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充電電池常識(shí)匯總

來(lái)源:  發(fā)布時(shí)間:2017-11-10

充電電池常識(shí)匯總  

 

  • 1.常用的電池類別及標(biāo)稱電壓有: 

 

    磷酸鐵鋰(LiFePO4):3.2V                          鋰離子/鋰聚合物(Li-ion/Lipo):3.7V   
    錳酸鋰(Li2MnO4):3.7V                            三元材料(Ternary Material):3.2V 
    堿性碳性柱式(LR/R_P):1.5V                      堿性扣式(AG):1.5V   
    鋰錳扣式柱式(CR) :3.0V                            鋰亞硫酰氯(ER) :3.6V  

     術(shù)語(yǔ)解?。?/span>標(biāo)稱電壓  --  兩極間的電位差稱為電池的電壓。主要有標(biāo)稱(額定)電壓、開路電壓、充電終止(截止)電壓和放電終止(截止)電壓、實(shí)際電壓等。電池剛出廠時(shí),正負(fù)極之間的電勢(shì)差稱為電池的標(biāo)稱電壓。標(biāo)稱電壓由極板材料的電極電位和內(nèi)部電解液的濃度決定。當(dāng)環(huán)境溫度、使用時(shí)間和工作狀態(tài)變化時(shí),單元電池的輸出電壓略有變化,此外,電池的輸出電壓與電池的剩余電量也有一定關(guān)系。

 

  • 2.常用的電池類別及充滿截止電壓有: 

    鎳鎘電池的充電終止電壓為1.75~1.8V;          

    鋰離子電池的充電終止電壓為4.25V;      

    鎳氫電池的充電終止電壓為1.5V;               

    鋰聚合物電池的充電終止電壓4.25V; 

    術(shù)語(yǔ)解?。?/span>截止電壓 ---  電池剛充滿電后的電壓稱為截止電壓;電池充足電時(shí),極板上的活性物質(zhì)已達(dá)到飽和狀態(tài),再繼續(xù)充電,電池的電壓也不會(huì)上升,此時(shí)實(shí)際測(cè)得的電池電壓稱為截止電壓或充電終止電壓。

 

 二.電流:蓄電池的充電電流通常用充電速率C表示,C為蓄電池的標(biāo)稱(額定)容量。例如,用2A電流對(duì)1Ah電池充電,充電速率就是2C;同樣地,用2A電流對(duì)500mAh電池充電,充電速率就是4C。
  
    三.容量: 電池充足電后,在一定放電條件下,放至規(guī)定的終止電壓時(shí),電池放出的總?cè)萘糠Q為電池的標(biāo)稱(額定)容量。電池的容量通常用Ah(安時(shí))表示,1Ah就是能在1A的電流下放電1小時(shí)。單元電池內(nèi)活性物質(zhì)的數(shù)量決定單元電池含有的電荷量,而活性物質(zhì)的含量則由電池使用的材料和體積決定,通常電池體積越大,容量越高。 
  
    四.內(nèi)阻:電池的內(nèi)阻決定于極板的電阻和離子流的阻抗。在充放電過(guò)程中,極板的電阻是不變的,但是,離子流的阻抗將隨電解液濃度的變化和帶電離子的增減而變化。

五.分類:  
     1.按外觀:分為園柱型、方型、紐扣型、異型、組合型等。 
     2.按使用次數(shù):分為一次電池(不能重復(fù)使用,如干電池等),二次電池(可以多次充電循環(huán)使用,如鎳氫鋰離子等)。 
     3.按材料:分為鎳鎘鎳氫、鋰離子鋰聚合物、堿性碳性、鋰亞硫酰氯、氧化銀、鉛酸電池等。 
  
      六.記憶效應(yīng):鎳氫鎳鎘電池在使用過(guò)程中,如果電量沒(méi)有全部放完就開始充電,下次再放電時(shí),就不能放出全部電量。比如,鎳鎘電池只放出80%的電量后就開始充電,充足電后,該電池也只能放出80%的電量,這種現(xiàn)象稱為鎳氫鎳鎘電池的記憶效應(yīng)。記憶效應(yīng)可用多次的過(guò)放電來(lái)消除。 
  
      七.串聯(lián)/并聯(lián): 當(dāng)電池組串聯(lián)時(shí),電壓疊加,容量不變;當(dāng)電池組并聯(lián)時(shí),容量疊加,電壓不變。 
  
      八.充電過(guò)程與充電方法:電池的充電過(guò)程通??煞譃轭A(yù)充電、快速充電、補(bǔ)足充電、涓流充電四個(gè)階段。 
  
       對(duì)長(zhǎng)期不用的或新電池充電時(shí),一開始就采用快速充電,會(huì)影響電池的壽命。因此,這種電池應(yīng)先用小電流充電,使其滿足一定的充電條件,這個(gè)階段稱為預(yù)充電。 
  
