充電器和充電電池基礎知識
日益發達的便攜式電(dian)子產(chan)品對可充電(dian)電(dian)池的容量和(he)循環壽命等性能要求越來越高. 目前(qian)常(chang)用的有(you)四大類, 鎳鎘電池和鉛酸免維護電池(簡稱SLA)這兩(liang)類在上世紀(ji)六十年代(dai)已(yi)經普遍推(tui)廣, 鎳氫電池和鋰(li)離(li)子電池 (含鋰聚合 物電池)這(zhe)兩大(da)類是近十(shi)年才(cai)大(da)量商業(ye)化使(shi)用. 這(zhe)四(si)大(da)類電池各(ge)有所長, 下表給出了一個基本參(can) 考,不同電池生(sheng)產廠家(jia)(jia)的具體(ti)(ti)數值(zhi)可(ke)能有較大(da)差別, 使用時咨詢(xun)生(sheng)產廠家(jia)(jia), 表(biao)中的數據僅供(gong)比較參考使用
(下表(biao)中(zhong)C為電池的標稱容量, 單位(wei)為AH(安時), A表(biao)示充電恒流(liu)電流(liu).)
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比較項目 |
鉛酸免維護(hu)電池 |
鎳鎘電池(NICD) |
鎳氫電池(NIMH) |
鋰離子電池(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(du) (°C) |
0~35 |
0~45 |
0~40 |
0~50 |
最(zui)大充電電流(A) |
0.25C |
2C |
1C |
1C |
充電(dian)方式 |
恒(heng)流后(hou)恒(heng)壓 |
恒流 |
恒流 |
恒(heng)(heng)流后(hou)恒(heng)(heng)壓(ya) |
充電時間 (小時) |
C/A + 2 hours |
C/A + 20% |
C/A + 20% |
C/A × 2 |
人們(men)當(dang)然希(xi)望(wang)充(chong)電器能在(zai)(zai)短時間內充(chong)電完成(cheng), 但(dan)是由于電流大且(qie)控制難, 這在(zai)(zai)成(cheng)本和技術方面(mian)都有(you)一定 程度的代價(jia)付出. 如果使用(yong)條(tiao)件允(yun)許(xu), 選用(yong)10~14個小(xiao)時左右(you)充電結束的夜晚慢充型充電器(qi)會有價(jia)格低(di),體(ti)積小巧等優(you)點.
對于在線并連使用(yong)的(de)SLA電(dian)池, 充電(dian)方式(shi)建議選用(yong)2.27V/單元(對應12V電(dian)池為13.7V)恒(heng)壓充電(dian), 這(zhe)種方案既不會過充電池, 也(ye)有利于(yu)穩(wen)定設備電壓. 對(dui)于(yu)要經常離線充放電使(shi)用SLA電池的(de)場合, 應該使(shi)用先(xian)0.2C恒流, 再2.45V/單(dan)元恒壓, 電(dian)池充好后即時(shi)進入2.27V/單(dan)元恒壓的"三段(duan)式"充電(dian)方法(fa). 整個(ge)充電(dian)時(shi)間約為8到10小時(shi).
NICD電池(chi)允許有一定電流(liu)(liu)的(de)過充(chong)(chong), 因此選用0.1C電流(liu)(liu)的(de)簡單(dan)恒流(liu)(liu)源(yuan)充(chong)(chong)電器(qi)可謂經濟(ji)實惠(hui). NIMH電池(chi)對(dui)過(guo)充電較為敏感, 即使用0.1C的電流, 如果充電超過(guo)14個小時或對(dui)已充好的電池(chi)再(zai)繼續充幾個小時(shi), 對電(dian)池(chi)的壽(shou)命都有較大(da)損(sun)害. 電(dian)池(chi)充(chong)好(hao)時(shi)應及時(shi)關斷(duan)電(dian)流(liu)或將充(chong)電(dian)電(dian)流(liu)降低到0.02C以(yi)下是(shi)非(fei)常重要的, 即使對(dui)0.1C的夜間慢充型(xing)NIMH充電器也(ye)是如此.
最(zui)大充(chong)(chong)電電流(liu)達到2C左右的(de)智能型快速充(chong)(chong)電器(qi)已經有很多成功案例(li). 這類充(chong)(chong)電器(qi)一(yi)般(ban)都必須(xu)在充(chong)(chong)電進(jin)程的各階段(duan)隨時監測(ce)電(dian)池電(dian)壓(ya)、溫度等參數,當電(dian)池快要充滿(man)電(dian)時自(zi)動降低(di)充電(dian)電(dian)流倍率,這樣可以將電(dian)池過充電引起的(de)過溫過壓風險降到(dao)最低。
NICD和NIMH兩(liang)類電(dian)池的充電(dian)特(te)性非常相似,只是NIMH電(dian)池在充電(dian)過程中(zhong)發熱更(geng)多(duo)一些、峰值電(dian)壓更(geng)不明顯一(yi)些。這兩類電(dian)(dian)(dian)池(chi)在快(kuai)速充電(dian)(dian)(dian)時(shi)都采(cai)用下面幾種條(tiao)件之一(yi)來作(zuo)為快(kuai)充電(dian)(dian)(dian)終止的條(tiao)件:包括電(dian)(dian)(dian)壓上升斜率(lv)(dV/dt)、電壓負增(zeng)長(-dV)和電池溫度上升斜率(dT/dt)。還(huan)有三個(ge)條件是設置為異常保護條件下(xia)進行動作(zuo)的(de):最高電池溫度、最高電池電壓和充電器(qi)內(nei)置定時器(qi)。要(yao)實現這些監測和智能切換動作(zuo),肯定要(yao)帶來充
電器(qi)成本(ben)上升(sheng),但是如(ru)果沒有這些措施,電池(chi)將面臨著容量下(xia)降(jiang)(jiang)、循環壽命(ming)降(jiang)(jiang)低甚至漏液爆炸等(deng)安全(quan)隱患。.
LI-ION和(he)SLA電池(chi)的充(chong)電方(fang)式較為相似,都(dou)要求(qiu)先恒(heng)流再恒(heng)壓,區別是(shi)鋰(li)離子(zi)電池(chi)對充(chong)電恒(heng)壓階段的電壓精度要(yao)求較(jiao)高(<1%)。由于鋰(li)電池的安全性是(shi)一個致命的隱患,因此要(yao)求在充電結束控制(zhi)和保護(hu)方面(mian)要(yao)特別小心。對于不同的(de)應用場合,鋰離子(zi)電池(chi)包都會內置(zhi)有相應的(de)充放電保(bao)護電路, 以便更安全的(de)保(bao)護電池(chi)不會發生電池安全事故。.