各種電池充電特性以及特點(diǎn)和充電器基本知識(shí)
日益發(fā)達(dá)的便攜式電子產(chǎn)品對(duì)可充電電池的容量和循環(huán)壽命等性能要求越來(lái)越高.不同種類(lèi)的電池充電特性也有不同,其匹配的充電器也不同,目前常用的有四大類(lèi), 鎳鎘電池和鉛酸免維護(hù)電池(簡(jiǎn)稱(chēng)SLA)這兩類(lèi)在上世紀(jì)六十年代已經(jīng)普遍推廣, 鎳氫電池和鋰離子電池 (含鋰聚合物電池)這兩大類(lèi)是近十年才大量商業(yè)化使用. 這四大類(lèi)電池各有所長(zhǎng), 下表給出了一個(gè)基本參 考, 不同電池生產(chǎn)廠家的具體數(shù)值可能有較大差別, 使用時(shí)咨詢(xún)生產(chǎn)廠家, 表中的數(shù)據(jù)僅供比較參考使用 (表中C為電池的標(biāo)稱(chēng)容量, 單位為AH(安時(shí)), A表示充電恒流電流.)
| 比較項(xiàng)目 | 鉛酸免維護(hù)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(huán)壽命(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 | 恒流 | 恒流后恒壓 |
| 充電時(shí)間 (小時(shí)) | C/A + 2 hours | C/A + 20% | C/A + 20% | C/A × 2 |
人們當(dāng)然希望充電器能在短時(shí)間內(nèi)充電完成, 但是由于電流大且控制難, 這在成本和技術(shù)方面都有一定 程度的代價(jià)付出. 如果使用條件允許, 選用10~14個(gè)小時(shí)左右充電結(jié)束的夜晚慢充型充電器會(huì)有價(jià)格低,體積 小巧等優(yōu)點(diǎn).
對(duì)于在線(xiàn)并連使用的SLA電池, 充電方式建議選用2.27V/單元(對(duì)應(yīng)12V電池為13.7V)恒壓充電, 這種方案既不會(huì)過(guò)充電池, 也有利于穩(wěn)定設(shè)備電壓. 對(duì)于要經(jīng)常離線(xiàn)充放電使用SLA電池的場(chǎng)合, 應(yīng)該使用先0.2C 恒流, 再2.45V/單元恒壓, 電池充好后即時(shí)進(jìn)入2.27V/單元恒壓的"三段式"充電方法. 整個(gè)充電時(shí)間約為8 到10小時(shí).
NICD電池允許有一定電流的過(guò)充, 因此選用0.1C電流的簡(jiǎn)單恒流源充電器可謂經(jīng)濟(jì)實(shí)惠.
NIMH電池對(duì)過(guò)充電較為敏感, 即使用0.1C的電流, 如果充電超過(guò)14個(gè)小時(shí)或?qū)σ殉浜玫碾姵卦倮^續(xù)充 幾個(gè)小時(shí), 對(duì)電池的壽命都有較大損害. 電池充好時(shí)應(yīng)及時(shí)關(guān)斷電流或?qū)⒊潆婋娏鹘档偷?.02C以下是非常 重要的, 即使對(duì)0.1C的夜間慢充型NIMH充電器也是如此.
最大充電電流達(dá)到2C左右的智能型快速充電器已經(jīng)有很多成功案例. 這類(lèi)充電器一般都必須在充電進(jìn) 程的各階段隨時(shí)監(jiān)測(cè)電池電壓、溫度等參數(shù)，當(dāng)電池快要充滿(mǎn)電時(shí)自動(dòng)降低充電電流倍率，這樣可以將電池 過(guò)充電引起的過(guò)溫過(guò)壓風(fēng)險(xiǎn)降到最低。
NICD和NIMH兩類(lèi)電池的充電特性非常相似，只是NIMH電池在充電過(guò)程中發(fā)熱更多一些、峰值電壓更不 明顯一些。這兩類(lèi)電池在快速充電時(shí)都采用下面幾種條件之一來(lái)作為快充電終止的條件：包括電壓上升斜率（dV/dt)、電壓負(fù)增長(zhǎng)（-dV)和電池溫度上升斜率（dT/dt)。還有三個(gè)條件是設(shè)置為異常保護(hù)條件下進(jìn)行動(dòng) 作的：最高電池溫度、最高電池電壓和充電器內(nèi)置定時(shí)器。要實(shí)現(xiàn)這些監(jiān)測(cè)和智能切換動(dòng)作，肯定要帶來(lái)充 電器成本上升，但是如果沒(méi)有這些措施，電池將面臨著容量下降、循環(huán)壽命降低甚至漏液爆炸等安全隱患。.
LI-ION和SLA電池的充電方式較為相似，都要求先恒流再恒壓，區(qū)別是鋰離子電池對(duì)充電恒壓階段的電壓精度要求較高（<1%)。由于鋰電池的安全性是一個(gè)致命的隱患，因此要求在充電結(jié)束控制和保護(hù)方面要特 別小心。對(duì)于不同的應(yīng)用場(chǎng)合，鋰離子電池包都會(huì)內(nèi)置有相應(yīng)的充放電保護(hù)電路, 以便更安全的保護(hù)電池不發(fā)生以外.
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