       快速充電就是用大電流充電,迅速恢復(fù)電池電能??焖俪潆娝俾室话阍?C以上,快速充時(shí)間由電池容量和充電速率決定。 
  
       為了避免過(guò)充電,一些充電器采用小電流充電。鎳氫鎳鎘電池正常充電時(shí),可以接受C/10或更低的充電速率,這樣充電時(shí)間要10小時(shí)以上。采用小電流充電,電池內(nèi)不會(huì)產(chǎn)生過(guò)多的氣體,電池溫度也不會(huì)過(guò)高。只要電池接到充電器上,低速率恒流充電器就能對(duì)電池提供很小的涓流充電電流。電池內(nèi)產(chǎn)生的熱量可以自然散去。  
  
      快速充電分恒流充電和脈沖充電兩種,恒流充電就是以恒定電流對(duì)電流充電,脈沖充電則是首先用脈沖電流對(duì)電池充電,然后讓電池放電,如此循環(huán)。電池脈沖的幅值很大、寬度很窄。通常放電脈沖的幅值為充電脈沖的3倍左右雖然放電脈沖的幅值與電池容量有關(guān),但是,與充電電流幅值的比值保持不變。 
  
      采用某些快速充電止法時(shí),快速充電終止后,電池并未充足電。為了保證充入100%的電量,還應(yīng)加入補(bǔ)足充電過(guò)程。補(bǔ)足充電速率一般不超過(guò)0.3C。在補(bǔ)足充電過(guò)程中,溫度會(huì)繼續(xù)上升,當(dāng)溫度超過(guò)規(guī)定的極限時(shí),充電器轉(zhuǎn)入涓流充電狀態(tài)。 
  
     存放時(shí),鎳氫鎳鎘電池的電量將按C/30到C/50的放電速率減小,為了補(bǔ)償電池因自放電而損失的電量,補(bǔ)足充電結(jié)束后,充電器應(yīng)自動(dòng)轉(zhuǎn)入涓流電過(guò)程,涓流充電也稱為維護(hù)充電。根據(jù)電池的自放電特性,涓流充電速率一般都很低。只要電池接在充電器上并且充電器接通電源,在維護(hù)充電狀態(tài)下,充電器將以某一充電速率給電池補(bǔ)充電荷,這樣可使電池總處于充足電狀態(tài)。 
  
     九.鎳氫鎳鎘快速充電終止控制方法: 從鎳氫鎳鎘電池快速充電特性可以看出,充足電后,電池電壓開始下降,電池的溫度和內(nèi)部壓力迅速上升,為了保證電池充足電又不過(guò)充電,經(jīng)常采用定時(shí)控制、電壓控制和溫度控制等多種方法: 
     (1)定時(shí)控制: 
             采用1.25C充電速率時(shí),電池1h可充足;采用2.5C充電速率時(shí),30min可充足。因此,根據(jù)電池的容量和充電電流, 很容易確定所需的充電時(shí)間。這種控制方法最簡(jiǎn)單,但是由于電池的起始充電狀態(tài)不完全相同,有的電池充不足,有的電池過(guò)充電,因此,只有充電速率小于0.3C時(shí),才允許采用這種方法。 
  
     (2)電壓控制: 
            在電壓控制法中,最容易檢測(cè)的是電池的最高電壓。常用的電壓控制法有: 
  
            最高電壓(Vmax) 從充電特性曲線可以看出,電池電壓達(dá)到最大值時(shí),電池即充足電。充電過(guò)程中,當(dāng)電池電壓達(dá)到規(guī)定值后,應(yīng)立即停止快速充電。這種控制方法的缺點(diǎn)是:電池充足電的最高電壓隨環(huán)境溫度、充電速率而變,而且電池組中各單體電池的最高充電壓也有差別,因此采用這種方法不可能非常準(zhǔn)確地判斷電池已足充電。 
  
            電壓負(fù)增量(-ΔV) 由于電池電壓的負(fù)增量與電池組的絕對(duì)電壓無(wú)關(guān),而且不受環(huán)境溫度和充電速率等因素影響,因此可以比較準(zhǔn)確地判斷電池已充足電。這種控制方法的缺點(diǎn)是:電池電壓出現(xiàn)負(fù)增量后,電池已經(jīng)過(guò)充電,因此電池的溫度較高。此外鎳氫電池充足電后,電池電壓要經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間,才出現(xiàn)負(fù)增量,過(guò)充電較嚴(yán)重。因此,這種控制方法主要適用于鎳鎘電池。 
  
            電壓零增量(0ΔV) 鎳氫電池充電器中,為了避免等待出現(xiàn)電壓負(fù)增量的時(shí)間過(guò)久而損壞電池,通常采用0ΔV控制法。這種方法的缺點(diǎn)是:充足電以前,電池電壓在某一段時(shí)間內(nèi)可能變化很小,從而造成過(guò)早地停止快速充電。為此,目前大多數(shù)鎳氫電池快速充電器都采用高靈敏-0ΔV檢測(cè),當(dāng)電池電壓略有降低時(shí),立即停止快速充電。 
  
