各種充電電池和充電器基本知識(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越高. 目前常用的有四大類, 鎳鎘電池和鉛酸免維護(hù)電池(簡(jiǎn)稱SLA)這兩類在上世紀(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)這兩大類是近十年才大量商業(yè)化使用. 這四大類電池各有所長(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)304060100

循環(huán)壽命(次)300800500800

工作溫度 (°C)0~350~450~400~50

最大充電電流(A)0.25C2C1C1C

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 hoursC/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)過充電池, 也有利于穩(wěn)定設(shè)備電壓. 對(duì)于要經(jīng)常離線充放電使用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)過充電較為敏感, 即使用0.1C的電流, 如果充電超過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)電池快要充滿電時(shí)自動(dòng)降低充電電流倍率，這樣可以將電池 過充電引起的過溫過壓風(fēng)險(xiǎn)降到最低。

NICD和NIMH兩類電池的充電特性非常相似，只是NIMH電池在充電過程中發(fā)熱更多一些、峰值電壓更不 明顯一些。這兩類電池在快速充電時(shí)都采用下面幾種條件之一來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，肯定要帶來充 電器成本上升，但是如果沒有這些措施，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。