基本電學公式
首先來介紹幾個很簡單的基本電學公式,希望讓沒有電子 方面背景的讀者們能對幾個物理現象有點概念.
電壓(V) = 電流(I) x 電阻(R)
電荷量(Q) = 電流(I) x 時間(T)
功率(P) = V x I =
能量(W) = P x T = Q x V
任何物體都有阻抗,在阻抗兩端加上一電位差則會產生電荷流過該阻抗,阻抗越大則單位時間內(一秒)流過的電荷量越小,阻抗越小則單位時間內流過的電荷量越多.若將電位差增大則單位時間內流過的電荷量越多,將電位差減小則單位時間內流過的電荷量越少.此電位差稱之為電壓(V),單位為伏特(V),單位時間內流過的電荷量多寡稱之為電流(I),單位為安培(A),阻抗稱為電阻(R),單位為歐姆().電流(I)強度越大表示單位時間內流過的電荷數目越多,那麼在在T秒內流過電阻的電荷數目總共有I x T,用以描述此電荷量多寡的名詞為電荷量(Q),俗稱稱電量,單位為庫侖(Q).電阻消耗的功率(P)為I x V,單位為瓦特(W),消耗功率越大代表越耗電.,消耗的能量(W)為 P x T,單位為焦耳(J),時間越久消耗能量越大,同樣時間消耗功率越大的消耗能量也越大.
例如: 一顆1.5V的乾電池接上0.5的燈泡時,消耗電流為3A,消耗功率為4.5W,10秒鐘內共流過了30庫侖的電荷,消耗了45焦耳的能量. 鎳鎘電池 的材料電池的分類有很多種,在化學電池中不可充電用完就扔掉的電池稱為一次電池,可以多次充電再使用的電池稱為二次電池,而鎳鎘電池是屬於二次電池中堿性蓄電池的一種.鎳鎘電池在材料方面陽極是使用過氧氫氧化鎳,陰極使用鎘化合物之活性物質,電解液則是使用氫氧化鉀等堿性水溶液.當對 鎳鎘電池 充電時,會在陽極上面產生氫氧化鎳,在陰極上面產生金屬鎘,因而在兩極間形成了電位差.將 鎳鎘電池 的陽極和陰極兩端外接負載放電時,陰極端產生帶負電的電子 經由外接負載流向陽極,因此提供能量供外部負載消耗.
過度充電
在充電過程中電池的電壓會隨著儲存電量的增加而逐漸上升,當電池儲存的電量達到飽和電極材料無法繼續充電時,若繼續充電則電解液會起電解,并且在陽極產生氧氣,在陰極產生氫氣,如此會在密封的電池內部造成內部壓力上升,會對電池內部結構造成破壞.像這種現象稱之為過度充電.
為了避免過度充電電池遭毀損,通常將陰極之容量制作得比陽極容量大,如此當過度充電時陽極會先達到飽和并產生氧氣,而陰極卻未飽和而不會產生氫氣,陽極產生的氧氣擴散到陰極之后會與充電產生的金屬鎘起化學反應吸收掉氧氣,且此反應的速度與金屬鎘產生的速度平衡,因此可以有效地避免電池的壓力上升.但是若充電電流過大(使用快充時)就會失去平衡,電池的內壓過大會將電池的安全閥推開,氫氣和氧氣會泄漏到電池外部,直到壓力降低安全閥關閉電池才又再密封起來.但是氣體的泄漏已使得內部化學材料減少,造成電池壽命的縮短.
充電電壓的變化
電池過度充電時,因為陽極產生的氧氣與陰極起化學反應會產生熱,使得電池溫度會上升外殼發燙.由於溫度越高電池的充電電壓會變得比較低,因此充電時電池電壓會持續上升直到過度充電時,電池溫度會突然地快速上升,電壓不再上升轉而由峰值開始下降.
標稱電壓
鎳鎘電池在標準放電條件下放電時,電壓會緩緩地下降直到當電量幾乎釋放完時,電壓會大幅度地下降,此電壓值稱之為標稱電壓.一般 鎳鎘電池的標稱電壓為1.2V,與一般乾電池標注的1.5V是相同意思,都是標注於電池外殼上面. 鎳鎘電池只要有電量電壓值一定至少在標稱電壓1.2V以上,儲存的電量越多電壓也越高.
放電終止電壓
電池在放電時其電壓會隨著電池電量的減少而逐漸降低,當電壓降到所要求的準位時就不再讓它繼續放電,稱為放電終止,而此電壓準位稱之為放電終止電壓.通常廠商建議的放電終止電壓約在0.9V ~ 1.1V左右,電壓放電到此準位時電量幾乎已經放光了,此狀況稱為完全放電.鎳鎘電池已經完全放電了還不移掉負載而讓它繼續放電下去,那麼就成了過度放電,電壓會急速下降直到0V為止.若電壓尚未降到0V左右就終止放電,則電池電壓會自動快速回升到標稱電壓1.2V左右.
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