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鎳氫電池充電方法和注意事項

鉅大LARGE  |  點擊量:47次  |  2020年08月25日  

摘要
鎳氫電池充足電后,如果不及時停止快速充電,電池的溫度和內部壓力將迅速上升。內部壓力過大時,密封電池將打開放氣孔,從而使電解液逸散,造成電解液的粘稠性增大,電池的內阻增大,容量下降。因此,為了既保證電池

鎳氫電池充足電后,假如不及時停止快速充電,電池的溫度和內部壓力將迅速上升。內部壓力過大時,密封電池將打開放氣孔,從而使電解液逸散,造成電解液的粘稠性增大,電池的內阻增大,容量下降。因此,為了既保證電池充足電,又不過充電,必須控制充電的終點,一般采用按時控制,電壓控制和溫度控制等多種方法。


第一階段


當恒定電流剛充入放完電的鎳氫電池時,由于電池內阻出現壓降,所以電池電壓很快上升(A點)。此后,電池開始接受電荷,電池電壓以較低的速率持續上升。在這個范圍內(AB之間),電化學反應以一定的速率出現氧氣,同時氧氣也以同樣的速率與氫氣化合,因此,電池內部的溫度和氣體壓力都很低。


第二階段


經過一按時間后,電解液中開始出現氣泡,這些氣泡聚集在極板表面,使極板的有效面積減小,所以電池的內阻抗新增,電池電壓開始較快上升。這是接近充足電的信號。


第三階段


充足電后,充入電池的電流不是轉換為電池的貯能,而是在正極板上出現氧氣。氧氣是由于電解液電解而出現的。在氫氧化鉀和水組成的電解液中,氫氧離子變成氧、水和自由電子,反應式為40H-→O21+2H0+4e-


雖然電解液出現的氧氣能很快在負極板表面的電解液中復合,但是電池的溫度仍顯著升高。此外由于充電電流用來出現氧氣,所以電池內的壓力也升高。


由于從大量的氫氧離子中很容易分解出氧氣,所以電池內的溫度急劇上升,這樣就使電池電壓下降。因此電池電壓曲線出現峰值。


鎳氫電池充電過程


電池的充電過程通??煞譃轭A充電、快速充電、補足充電、涓流充電四個階段。


預充電:對長期不用的或新電池充電時,一開始就采用快速充電,會影響電池的壽命。因此,這種電池應先用小電流充電,使其滿足一定的充電條件,這個階段稱為預充電。


快速充電:就是用大電流充電,迅速恢復電池電能??焖俪潆娝俾室话阍?C以上,快速充時間由電池容量和充電速率決定。


鎳氫電池電池充電過程


補足充電:采用某些快速充電止法時,快速充電終止后,電池并未充足電。為了保證充入100%的電量,還應加入補足充電過程。補足充電速率一般不超過0.3C。


涓流充電:也稱為維護充電。根據電池的自放電特性,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,在維護充電狀態下,充電器將以某一充電速率給電池補充電荷,這樣可使電池總處于充足電狀態。


充電終制方法


按時控制


根據電池的容量和充電電流,很容易確定所需的充電時間。這種控制方法最簡單,但是由于電池的起始充電狀態不完全相同,有的電池充不足,有的電池過充電,因此,只有充電速率小于0.3C時,才允許采用這種方法。


電壓控制


最高電壓(V):從充電特性曲線可以看出,電池電壓達到最大值時,電池即充足電。充電過程中,當電池電壓達到規定值后,應立即停止快速充電。這種控制方法的缺點是:電池充足電的最高電壓隨環境溫度、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確地判斷電池已足充電。


電壓負增量(-AV):由于電池電壓的負增量與電池組的絕對電壓無關,而且不受環境溫度和充電速率等因素影響,因此可以比較準確地判斷電池已充足電。這種控制方法的缺點是:電池電壓出現負增量后,電池已經過充電,因此電池的溫度較高。此外鎳氫電池充足電后,電池電壓要經過較長時間,才出現負增量,過充電較嚴重。


電壓零增量(0AV):鎳氫電池充電器中,為了防止等待出現電壓負增量的時間過久而損壞電池,通常采用0AV控制法。這種方法的缺點是:充足電以前,電池電壓在某一段時間內可能變化很小,從而造成過早地停止快速充電。為此,目前大多數鎳氫電池快速充電器都采用高靈敏-0AV檢測,當電池電壓略有降低時(一般約為10mV),立即停止快速充電。


溫度控制


最高溫度(Tm):充電過程中,通常當電池溫度達到45℃時,應立即停止快速充電。電池的溫度可通過與電池裝在一起的熱敏電阻來檢測。這種方法的缺點是熱敏電阻的響應時間較長,溫度檢測有一定滯后,同時,電池的最高工作溫度與環境溫度有關。當環境溫度過低時,充足電后,電池的溫度也達不到45℃。


溫升(AT):為了消除環境影響,可采用溫升控制法。當電池的溫升達到規定值后,立即停止快速充電。為了實現溫升控制,必須用兩只熱敏電阻,分別檢測電池溫度和環境溫度。


溫度變化率(AT/At):鎳氫電池充足電后,電池溫度迅速上升,當電池溫度每分鐘上升1℃時,應當立即終止快速充電,這種充電控制方法,近年來被普遍采用。應當說明,由于熱敏電阻的阻值與溫度關系是非線性的,因此,為了提高檢測精度應設法減小熱敏電阻非線性的影響。


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