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充电电池常识汇总

来源:  发布时间:2017-11-10

充电电池常识汇总  

 

  • 1.常用的电池类别及标称电压有: 

 

    磷酸鐵鋰(LiFePO4):3.2V                          鋰离子/鋰聚合物(Li-ion/Lipo):3.7V   
    錳酸鋰(Li2MnO4):3.7V                            三元材料(Ternary Material):3.2V 
    碱性碳性柱式(LR/R_P):1.5V                      碱性扣式(AG):1.5V   
    锂锰扣式柱式(CR) :3.0V                            锂亚硫酰氯(ER) :3.6V  

     术语解稀:标称电压  --  两极间的电位差称为电池的电压。主要有标称(额定)电压、开路电压、充电终止(截止)电压和放电终止(截止)电压、实际电压等。电池刚出厂时,正负极之间的电势差称为电池的标称电压。标称电压由极板材料的电极电位和内部电解液的浓度决定。当环境温度、使用时间和工作状态变化时,单元电池的输出电压略有变化,此外,电池的输出电压与电池的剩余电量也有一定关系。

 

  • 2.常用的电池类别及充满截止电压有: 

    镍镉电池的充电终止电压为1.75~1.8V;          

    锂离子电池的充电终止电压为4.25V;      

    鎳氫電池的充电终止电压为1.5V;               

    锂聚合物电池的充电终止电压4.25V; 

    术语解稀:截止电压 ---  电池刚充满电后的电压称为截止电压;电池充足电时,极板上的活性物质已达到饱和状态,再继续充电,电池的电压也不会上升,此时实际测得的电池电压称为截止电压或充电终止电压。

 

 二.电流:蓄电池的充电电流通常用充电速率C表示,C为蓄电池的标称(额定)容量。例如,用2A电流对1Ah电池充电,充电速率就是2C;同样地,用2A电流对500mAh电池充电,充电速率就是4C。
  
    三.容量: 电池充足电后,在一定放电条件下,放至规定的终止电压时,电池放出的总容量称为电池的标称(额定)容量。电池的容量通常用Ah(安时)表示,1Ah就是能在1A的电流下放电1小时。单元电池内活性物质的数量决定单元电池含有的电荷量,而活性物质的含量则由电池使用的材料和体积决定,通常电池体积越大,容量越高。 
  
    四.内阻:电池的内阻决定于极板的电阻和离子流的阻抗。在充放电过程中,极板的电阻是不变的,但是,离子流的阻抗将随电解液浓度的变化和带电离子的增减而变化。

五.分类:  
     1.按外观:分为园柱型、方型、纽扣型、异型、组合型等。 
     2.按使用次数:分为一次电池(不能重复使用,如干电池等),二次电池(可以多次充电循环使用,如镍氢锂离子等)。 
     3.按材料:分为镍镉镍氢、锂离子锂聚合物、碱性碳性、锂亚硫酰氯、氧化银、铅酸电池等。 
  
      六.记忆效应:镍氢镍镉电池在使用过程中,如果电量没有全部放完就开始充电,下次再放电时,就不能放出全部电量。比如,镍镉电池只放出80%的电量后就开始充电,充足电后,该电池也只能放出80%的电量,这种现象称为镍氢镍镉电池的记忆效应。记忆效应可用多次的过放电来消除。 
  
      七.串联/并联: 当电池组串联时,电压叠加,容量不变;当电池组并联时,容量叠加,电压不变。 
  
      八.充电过程与充电方法:电池的充电过程通常可分为预充电、快速充电、补足充电、涓流充电四个阶段。 
  
       对长期不用的或新电池充电时,一开始就采用快速充电,会影响电池的寿命。因此,这种电池应先用小电流充电,使其满足一定的充电条件,这个阶段称为预充电。 
  
       快速充电就是用大电流充电,迅速恢复电池电能。快速充电速率一般在1C以上,快速充时间由电池容量和充电速率决定。 
  
       为了避免过充电,一些充电器采用小电流充电。镍氢镍镉电池正常充电时,可以接受C/10或更低的充电速率,这样充电时间要10小时以上。采用小电流充电,电池内不会产生过多的气体,电池温度也不会过高。只要电池接到充电器上,低速率恒流充电器就能对电池提供很小的涓流充电电流。电池内产生的热量可以自然散去。  
  
      快速充电分恒流充电和脉冲充电两种,恒流充电就是以恒定电流对电流充电,脉冲充电则是首先用脉冲电流对电池充电,然后让电池放电,如此循环。电池脉冲的幅值很大、宽度很窄。通常放电脉冲的幅值为充电脉冲的3倍左右虽然放电脉冲的幅值与电池容量有关,但是,与充电电流幅值的比值保持不变。 
  
      采用某些快速充电止法时,快速充电终止后,电池并未充足电。为了保证充入100%的电量,还应加入补足充电过程。补足充电速率一般不超过0.3C。在补足充电过程中,温度会继续上升,当温度超过规定的极限时,充电器转入涓流充电状态。 
  
     存放时,镍氢镍镉电池的电量将按C/30到C/50的放电速率减小,为了补偿电池因自放电而损失的电量,补足充电结束后,充电器应自动转入涓流电过程,涓流充电也称为维护充电。根据电池的自放电特性,涓流充电速率一般都很低。只要电池接在充电器上并且充电器接通电源,在维护充电状态下,充电器将以某一充电速率给电池补充电荷,这样可使电池总处于充足电状态。 
  
