鎳氫電池充電方法和注意事項
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(nèi)部壓力將迅速上升。內(nèi)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(nèi)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,一般采用定時控制,電壓控制和溫度控制等多種方法。
第一階段
當(dāng)恒定電流剛充入放完電的鎳氫電池時,由于電池內(nèi)阻產(chǎn)生壓降,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(xù)上升。在這個范圍內(nèi)(AB之間),電化學(xué)反應(yīng)以一定的速率產(chǎn)生氧氣,同時氧氣也以同樣的速率與氫氣化合,因此,電池內(nèi)部的溫度和氣體壓力都很低。
第二階段
經(jīng)過一定時間后,電解液中開始產(chǎn)生氣泡,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(nèi)阻抗增加,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(zhuǎn)換為電池的貯能,而是在正極板上產(chǎn)生氧氣。氧氣是由于電解液電解而產(chǎn)生的。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(yīng)式為40H-→O21+2H0+4e-
雖然電解液產(chǎn)生的氧氣能很快在負(fù)極板表面的電解液中復(fù)合,但是電池的溫度仍顯著升高。此外由于充電電流用來產(chǎn)生氧氣,所以電池內(nèi)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(nèi)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(xiàn)峰值。
鎳氫電池充電過程
電池的充電過程通??煞譃轭A(yù)充電、快速充電、補(bǔ)足充電、涓流充電四個階段。
預(yù)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(yīng)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(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,快速充時間由電池容量和充電速率決定。
鎳氫電池電池充電過程
補(bǔ)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(yīng)加入補(bǔ)足充電過程。補(bǔ)足充電速率一般不超過0.3C。
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)。
充電終制方法
定時控制
根據(jù)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(tài)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(dá)到最大值時,電池即充足電。充電過程中,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(-AV):由于電池電壓的負(fù)增量與電池組的絕對電壓無關(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是:電池電壓出現(xiàn)負(fù)增量后,電池已經(jīng)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(jīng)過較長時間,才出現(xiàn)負(fù)增量,過充電較嚴(yán)重。
電壓零增量(0AV):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(nèi)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(shù)鎳氫電池快速充電器都采用高靈敏-0AV檢測,當(dāng)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(dāng)電池溫度達(dá)到45℃時,應(yīng)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(yīng)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(huán)境溫度有關(guān)。當(dāng)環(huán)境溫度過低時,充足電后,電池的溫度也達(dá)不到45℃。
溫升(AT):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。為了實現(xiàn)溫升控制,必須用兩只熱敏電阻,分別檢測電池溫度和環(huán)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(dāng)電池溫度每分鐘上升1℃時,應(yīng)當(dāng)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(yīng)當(dāng)說明,由于熱敏電阻的阻值與溫度關(guān)系是非線性的,因此,為了提高檢測精度應(yīng)設(shè)法減小熱敏電阻非線性的影響。