sony成功开发锂离子电池。它的实用化，使人们的移动电话、笔记本电脑等便携式电子设备重量和体积大大减小。使用时间大大延长。由于锂离子电池中不含有重金属镉，与镍镉电池相比，大大减少了对环境的污染。
发展现况
现在3C产业常提到的锂电池其实是锂钴电池，广义的锂电池是指锂离子电池，还包括锂锰、锂镍和磷酸锂铁，或称LFP（Lithium Ferrous Phosphate）等，这些电池都是以正极材料来定义，不管哪种电池的负极材料都是碳。

锂电池产业发展20多年来一直集中在3C产业为主，鲜少应用在市场经济规模更大的储能和动力电池（瞬间需要较大电流）市场，这市场涵盖纯电动车、油电混合车、中大型UPS、太阳能用中、大型储能电池、电动手工具、电动摩托车、电动自行车、航太设备与飞机用电池等领域。

主要原因之一是过去锂电池采用的锂钴正极材料（LiCoO2，就是现在最常见的锂电池），无法应用在需要大电流、高电压、高扭力以及要耐受穿刺、冲撞和高温、低温等条件等特殊环境，更重要的是，因无法满足人们对安全的绝对要求而饱受诟病。

同时，锂钴电池也无法达到快速充电与完全避免二次污染等目的，而且，一定要设计保护威廉希尔官方网站 以防止过度充电或过度放电，否则就会造成爆炸等危险，甚至出现如Sony电池爆炸导致全球品牌NB业者投下巨资回收的情况。

另外，钴的价格愈来愈高昂，全球钴元素最大生产国刚果，战乱纷扰多，导致钴元素价格不断升高。

这20年来，各国产学界早已投入无数的研发人力与资源，不断寻找能够取代或解决LiCoO2问题的新材料，因为，据统计，全球动力与储能电池市场的经济规模总量每年高达500亿美元，远大于锂钴电池每年55~60亿美元的胃纳量。

各种锂离子电池的优劣
全球相关业者的主要发展集中在“LiNiO2”（锂镍电池）、“LiNi0.8Co0.2O2”（锂镍钴电池）、“LiMn2O4”（锂锰电池）、“”（锂镍钴锰电池）和LFP（磷酸锂铁电池）。不过，对以中、大容量与中、高功率为主的动力和储能电池来说，正极材料的成本、放电功率、高温性能、安全性非常重要，上述材料并非皆能满足这些要求。

锂镍电池的成本较低且电容量较高，不过，制作过程困难且材料性能的一致性和再现性差，最严重的是依然有安全性问题。

锂镍钴电池是锂镍电池和锂钴电池的固溶体（综合体），兼具锂镍和锂钴的优点，一度被产业界认为是最有可能取代锂钴电池的新正极材料，但是，循环寿命差、安全性还是无法有更大突破。

锂锰电池的成本低且安全性比锂钴好很多，但循环寿命欠佳，且高温环境的循环寿命更差，高温时甚至会出现锰离子溶出的现象，高温造成自放电严重，以致储能特性差。

磷酸锂铁电池则同时拥有锂钴、锂镍和锂锰的主要优点，但不含钴等贵重元素，原料价格低且磷、锂、铁存在于地球的资源含量丰富，不会有供料问题，而且，工作电压适中（3.2V）、电容量大（170mAh/g）、高放电功率、可快速充电且循环寿命长，在高温与高热环境下的稳定性高，是目前产业界认为较符合环保、安全和高性能要求要求的锂离子电池。有关LiMPO4, LiFePO4, LFP, 磷酸亚铁锂, 锂铁磷, 磷酸铁锂, 磷酸锂铁 等资讯可参阅(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)

不过，磷酸锂铁LFP电池的正极材料一直有专利问题存在，目前主要的3种技术和化合物分别由全球3家业者掌握，包括源自美国德州大学的LiFePO4，以及另外两种Nanophosphate和NanoCocystallineOlivine（NCO）。

从2006年7月至今，包括投入能源储存设备的Deeya Energy，发展薄膜锂电池的Infinite Power Solution，看好新世代锂离子电池─磷酸锂铁电池产业（LFP，Lithium Ferrous Phosphate）的美国A123 Systems、***Aleees和加拿大Phostech Lithium等业者，快速从全球创投和其他资金来源募来超过3亿美元的资金。

锂钴电池的粉体因钴元素价格不断上涨，现在已从原先的每公斤40美元涨价到60~70美元。磷酸锂铁粉体依品质好坏，每公斤售价在30~60美元。

电池的理论充电时间
电池的理论充电时间=电池的电量除以充电器的输出电流。

例如：以一块电量为800mAH的电池为例，充电器的输出电流为500mA那么充电时间就等于800mAH/500mA=1.6小时，当充电器显示充电完成后，最好还要给电池大约半个小时左右的补电时间。
新锂电池
“德国研发新锂电池 可望突破电动车发展瓶颈” 德国汽车向来以坚固、速度快，但是高耗油而闻名；但德国东萨克森地区一家公司，目前已研发出一种新的锂电池薄膜，可望突破电动车发展障碍，能够让电动车变得大众化。