     九.镍氢镍镉快速充电终止控制方法: 从镍氢镍镉电池快速充电特性可以看出,充足电后,电池电压开始下降,电池的温度和内部压力迅速上升,为了保证电池充足电又不过充电,经常采用定时控制、电压控制和温度控制等多种方法: 
     (1)定时控制: 
             采用1.25C充电速率时,电池1h可充足;采用2.5C充电速率时,30min可充足。因此,根据电池的容量和充电电流, 很容易确定所需的充电时间。这种控制方法最简单,但是由于电池的起始充电状态不完全相同,有的电池充不足,有的电池过充电,因此,只有充电速率小于0.3C时,才允许采用这种方法。 
  
     (2)电压控制: 
            在电压控制法中,最容易检测的是电池的最高电压。常用的电压控制法有: 
  
            最高电压(Vmax) 从充电特性曲线可以看出,电池电压达到最大值时,电池即充足电。充电过程中,当电池电压达到规定值后,应立即停止快速充电。这种控制方法的缺点是:电池充足电的最高电压随环境温度、充电速率而变,而且电池组中各单体电池的最高充电压也有差别,因此采用这种方法不可能非常准确地判断电池已足充电。 
  
            电压负增量(-ΔV) 由于电池电压的负增量与电池组的绝对电压无关,而且不受环境温度和充电速率等因素影响,因此可以比较准确地判断电池已充足电。这种控制方法的缺点是:电池电压出现负增量后,电池已经过充电,因此电池的温度较高。此外鎳氫電池充足电后,电池电压要经过较长时间,才出现负增量,过充电较严重。因此,这种控制方法主要适用于镍镉电池。 
  
            电压零增量(0ΔV) 鎳氫電池充电器中,为了避免等待出现电压负增量的时间过久而损坏电池,通常采用0ΔV控制法。这种方法的缺点是:充足电以前,电池电压在某一段时间内可能变化很小,从而造成过早地停止快速充电。为此,目前大多数鎳氫電池快速充电器都采用高灵敏-0ΔV检测,当电池电压略有降低时,立即停止快速充电。 
  
     (3)温度控制:  
           为了避免损坏电池,电池温度过低时不能开始快速充电,电池温度上升到规定数值后,必须立即停止快速充电。 
           常用的温度控制方法有: 
  
           最高温度(Tmax):充电过程中,通常当电池温度达到45℃时,应立即停止快速充电。电池的温度可通过与电池装在一起的热敏电阻来检测。这种方法的缺点是热敏电阻的响应时间较长,温度检测有一定滞后,同时,电池的最高工作温度与环境温度有关。当环境温度过低时,充足电后,电池的温度也达不到45℃。  
  
           温升(ΔT):为了消除环境影响,可采用温升控制法。当电池的温升达到规定值后,立即停止快速充电。为了实现温升控制,必须用两只热敏电阻,分别检测电池温度和环境温度。 
  
           温度变化率(ΔT/Δt): 镍氢和镍镉电池充足电后,电池温度迅速上升,而且上升速率ΔT/Δt基本相同,当电池温度每分钟上升1℃时,应当立即终止快速充电,为了提高检测精度应设法减小热敏电阻非线性的影响。 
  
           最低温度(Tmin) 当电池温度低于10℃时,采用大电流快速充电,会影响电池的寿命。在这种情况下,充电器应自动转入涓流充电,待电池的温度上升到10℃后,再转入快速充电。 
  
     (4)综合控制: 
           上述各种控制方法各有优缺点。为了保证在任何情况下,均能准确可靠地控制电池的充电状态,目前镍氢镍镉快速充电器中通常采用包括定时控制、电压控制和温度控制的综合控制法。 
  
     十.锂离子/锂聚合物电池充电方法: 
         目前锂电池充电主要是限压限流法,初期恒流(CC)充电,电池接受能力最强,随着充电过程不断进行,极化作用加强,温升加剧,电压上升,当荷电达到约70~80%时,电压达到最高充电限制电压,转入恒压(CV)充电阶段。在恒压阶段,有称涓流充电,大约花费30%的时间充入10%的电量,电流强度减小,温升不再增加。 
  
          这种过程考虑电池组总电压或平均电压控制,其实总有单体电压较高者,相对组内其它电池已经进入过充电阶段。同理,在放电时,在组内就有过放电电池,过充过放对电池的损害都是致命的,不同之处仅在于过充产生大量气体、易自燃和爆炸、表象剧烈;过放外观变化和缓、但失效速度却极快,在正常使用中都应严格避免出现。 
  
         对此,就有一种称为并联控制、均衡管理的新的锂电充电方法,能够对每一节电蕊单独进行充放电管理,均衡控制, 这种动态均衡集中了放电均衡与充电均衡两种均衡的优点,尽管单体电蕊之间初始容量、电压、内阻等有差异,在工作中却能保证相对的充放电强度和深度的一致性,渐进达到共同的寿命终点。这种方法对大电流放电特别适用。 
  
          因此,在给锂电池充电时,一定要使用专用的锂电充电器,特别是要注意与所使用的电蕊的参数要配套,要一致,当锂电池组合使用时,一定要给电池组加PCB保护板,才可能避免电蕊豉包,漏液,甚至起火,爆炸,尽可能长地延长电池的使用寿命,不过充不过放,增加电池的循环使用次数。