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充電器和充電電池基礎知識

日益發達的便攜式電子產品對可充電電池的容量和(he)循環(huan)壽命等性能要求越(yue)來越(yue)高(gao). 目前(qian)常用的有(you)四(si)大類, 鎳鎘電池和鉛酸免維護電池(簡(jian)稱SLA)這兩類在(zai)上世紀六十年代已(yi)經(jing)普遍推廣, 鎳氫電池和鋰離子電池 (含鋰聚(ju)合 物電(dian)池)這(zhe)兩(liang)大類是近十年才大量商業化使(shi)用. 這(zhe)四大類電(dian)池各有所長, 下表給出了一個基本參 考,不同電池生(sheng)產廠家的(de)具體(ti)(ti)數值可能有較(jiao)(jiao)大(da)差別, 使用(yong)(yong)時咨(zi)詢生(sheng)產廠家, 表中的(de)數據僅供(gong)比較(jiao)(jiao)參考使用(yong)(yong)

(下表中C為電池的標(biao)稱容量, 單位為AH(安時), A表示充電恒流(liu)電流(liu).)

 

 

比較項目

鉛酸免(mian)維(wei)護電池

鎳鎘電池(NICD)

鎳氫(qing)電池(NIMH)

鋰離子(zi)電(dian)池(LI-ION)

能量密度(Wh/kg)

30

40

60

100

循環壽命(次)

300

800

500

800

工作溫度 (°C)

0~35

0~45

0~40

0~50

最(zui)大充電電流(A)

0.25C

2C

1C

1C

充電方式

恒流后恒壓

恒流

恒(heng)流

恒流后(hou)恒壓(ya)

充電(dian)時(shi)間 (小時(shi))

C/A + 2 hours

C/A + 20%

C/A + 20%

C/A × 2

     人們當然希望(wang)充電器(qi)能(neng)在(zai)短時間內充電完成, 但是由于電流(liu)大且(qie)控制難(nan), 這在(zai)成本和(he)技術方面都有一定 程(cheng)度(du)的代(dai)價付出. 如果(guo)使(shi)用條(tiao)件允許, 選(xuan)用10~14個小時(shi)左右(you)充(chong)電結束的夜晚慢充(chong)型(xing)充(chong)電器會有價格低,體(ti)積(ji)小巧等優(you)點(dian).

     對于在線并連使用的SLA電(dian)池, 充電(dian)方(fang)式(shi)建議選用2.27V/單元(對應12V電(dian)池為13.7V)恒壓(ya)充電(dian), 這種(zhong)方(fang)案既不會過充電池(chi), 也有利于(yu)穩定(ding)設備電壓(ya). 對于(yu)要經常離線充放電使用SLA電池(chi)的場(chang)合, 應該使用先(xian)0.2C恒(heng)(heng)流(liu), 再2.45V/單元恒(heng)(heng)壓(ya), 電(dian)池(chi)充(chong)好(hao)后即時(shi)進入2.27V/單元恒(heng)(heng)壓(ya)的"三段式"充(chong)電(dian)方(fang)法. 整(zheng)個充(chong)電(dian)時(shi)間約為8到10小時.

     NICD電(dian)池允許有一定電(dian)流(liu)的(de)過充(chong), 因此選用0.1C電(dian)流(liu)的(de)簡單恒流(liu)源充(chong)電(dian)器可謂經(jing)濟實惠(hui). NIMH電池(chi)對過充(chong)電較為敏感, 即使用(yong)0.1C的電流, 如果充(chong)電超(chao)過14個(ge)小時(shi)或對已充(chong)好的電池(chi)再繼續充(chong)幾個小時, 對電(dian)池的壽命都(dou)有(you)較大損害. 電(dian)池充好時應及時關斷電(dian)流或(huo)將充電(dian)電(dian)流降低到0.02C以(yi)下(xia)是非常重要(yao)的, 即(ji)使對0.1C的夜(ye)間(jian)慢(man)充型NIMH充電器也是如此.

     最大充電電流達到(dao)2C左右的智(zhi)能型快速充電器(qi)已經有很多成功案例. 這類充電器(qi)一般都必須(xu)在(zai)充電進程(cheng)的(de)各(ge)階(jie)段(duan)隨(sui)時監測電池(chi)電壓、溫度等參(can)數,當電池(chi)快要充(chong)滿電時自動降低(di)充(chong)電電流(liu)倍率,這樣可以將電池(chi)過(guo)充電(dian)引起的(de)過(guo)溫過(guo)壓(ya)風險降(jiang)到最低。

     NICD和NIMH兩類電池的充電特性非常相似,只(zhi)是NIMH電池在充電過程中(zhong)發(fa)熱更多一些、峰值電壓(ya)更不明顯一(yi)些。這(zhe)兩類電(dian)池在快速充電(dian)時都采(cai)用下(xia)面幾(ji)種條(tiao)件之一(yi)來作為(wei)快充電(dian)終止的(de)條(tiao)件:包括電(dian)壓上(shang)升斜率(dV/dt)、電(dian)壓負增長(chang)(-dV)和電(dian)池溫度上(shang)升斜率(dT/dt)。還有三個條件是設置(zhi)為異常(chang)保(bao)護條件下進行動作的:最(zui)高電(dian)池溫度、最(zui)高電(dian)池電(dian)壓和充電(dian)器內置定時器。要(yao)實現(xian)這些監(jian)測和智能(neng)切換動作,肯定要(yao)帶來充

電器成本上升,但是如果沒(mei)有這些措施,電池將面臨著容量下降(jiang)、循環壽命(ming)降(jiang)低(di)甚至(zhi)漏(lou)液爆炸(zha)等安全隱患。.

     LI-ION和SLA電(dian)(dian)池的(de)(de)充(chong)電(dian)(dian)方式(shi)較為相(xiang)似(si),都要求先恒(heng)流再恒(heng)壓,區(qu)別是鋰離(li)子電(dian)(dian)池對充(chong)電(dian)(dian)恒(heng)壓階(jie)段的(de)(de)電(dian)(dian)壓(ya)精(jing)度要(yao)求較高(<1%)。由于鋰電池的(de)安全性是一個致命的(de)隱患,因(yin)此(ci)要(yao)求在充電結束控(kong)制和(he)保護方面(mian)要(yao)特別小心。對于不同的應(ying)用場合,鋰離子電(dian)(dian)池包都會內置有相應(ying)的充放電(dian)(dian)保護(hu)電(dian)(dian)路(lu), 以便更(geng)安全的保護(hu)電(dian)(dian)池不會發(fa)生電池安全事故。.

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