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充電器和充電電池基礎知識

日益發達的便(bian)攜(xie)式電子(zi)產(chan)品對可充電電池的容量和循環壽命等(deng)性(xing)能要(yao)求越(yue)來越(yue)高(gao). 目(mu)前(qian)常用的有四大類(lei), 鎳(nie)(nie)鎘電(dian)池和(he)(he)鉛(qian)酸免維護電(dian)池(簡稱SLA)這(zhe)兩類(lei)在上世紀六十年代已經普(pu)遍推(tui)廣, 鎳(nie)(nie)氫電(dian)池和(he)(he)鋰離子電(dian)池 (含(han)鋰聚合 物電池)這兩大類是近十年才大量商(shang)業化使用(yong). 這四(si)大類電池各有所(suo)長, 下表給出了一(yi)個基本參 考,不(bu)同電池生產廠家的(de)具體數值(zhi)可能有較大差別, 使用(yong)時咨(zi)詢生產廠家, 表中(zhong)的(de)數據僅供比較參(can)考使用(yong)

(下表(biao)中(zhong)C為(wei)電(dian)池的標稱容量, 單位為(wei)AH(安時(shi)), A表(biao)示充電(dian)恒流電(dian)流.)

 

 

比較項目

鉛酸(suan)免維護電池

鎳鎘電池(chi)(NICD)

鎳氫電池(NIMH)

鋰離子電(dian)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(gong)作(zuo)溫度 (°C)

0~35

0~45

0~40

0~50

最大充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流(A)

0.25C

2C

1C

1C

充電(dian)方(fang)式

恒流(liu)后恒壓(ya)

恒流

恒流

恒(heng)流后恒(heng)壓(ya)

充(chong)電時間 (小時)

C/A + 2 hours

C/A + 20%

C/A + 20%

C/A × 2

     人們當然希(xi)望充(chong)電(dian)器能在短時(shi)間內充(chong)電(dian)完成, 但是由于電(dian)流大(da)且控(kong)制難, 這在成本和(he)技術方面(mian)都有一定 程度(du)的(de)代價(jia)付出. 如果使用條件允許, 選用10~14個小時左(zuo)右充(chong)電結束的(de)夜晚慢充(chong)型充(chong)電器會有(you)價(jia)格低,體積小巧等優點.

     對于在線并連(lian)使(shi)用(yong)的SLA電(dian)池, 充(chong)電(dian)方式(shi)建議選用(yong)2.27V/單元(對應12V電(dian)池為13.7V)恒壓充(chong)電(dian), 這種方案(an)既不會過充電池, 也(ye)有利于穩定(ding)設備電壓. 對于要經(jing)常離線充放電使用SLA電池的場合(he), 應該(gai)使用先0.2C恒流, 再2.45V/單元(yuan)恒壓(ya), 電(dian)池充好后即(ji)時進入2.27V/單元(yuan)恒壓(ya)的"三(san)段式"充電(dian)方法. 整個(ge)充電(dian)時間約為8到10小時.

     NICD電池允許有一定(ding)電流的(de)過充, 因(yin)此選用0.1C電流的(de)簡單恒流源充電器可謂經(jing)濟實惠. NIMH電(dian)池(chi)對過充(chong)電(dian)較為敏感(gan), 即使用0.1C的電(dian)流, 如果充(chong)電(dian)超過14個(ge)小時或對已充(chong)好的電(dian)池(chi)再(zai)繼續充(chong)幾個小(xiao)時(shi), 對電(dian)(dian)池的壽命都有(you)較大損(sun)害(hai). 電(dian)(dian)池充好時(shi)應及(ji)時(shi)關斷(duan)電(dian)(dian)流(liu)或將充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流(liu)降(jiang)低到(dao)0.02C以下是非常重要(yao)的, 即使(shi)對0.1C的夜間慢充型NIMH充電器也是如此.

     最大充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)流達到2C左右的智能型快速充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)器已經有很多成功(gong)案(an)例. 這類充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)器一般都(dou)必須在充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)進(jin)程的各階(jie)段隨時監測電(dian)(dian)池電(dian)(dian)壓(ya)、溫度等參數(shu),當電(dian)(dian)池快要充滿電(dian)(dian)時自(zi)動降低充電(dian)(dian)電(dian)(dian)流倍率,這樣可以將電(dian)(dian)池過充電引起的過溫過壓風險降到最低。

     NICD和NIMH兩類電(dian)池的充電(dian)特性非常(chang)相似,只是(shi)NIMH電(dian)池在充電(dian)過程中發(fa)熱更(geng)(geng)多一些、峰(feng)值(zhi)電(dian)壓(ya)更(geng)(geng)不明顯一(yi)些。這兩(liang)類電池在快(kuai)(kuai)速(su)充(chong)電時(shi)都采用下面幾種條件之一(yi)來作為快(kuai)(kuai)充(chong)電終止的條件:包括電壓上升斜率(dV/dt)、電(dian)壓負增長(-dV)和電(dian)池溫度(du)上升斜率(dT/dt)。還有三個條件(jian)是設置為異常保護條件(jian)下進行動作的:最高(gao)電(dian)池(chi)(chi)溫度、最高(gao)電(dian)池(chi)(chi)電(dian)壓和(he)(he)充電(dian)器(qi)內置定(ding)時器(qi)。要(yao)實(shi)現這些監(jian)測和(he)(he)智能切(qie)換動作,肯定(ding)要(yao)帶來充

電器成本上升,但是(shi)如果沒有(you)這些措施,電池將面臨著容量下降(jiang)、循環壽(shou)命(ming)降(jiang)低甚至漏(lou)液(ye)爆炸(zha)等(deng)安全隱(yin)患。.

     LI-ION和SLA電(dian)池的(de)充電(dian)方(fang)式(shi)較為相似,都要求先恒(heng)流再恒(heng)壓,區別(bie)是鋰離(li)子電(dian)池對(dui)充電(dian)恒(heng)壓階段(duan)的(de)電(dian)壓精度要(yao)求較高(<1%)。由于(yu)鋰電池的安全性是一個致命的隱(yin)患,因此要(yao)求在充電結(jie)束控制和保護(hu)方面要(yao)特別小(xiao)心。對于不同(tong)的應用場合,鋰(li)離(li)子電(dian)池包都會內置有相應的充放電(dian)保護(hu)電(dian)路(lu), 以便更安全的保護(hu)電(dian)池不會發生(sheng)電池(chi)安全(quan)事(shi)故(gu)。.

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