電池的電壓，電流及容量

 

電池的種類眾多，但簡單的說，電池是一種"儲存電能"的裝置，電池先生經常將電池比喻成裝"電"的水壺，來說明許多人對電池特性的疑問。雖然每種電池的電氣特性不同，但是就二次電池來說，如: 鎳鎘，鎳氫，鋰離子電池，其電氣特性大同小異，欲了解電池，就先了解電壓，電流及容量上的關係與觀念。
▓電池等於"裝電"的水壺

用水壺來比喻電池，尤其是二次電池，應該比較容易認識電池的特性。 一般水壺是以cc來計算水壺的容積為多少，電池是用mAh為單位，來計算二次電池的容量。 mAh 單位，是以電流(mA-毫安培)與時間(h-小時)的乘積所計算出來的。 簡單的說，如果有一顆鎳氫電池標示容量為2000mAh，若以每小時1000mA的電流將電"充"入此電池，那大約2小時就可將電池裝滿電，若以每小時200mA的電流將電充入此電池，那大約10小時就可將電池裝滿電，雖然理論上的計算是如此，但是所有電池皆為化學材料組成，化學反應有一定的速率範圍，所影響的就是充電時間的長短。另外，二次電池的容量，雖標示為2000mAh，但經過充電及放電後，其容量會逐次減少，所以我們經常聽到"本電池可充放電500次以上"，其代表的意義並不是第501次電池就不能用，正確的說法應為: 電池經完全充電，並且完全放完電後來回的次數為500次以上，並且其第501次測量電池容量時，還有標示容量的80%或60%，這樣才符合二次電池的品質標準。

▓電池的電壓

在二次電池標示上，可看到此電池的電壓為何，我們稱為標稱電壓或額定電壓，如: 鎳氫電池標為1.2V，鋰離子電池標為3.6V或3.7V，此標稱電壓是因電池正負極材料所構成的電壓差，並不是一固定值，請看下表:

電池種類	鎳氫電池	鋰離子電池
完全放電截止電壓	1.C0V	2.C7V 或 3.C0V
額定電壓	1.C2V	3.C6V 或 3.C7V
完全充飽電壓	1.C35~1.C4V	4.C1~4.C2V

*完全放電截止電壓: 此指電池放電的截止電壓值，若低於此截止電壓仍繼續放電，則電壓會持續下降，會造成電池損壞。
*完全充飽電壓:二次電池充電時，其電壓會逐漸上升，當然充飽的截止點需要由充電器準確的偵測並停止充電，當電池充飽電後，電壓約會落在上述範圍內。另外，二次電池還有一個特性，那就是當放完電後，雖然電壓到達截止電壓，但當電池從負載移開後，電壓會回升到接近額定電壓，通常是較低於額定電壓。

▓電池電流的關係

對於二次電池電氣特性中，電池電壓與電流輸出有很大的關係，在二次電池表示電流輸出或輸入有一個重要的常數單位- C-rate，其代表的意義如下:若以一顆AA鎳氫電池，容量為2000mAh來說明，C-rate用來表示電池在充電或放電時所用的電流為多少，0.2C 代表2000mAh乘以0.2等於400mA，0.5C代表2000mAh乘以0.5等於1000mA，1C代表2000mAh乘以1等於2000mA。 對電池用以0.5C充電或放電，就是表示以電池容量乘上0.5 所產生的數值去充電或放電。每一種二次電池，在充電或放電時都有一個電流輸入(充電)或輸出(放電)的限制，超過此限制，電池容易劣化，壽命就減短。

電池種類	鎳氫電池	鎳鎘電池	鋰離子電池
充電電流(最高)	1C	3~5C	1C
放電電流(最高)	2C	10C	1.5C

一般在實際應用二次電池時，都會遵照上述來設計充電器或電子產品之消耗功率，避免電池過載，簡單的說，如果用於耗功率大的電動工具， 就不適用鋰離子電池，應選用鎳鎘電池，而強調輕巧的手機，就適用鋰離子電池，因手機的消耗電流通常低於電池容量的1C以下。

By Anderson Chen