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充電器和充電電池基礎知識

日(ri)益發(fa)達的便攜式電(dian)子產品(pin)對可(ke)充電(dian)電(dian)池的容量和循環壽(shou)命等性能要求越來越高. 目前常用的有四大類, 鎳(nie)鎘電(dian)池和(he)鉛酸免維護電(dian)池(簡稱SLA)這兩(liang)類在上世紀六(liu)十年(nian)代(dai)已經普遍推(tui)廣, 鎳(nie)氫電(dian)池和(he)鋰離子電(dian)池 (含鋰(li)聚合 物(wu)電池)這兩(liang)大類(lei)(lei)是(shi)近十年才大量(liang)商業化使(shi)用(yong). 這四大類(lei)(lei)電池各有(you)所長, 下(xia)表(biao)給出(chu)了一個基本參 考(kao),不(bu)同電池生產(chan)廠(chang)家(jia)的(de)具體(ti)數值可能(neng)有較大差別, 使(shi)(shi)用(yong)時咨詢生產(chan)廠(chang)家(jia), 表中的(de)數據僅供比較參考(kao)使(shi)(shi)用(yong)

(下表(biao)中C為(wei)電池的(de)標稱(cheng)容量, 單位為(wei)AH(安(an)時), A表(biao)示充(chong)電恒流電流.)

 

 

比較項(xiang)目

鉛酸免(mian)維(wei)護電池

鎳鎘(ge)電池(chi)(NICD)

鎳氫電池(NIMH)

鋰離子電池(chi)(LI-ION)

能量密度(Wh/kg)

30

40

60

100

循環壽(shou)命(次)

300

800

500

800

工作溫度 (°C)

0~35

0~45

0~40

0~50

最大充電(dian)電(dian)流(A)

0.25C

2C

1C

1C

充電方(fang)式

恒流后恒壓

恒流

恒流

恒(heng)流后恒(heng)壓

充電時(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(chong)電器能在短時間內(nei)充(chong)電完(wan)成, 但(dan)是由(you)于(yu)電流大且控制(zhi)難, 這在成本和技術方面都有一(yi)定 程度的代價付出. 如果(guo)使用條(tiao)件允許(xu), 選用10~14個小時左(zuo)右充電結束的夜晚慢充型(xing)充電器會有(you)價格(ge)低,體積小巧等(deng)優點(dian).

     對于在線并(bing)連使用的SLA電池, 充電方式建議選用2.27V/單元(對應12V電池為13.7V)恒壓充電, 這種(zhong)方案既不會(hui)過充(chong)電(dian)池, 也有(you)利于穩定(ding)設備電(dian)壓(ya). 對于要經常(chang)離線充(chong)放電(dian)使(shi)(shi)用SLA電(dian)池的場(chang)合, 應該使(shi)(shi)用先0.2C恒流, 再2.45V/單元(yuan)恒壓, 電(dian)池充(chong)好后即時進入2.27V/單元(yuan)恒壓的"三段式"充(chong)電(dian)方法(fa). 整(zheng)個(ge)充(chong)電(dian)時間約為8到10小時.

     NICD電(dian)池允許有一定電(dian)流(liu)(liu)的(de)過(guo)充, 因此選用0.1C電(dian)流(liu)(liu)的(de)簡單恒流(liu)(liu)源充電(dian)器可謂(wei)經濟(ji)實惠. NIMH電(dian)池(chi)對過充電(dian)較為敏(min)感(gan), 即使(shi)用0.1C的電(dian)流, 如(ru)果充電(dian)超過14個小(xiao)時(shi)或對已充好的電(dian)池(chi)再繼續充幾(ji)個(ge)小時, 對電(dian)(dian)(dian)池的壽命都有較大損(sun)害. 電(dian)(dian)(dian)池充好(hao)時應及(ji)時關斷電(dian)(dian)(dian)流或將充電(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)流降低到0.02C以下是(shi)非常重要的, 即使對0.1C的夜間慢充(chong)型NIMH充(chong)電器也是如此.

     最大充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流達到2C左右的智能型快速(su)充電(dian)(dian)器已(yi)經有很(hen)多成功案例(li). 這類充電(dian)(dian)器一般(ban)都必須(xu)在充電(dian)(dian)進程的各階段隨時(shi)監(jian)測電(dian)池電(dian)壓、溫度等參(can)數(shu),當電(dian)池快(kuai)要充(chong)滿電(dian)時(shi)自動降(jiang)低充(chong)電(dian)電(dian)流倍率,這樣(yang)可(ke)以將電(dian)池過(guo)(guo)充電引起(qi)的(de)過(guo)(guo)溫過(guo)(guo)壓風險降(jiang)到最低。

     NICD和NIMH兩(liang)類電(dian)(dian)(dian)(dian)池的(de)充電(dian)(dian)(dian)(dian)特性非(fei)常相似(si),只是NIMH電(dian)(dian)(dian)(dian)池在充電(dian)(dian)(dian)(dian)過程中(zhong)發熱更多一些、峰值電(dian)(dian)(dian)(dian)壓更不明顯一些(xie)。這兩類電(dian)池在快速充電(dian)時都采用下面幾種條件之(zhi)一來作(zuo)為快充電(dian)終止的條件:包括電(dian)壓上升斜率(dV/dt)、電(dian)壓負增長(chang)(-dV)和(he)電(dian)池(chi)溫(wen)度上(shang)升(sheng)斜率(dT/dt)。還有三個條件是設置為異常保護條件下(xia)進行動作的:最高(gao)電(dian)池溫度(du)、最高(gao)電(dian)池電(dian)壓和(he)充電(dian)器內(nei)置定時器。要實現這些監(jian)測和(he)智能切(qie)換(huan)動(dong)作,肯定要帶(dai)來充

電(dian)器成(cheng)本上(shang)升,但是如果沒有這些措施,電(dian)池(chi)將(jiang)面臨著容量(liang)下降(jiang)(jiang)、循環壽(shou)命降(jiang)(jiang)低(di)甚至(zhi)漏液(ye)爆(bao)炸等安全(quan)隱患。.

     LI-ION和SLA電(dian)池(chi)的(de)充電(dian)方式(shi)較為相似,都要求先恒(heng)(heng)流(liu)再恒(heng)(heng)壓,區別是鋰離子電(dian)池(chi)對充電(dian)恒(heng)(heng)壓階段的(de)電(dian)壓精度要求較(jiao)高(<1%)。由于鋰電池(chi)的安全性是一個致(zhi)命的隱患(huan),因此要求在充電結(jie)束控制和(he)保(bao)護方面要特別小心。對于不同的(de)應(ying)(ying)用場合,鋰離子電池包都會內(nei)置有相應(ying)(ying)的(de)充放電保護電路, 以便(bian)更安全的(de)保護電池不會發生電池(chi)安(an)全事故(gu)。.

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