鎳氫電池充電方法和注意事項
鎳氫電池充足電後,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,爲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
当恒定电流刚充入放完电的鎳氫電池时,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。
第二階段
經過一定時間後,電解液中開始産生氣泡,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
充足電後,充入電池的電流不是轉換爲電池的貯能,而是在正極板上産生氧氣。氧氣是由于電解液電解而産生的。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,反應式爲40H-→O21+2H0+4e-
雖然電解液産生的氧氣能很快在負極板表面的電解液中複合,但是電池的溫度仍顯著升高。此外由于充電電流用來産生氧氣,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。
鎳氫電池充电过程
電池的充電過程通常可分爲預充電、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,這個階段稱爲預充電。
快速充電:就是用大電流充電,迅速恢複電池電能。快速充電速率一般在1C以上,快速充時間由電池容量和充電速率決定。
鎳氫電池电池充电过程
補足充電:采用某些快速充電止法時,快速充電終止後,電池並未充足電。爲了保證充入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:也稱爲維護充電。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並且充電器接通電源,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
定時控制
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後,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准確地判斷電池已足充電。
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。此外鎳氫電池充足电后,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):鎳氫電池充电器中,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,目前大多数鎳氫電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。
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,溫度檢測有一定滯後,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,充足電後,電池的溫度也達不到45℃。
溫升(AT):爲了消除環境影響,可采用溫升控制法。當電池的溫升達到規定值後,立即停止快速充電。爲了實現溫升控制,必須用兩只熱敏電阻,分別檢測電池溫度和環境溫度。
温度变化率(AT/At):鎳氫電池充足电后,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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