日益發(fā)展的便攜式電子產(chǎn)品對充電池充電池的容量和循環(huán)壽命提出了越來越高的要求。目前,共有四種常用類型,鎳鎘電池和鉛酸免維護(hù)電池(SLA),它們在20世紀(jì)60年代被廣泛推廣,鎳氫電池和鋰離子電池(含鋰聚合物電池)這兩種電池僅在近十年才商業(yè)化。這四種類型的電池各有優(yōu)勢。下表給出了基本參考。不同電池制造商的具體值可能會有很大差異。使用時請咨詢制造商。表中數(shù)據(jù)僅供比較和參考(表中C為電池標(biāo)稱容量,單位為ah(安培小時),a為充電恒流。)
比較項目 | 鉛酸免維護(hù)電池 | 鎳鎘電池(NICD) | 鎳氫電池(NIMH) | 鋰離子電池(L-ION) |
能量密度(Wh/kg) | 30 | 40 | 60 | 100 |
循環(huán)壽命(次) | 300 | 800 | 500 | 800 |
工作溫度(℃) | 0~35 | 0~45 | 0~40 | 0~50 |
最大充電電流(A) | 0.25C | 2C | 1C | 1C |
充電方式 | 恒流后恒壓 | 恒流 | 恒流 | 恒流后恒壓 |
充電時間(小時) | C/A+2hours | C/A+20% | C/A+20% | C/Ax2 |
當(dāng)然,人們希望充電器能在短時間內(nèi)充電,但由于電流大,控制困難,在成本和技術(shù)上都有一定的成本。在使用條件允許的情況下,充電10~14小時后選擇夜間慢速充電充電器,具有價格低、體積小等優(yōu)點。
對于并聯(lián)在線使用的SLA電池,建議使用2.27v/單元(12V電池為13.7v)。此方案不會對蓄電池過度充電,但也有助于穩(wěn)定設(shè)備電壓。對于SLA電池經(jīng)常用于離線充放電的場合,首先使用0.2C恒流,然后使用2.45v/單位恒壓。蓄電池充電后,立即進(jìn)入2.27v/單位恒壓“三段式”充電方式。整個充電時間約為8至10小時
鎳鎘電池允許一定的電流過充,因此選擇一個電流為0.1C的簡單恒流源充電器是經(jīng)濟(jì)的,鎳氫電池對過充電敏感,即使用0.1C的電流。如果充電超過14小時或繼續(xù)充電數(shù)小時,將對蓄電池的使用壽命造成極大的損害。當(dāng)蓄電池充電時,及時切斷電流或?qū)⒊潆婋娏鹘档偷?.02c以下是非常重要的,即使是0.1C夜間慢速充電鎳氫充電器也是如此。
智能快速充電器有許多成功的案例,最大充電電流約為2C。一般來說,此類充電器須在充電過程的所有階段監(jiān)測電池電壓、溫度和其他參數(shù),并在電池即將充滿電時自動降低充電電流率,以將電池過度充電導(dǎo)致的溫度過高和電壓過高風(fēng)險降至最低。
鎳鎘電池和鎳氫電池的充電特性非常相似,只是鎳氫電池在充電過程中產(chǎn)生更多的熱量,峰值電壓不太明顯。兩種類型的電池都采用以下條件之一作為快速充電的終止條件:電壓上升斜率(DV/DT)、負(fù)電壓增長(-DV)和電池溫升斜率(DT/DT)。其他三個條件設(shè)置為在異常保護(hù)條件下運行:最高蓄電池溫度、最大蓄電池電壓和充電器內(nèi)置定時器。為了實現(xiàn)這些監(jiān)控和智能開關(guān)動作,充電器的成本須上升。但是,如果不采取這些措施,電池將面臨容量降低、循環(huán)壽命縮短甚至液體泄漏爆炸隱患等安全問題。
鋰離子電池和SLA電池的充電方法相似,都需要恒流然后恒壓。不同之處在于,鋰離子電池在充電恒壓階段要求高電壓精度(<1%)。<>