     (3)溫度控制:  
           為了避免損壞電池,電池溫度過(guò)低時(shí)不能開始快速充電,電池溫度上升到規(guī)定數(shù)值后,必須立即停止快速充電。 
           常用的溫度控制方法有: 
  
           最高溫度(Tmax):充電過(guò)程中,通常當(dāng)電池溫度達(dá)到45℃時(shí),應(yīng)立即停止快速充電。電池的溫度可通過(guò)與電池裝在一起的熱敏電阻來(lái)檢測(cè)。這種方法的缺點(diǎn)是熱敏電阻的響應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng),溫度檢測(cè)有一定滯后,同時(shí),電池的最高工作溫度與環(huán)境溫度有關(guān)。當(dāng)環(huán)境溫度過(guò)低時(shí),充足電后,電池的溫度也達(dá)不到45℃。  
  
           溫升(ΔT):為了消除環(huán)境影響,可采用溫升控制法。當(dāng)電池的溫升達(dá)到規(guī)定值后,立即停止快速充電。為了實(shí)現(xiàn)溫升控制,必須用兩只熱敏電阻,分別檢測(cè)電池溫度和環(huán)境溫度。 
  
           溫度變化率(ΔT/Δt): 鎳氫和鎳鎘電池充足電后,電池溫度迅速上升,而且上升速率ΔT/Δt基本相同,當(dāng)電池溫度每分鐘上升1℃時(shí),應(yīng)當(dāng)立即終止快速充電,為了提高檢測(cè)精度應(yīng)設(shè)法減小熱敏電阻非線性的影響。 
  
           最低溫度(Tmin) 當(dāng)電池溫度低于10℃時(shí),采用大電流快速充電,會(huì)影響電池的壽命。在這種情況下,充電器應(yīng)自動(dòng)轉(zhuǎn)入涓流充電,待電池的溫度上升到10℃后,再轉(zhuǎn)入快速充電。 
  
     (4)綜合控制: 
           上述各種控制方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。為了保證在任何情況下,均能準(zhǔn)確可靠地控制電池的充電狀態(tài),目前鎳氫鎳鎘快速充電器中通常采用包括定時(shí)控制、電壓控制和溫度控制的綜合控制法。 
  
     十.鋰離子/鋰聚合物電池充電方法: 
         目前鋰電池充電主要是限壓限流法,初期恒流(CC)充電,電池接受能力最強(qiáng),隨著充電過(guò)程不斷進(jìn)行,極化作用加強(qiáng),溫升加劇,電壓上升,當(dāng)荷電達(dá)到約70~80%時(shí),電壓達(dá)到最高充電限制電壓,轉(zhuǎn)入恒壓(CV)充電階段。在恒壓階段,有稱涓流充電,大約花費(fèi)30%的時(shí)間充入10%的電量,電流強(qiáng)度減小,溫升不再增加。 
  
          這種過(guò)程考慮電池組總電壓或平均電壓控制,其實(shí)總有單體電壓較高者,相對(duì)組內(nèi)其它電池已經(jīng)進(jìn)入過(guò)充電階段。同理,在放電時(shí),在組內(nèi)就有過(guò)放電電池,過(guò)充過(guò)放對(duì)電池的損害都是致命的,不同之處僅在于過(guò)充產(chǎn)生大量氣體、易自燃和爆炸、表象劇烈;過(guò)放外觀變化和緩、但失效速度卻極快,在正常使用中都應(yīng)嚴(yán)格避免出現(xiàn)。 
  
         對(duì)此,就有一種稱為并聯(lián)控制、均衡管理的新的鋰電充電方法,能夠?qū)γ恳还?jié)電蕊單獨(dú)進(jìn)行充放電管理,均衡控制, 這種動(dòng)態(tài)均衡集中了放電均衡與充電均衡兩種均衡的優(yōu)點(diǎn),盡管單體電蕊之間初始容量、電壓、內(nèi)阻等有差異,在工作中卻能保證相對(duì)的充放電強(qiáng)度和深度的一致性,漸進(jìn)達(dá)到共同的壽命終點(diǎn)。這種方法對(duì)大電流放電特別適用。 
  
          因此,在給鋰電池充電時(shí),一定要使用專用的鋰電充電器,特別是要注意與所使用的電蕊的參數(shù)要配套,要一致,當(dāng)鋰電池組合使用時(shí),一定要給電池組加PCB保護(hù)板,才可能避免電蕊豉包,漏液,甚至起火,爆炸,盡可能長(zhǎng)地延長(zhǎng)電池的使用壽命,不過(guò)充不過(guò)放,增加電池的循環(huán)使用次數(shù)。  

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