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镍氢电池怎么充电及注意事项

2019-06-21

镍氢电池充足电后,如果不及时停止快速充电,电池的温度和内部压力将迅速上升。内部压力过大时,密封电池将打开放气孔,从而使电解液逸散,造成电解液的粘稠性增大,电池的内阻增大,容量下降。因此,为了既保证电池充足电,又不过充电,必须控制充电的终点,一般采用定时控制,电压控制和温度控制等多种方法。

第一阶段

当恒定电流刚充入放完电的镍氢电池时,由于电池内阻产生压降,所以电池电压很快上升(A点)。此后,电池开始接受电荷,电池电压以较低的速率持续上升。在这个范围内(AB之间),电化学反应以一定的速率产生氧气,同时氧气也以同样的速率与氢气化合,因此,电池内部的温度和气体压力都很低。

第二阶段

经过一定时间后,电解液中开始产生气泡,这些气泡聚集在极板表面,使极板的有效面积减小,所以电池的内阻抗增加,电池电压开始较快上升。这是接近充足电的信号。

第三阶段

充足电后,充入电池的电流不是转换为电池的贮能,而是在正极板上产生氧气。氧气是由于电解液电解而产生的。在氢氧化钾和水组成的电解液中,氢氧离子变成氧、水和自由电子,反应式为40H-→O21+2H0+4e-

虽然电解液产生的氧气能很快在负极板表面的电解液中复合,但是电池的温度仍显著升高。此外由于充电电流用来产生氧气,所以电池内的压力也升高。

由于从大量的氢氧离子中很容易分解出氧气,所以电池内的温度急剧上升,这样就使电池电压下降。因此电池电压曲线出现峰值。

镍氢电池充电过程

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。

预充电: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。

镍氢电池电池充电过程

补足充电: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。

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。

充电终制方法

定时控制

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。

电压控制

最高电压(V):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(-AV):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。此外镍氢电池充足电后,电池电压要经过较长时间,才出现负增量,过充电较严重。

电压零增量(0AV):镍氢电池充电器中,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0AV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,目前大多数镍氢电池快速充电器都采用高灵敏-0AV检测,当电池电压略有降低时(一般约为10mV),立即停止快速充电。

温度控制

最高温度(Tm):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(AT):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(AT/At):镍氢电池充足电后,电池温度迅速上升,当电池温度每分钟上升1℃时,应当立即终止快速充电,这种充电控制方法,近年来被普遍采用。应当说明,由于热敏电阻的阻值与温度关系是非线性的,因此,为了提高检测精度应设法减小热敏电阻非线性的影响。

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