充電器和充電電池基礎知識
日益(yi)發達的(de)便攜式電(dian)子產品對可充電(dian)電(dian)池的(de)容量和循環壽命等性能要求越來越高. 目前常(chang)用的(de)有四(si)大類, 鎳(nie)鎘電池(chi)和鉛酸免維護電池(chi)(簡(jian)稱SLA)這兩類在上世紀六十年代已(yi)經普遍(bian)推廣, 鎳(nie)氫電池(chi)和鋰離子電池(chi) (含鋰聚(ju)合 物(wu)電(dian)池(chi))這兩大類是近十年才大量商業化(hua)使用. 這四大類電(dian)池(chi)各有所長(chang), 下(xia)表(biao)給出了一個基本參 考,不同電池生(sheng)產(chan)廠家(jia)的(de)具體數值(zhi)可(ke)能有較大差別(bie), 使(shi)用(yong)時咨(zi)詢(xun)生(sheng)產(chan)廠家(jia), 表中的(de)數據僅供(gong)比較參考使(shi)用(yong)
(下表中(zhong)C為電池的標稱容量(liang), 單位為AH(安時), A表示(shi)充電恒流電流.)
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比較項目 |
鉛酸免維護電池 |
鎳鎘(ge)電池(NICD) |
鎳氫(qing)電池(NIMH) |
鋰(li)離(li)子(zi)電池(LI-ION) |
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能量(liang)密度(Wh/kg) |
30 |
40 |
60 |
100 |
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循環壽命(次) |
300 |
800 |
500 |
800 |
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工作溫度 (°C) |
0~35 |
0~45 |
0~40 |
0~50 |
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最大充電電流(A) |
0.25C |
2C |
1C |
1C |
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充電(dian)方式 |
恒(heng)流(liu)后恒(heng)壓 |
恒流 |
恒(heng)流 |
恒流后恒壓(ya) |
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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(dang)然(ran)希望充電器能在短(duan)時間內充電完(wan)成, 但(dan)是由于(yu)電流大且(qie)控制(zhi)難, 這在成本和技術(shu)方面都有一定 程(cheng)度的代(dai)價付出. 如果使(shi)用條件允(yun)許, 選用10~14個小時左右充電結束的夜晚慢充型充電器(qi)會有價格低,體(ti)積(ji)小巧等(deng)優點.
對于(yu)在(zai)線并連使用(yong)的(de)SLA電池(chi), 充(chong)電方(fang)式建議選用(yong)2.27V/單(dan)元(對應12V電池(chi)為13.7V)恒壓充(chong)電, 這種(zhong)方(fang)案既(ji)不會過充(chong)電池(chi), 也有利于穩定(ding)設備電壓. 對于要經常(chang)離線(xian)充(chong)放(fang)電使用(yong)SLA電池(chi)的場合, 應該使用(yong)先0.2C恒(heng)流(liu), 再2.45V/單元恒(heng)壓, 電(dian)池充好后即(ji)時進入2.27V/單元恒(heng)壓的"三段式"充電(dian)方(fang)法. 整個充電(dian)時間(jian)約為(wei)8到10小時.
NICD電(dian)(dian)池允許(xu)有一定電(dian)(dian)流(liu)的過充, 因此(ci)選用0.1C電(dian)(dian)流(liu)的簡(jian)單(dan)恒流(liu)源充電(dian)(dian)器可謂經濟實惠. NIMH電(dian)池對過充(chong)(chong)電(dian)較為(wei)敏(min)感, 即使(shi)用0.1C的電(dian)流, 如(ru)果充(chong)(chong)電(dian)超(chao)過14個(ge)小時或對已(yi)充(chong)(chong)好的電(dian)池再繼續充(chong)(chong)幾個小時(shi), 對電(dian)(dian)池的壽命(ming)都有較大損害(hai). 電(dian)(dian)池充好時(shi)應及時(shi)關斷電(dian)(dian)流或將充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流降低到0.02C以下是非(fei)常重要(yao)的(de), 即使對0.1C的(de)夜間慢充型(xing)NIMH充電器也是如此.
最大充(chong)電(dian)(dian)電(dian)(dian)流達(da)到2C左右(you)的智能型快(kuai)速(su)充(chong)電(dian)(dian)器已經有(you)很多(duo)成(cheng)功(gong)案例. 這類充(chong)電(dian)(dian)器一(yi)般都必須在(zai)充(chong)電(dian)(dian)進(jin)程的各階段隨時監測電(dian)(dian)池(chi)(chi)電(dian)(dian)壓、溫度等參數,當(dang)電(dian)(dian)池(chi)(chi)快要充滿電(dian)(dian)時自動降低充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流倍率,這樣(yang)可以將電(dian)(dian)池(chi)(chi)過充(chong)電引(yin)起(qi)的(de)過溫過壓風(feng)險降到最低(di)。
NICD和NIMH兩類(lei)電池(chi)(chi)的充電特性(xing)非(fei)常相似,只是NIMH電池(chi)(chi)在(zai)充電過程中發熱更多(duo)一些、峰值電壓(ya)更不明顯一些。這兩(liang)類電(dian)池在快(kuai)速(su)充(chong)電(dian)時都采用下面幾種條(tiao)件(jian)之一來作為快(kuai)充(chong)電(dian)終止(zhi)的條(tiao)件(jian):包(bao)括(kuo)電(dian)壓上升(sheng)斜率(dV/dt)、電壓負增(zeng)長(-dV)和電池溫度(du)上升斜率(dT/dt)。還(huan)有三個(ge)條(tiao)件是設(she)置為(wei)異(yi)常(chang)保(bao)護條(tiao)件下(xia)進行動作的:最(zui)高電(dian)池溫度、最(zui)高電(dian)池電(dian)壓和(he)充電(dian)器(qi)內置定時器(qi)。要實現這(zhe)些監測(ce)和(he)智能(neng)切(qie)換動(dong)作,肯定要帶來充
電(dian)器成本(ben)上升,但是如果沒有這些措施,電(dian)池將面臨著(zhu)容量下降、循環(huan)壽命降低甚至漏液(ye)爆炸(zha)等安全(quan)隱患。.
LI-ION和SLA電(dian)(dian)池(chi)的充(chong)電(dian)(dian)方式(shi)較(jiao)為相似,都(dou)要求先(xian)恒流再恒壓,區(qu)別是鋰(li)離子(zi)電(dian)(dian)池(chi)對充(chong)電(dian)(dian)恒壓階段的電(dian)(dian)壓精(jing)度要(yao)求較高(<1%)。由于鋰電池的安全性是一個致命的隱患,因此要(yao)求在充(chong)電結束(shu)控(kong)制和保護方面要(yao)特別(bie)小心。對(dui)于(yu)不同的應用(yong)場合(he),鋰離(li)子電(dian)池包都會內置有(you)相應的充放電(dian)保護(hu)電(dian)路, 以便更安全的保護(hu)電(dian)池不會發生(sheng)電池安全事故。.
