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充電器和充電電池基礎知識

日(ri)益發達的便攜式電(dian)子產品對可(ke)充電(dian)電(dian)池的容量(liang)和循(xun)環壽命等性能要求越來越高(gao). 目前(qian)常用的有(you)四大類(lei), 鎳鎘電(dian)池和(he)鉛酸免維護電(dian)池(簡稱SLA)這(zhe)兩類(lei)在(zai)上世(shi)紀(ji)六十年(nian)代已經(jing)普(pu)遍推(tui)廣, 鎳氫電(dian)池和(he)鋰離子電(dian)池 (含鋰聚(ju)合 物電池)這(zhe)兩大類是近十年才大量(liang)商(shang)業化使用. 這(zhe)四大類電池各有所(suo)長, 下表給出了一個基本(ben)參 考(kao),不同電池(chi)生產廠家的具體數(shu)值可能有較大差別(bie), 使(shi)用時咨詢生產廠家, 表(biao)中的數(shu)據僅供比(bi)較參(can)考(kao)使(shi)用

(下(xia)表中C為(wei)電(dian)池的標稱容量, 單位為(wei)AH(安時), A表示充電(dian)恒流電(dian)流.)

 

 

比較項目(mu)

鉛酸免維護電池

鎳鎘電池(NICD)

鎳(nie)氫電池(NIMH)

鋰離子電池(LI-ION)

能量密度(du)(Wh/kg)

30

40

60

100

循環(huan)壽(shou)命(次)

300

800

500

800

工作溫度 (°C)

0~35

0~45

0~40

0~50

最大充電電流(A)

0.25C

2C

1C

1C

充電方式

恒流后恒壓

恒流(liu)

恒流

恒流后恒壓

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(xi)望充電器(qi)能在(zai)(zai)短(duan)時(shi)間內充電完成, 但(dan)是(shi)由于電流大且控制(zhi)難, 這在(zai)(zai)成本(ben)和技(ji)術(shu)方面都有一定 程(cheng)度的代價付出. 如果使用(yong)條件允許(xu), 選用(yong)10~14個小時左右充電結束的夜晚慢充型充電器會(hui)有價格(ge)低(di),體積小巧等優點.

     對于(yu)在線并(bing)連使用的SLA電池(chi), 充電方(fang)式建議(yi)選用2.27V/單(dan)元(對應12V電池(chi)為(wei)13.7V)恒壓充電, 這種方(fang)案既不(bu)會過(guo)充電(dian)池, 也有(you)利于穩定設備電(dian)壓(ya). 對于要經常離(li)線充放電(dian)使用SLA電(dian)池的場(chang)合, 應該使用先(xian)0.2C恒流, 再2.45V/單元(yuan)恒壓, 電池充(chong)好后即時進入2.27V/單元(yuan)恒壓的"三段(duan)式"充(chong)電方(fang)法. 整個(ge)充(chong)電時間(jian)約為8到10小時.

     NICD電(dian)(dian)池允(yun)許有一(yi)定(ding)電(dian)(dian)流(liu)(liu)的過充(chong), 因此選(xuan)用0.1C電(dian)(dian)流(liu)(liu)的簡(jian)單恒流(liu)(liu)源充(chong)電(dian)(dian)器(qi)可謂經濟(ji)實惠. NIMH電(dian)(dian)(dian)池對過充(chong)電(dian)(dian)(dian)較為敏感(gan), 即使用0.1C的電(dian)(dian)(dian)流, 如果充(chong)電(dian)(dian)(dian)超過14個小時或對已充(chong)好(hao)的電(dian)(dian)(dian)池再繼續充(chong)幾個小時(shi), 對電(dian)池(chi)的壽命都(dou)有較大損害. 電(dian)池(chi)充好時(shi)應(ying)及時(shi)關斷電(dian)流或將(jiang)充電(dian)電(dian)流降低到(dao)0.02C以下是(shi)非常重要的, 即使對0.1C的夜間(jian)慢充型NIMH充電(dian)器也是如此(ci).

     最(zui)大充(chong)電電流(liu)達到(dao)2C左(zuo)右的智能型快(kuai)速充(chong)電器(qi)已(yi)經有很多成(cheng)功案例(li). 這類充(chong)電器(qi)一般都必(bi)須在充(chong)電進(jin)程的各(ge)階段隨時(shi)監測電(dian)(dian)池電(dian)(dian)壓、溫度等參數,當電(dian)(dian)池快(kuai)要充滿電(dian)(dian)時(shi)自動降低充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流倍率,這(zhe)樣可(ke)以(yi)將電(dian)(dian)池過(guo)充電引起(qi)的過(guo)溫過(guo)壓風險降到最低。

     NICD和NIMH兩類電(dian)(dian)池的充電(dian)(dian)特性非常相(xiang)似,只是NIMH電(dian)(dian)池在充電(dian)(dian)過程中發熱更多一些、峰值電(dian)(dian)壓(ya)更不明顯一(yi)些(xie)。這(zhe)兩類電池在(zai)快(kuai)(kuai)速(su)充電時都采用下面幾(ji)種條(tiao)件之一(yi)來作為快(kuai)(kuai)充電終(zhong)止(zhi)的條(tiao)件:包括電壓上升斜率(dV/dt)、電(dian)壓負增長(-dV)和電(dian)池溫度上升(sheng)斜率(dT/dt)。還有三個(ge)條件(jian)是設置(zhi)為異常保護條件(jian)下進行(xing)動作的:最高(gao)(gao)電(dian)(dian)池溫度、最高(gao)(gao)電(dian)(dian)池電(dian)(dian)壓和充電(dian)(dian)器內置定時器。要實現(xian)這些(xie)監測和智能切換動(dong)作,肯(ken)定要帶(dai)來充

電(dian)器成本上升,但是如(ru)果沒(mei)有這些措施,電(dian)池(chi)將(jiang)面臨著(zhu)容量下降、循環壽命降低(di)甚至漏液爆炸等(deng)安全隱患(huan)。.

     LI-ION和SLA電(dian)池的充電(dian)方(fang)式較(jiao)為相似,都要求先(xian)恒(heng)流再恒(heng)壓(ya),區別是鋰離(li)子(zi)電(dian)池對充電(dian)恒(heng)壓(ya)階段的電(dian)壓(ya)精度要求(qiu)較高(<1%)。由(you)于(yu)鋰(li)電池(chi)的安(an)全性是一個致命的隱患,因此要求(qiu)在充(chong)電結束(shu)控制和保護方(fang)面要特別小(xiao)心。對(dui)于不同的應用場合(he),鋰(li)離子電(dian)池包(bao)都會內(nei)置有相應的充放電(dian)保護電(dian)路(lu), 以便更安全的保護電(dian)池不會發生電池安全事故。.

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