电池充电器原理
如,对于额定为1安时(Ah)的电池,C/10的放电电流等于1Ah/10 = 100mA。电池的额定容量(Ah或mAh)是电池在特定的条件下完全放电所能储存(产生)的电能。因此,电池的总能量等于容量乘以电池电压,单位为瓦时。
电池性能的测试
电池的化学成分和设计共同限制了输出电流。若没有实际因素限制性能,电池瞬时可以输出无穷大电流。限制电池输出电流的主要因素是基本化学反应速率、电池设计,以及进行化学反应的区域。某些电池本身具有产生大电流的能力。如镍镉电池短路电流可大到足以融化金属和引起火灾。其它一些电池只能产生弱电流。电池中所有化学和机械总效应可用一个数学因数表示,即等效内阻。降低内阻可获得更大电流。
没有电池能永久储存能量。电池不可避免要进行化学反应并缓慢退化,导致储存电量减少。电池容量与重量(或体积)之比称为电池的能量密度。高能量密度意味着在给定体积和重量的电池中可存储更多能量。
下表给出了个人电脑和蜂窝电话中可充电电池的主要化学成分,以及其额定电压和能量密度(以瓦时每千克,或Wh/Kg表示)。
表1. 常用可充电电池化学成分的能量密度 CELL TYPENOMINAL
表1. 常用可充电电池化学成分的能量密度
CELL TYPE | NOMINAL VOLTAGE (V) |
STORAGE DENSITY (Wh/kg) |
Lead acid | 2.1 | 30 |
Nickel cadmium (NiCd) | 1.2 | 40 to 60 |
Nickel metal hydride (NiMH) | 1.2 | 60 to 80 |
Circular lithium ion (Li+) | 3.6 | 90 to 100 |
Prismatic lithium ion | 3.6 | 100 to 110 |
Polymer lithium ion | 3.6 | 130 to 150 |
表2. 常用可充电电池化学成分的特性
Attribute | Nickel Cadmium | Nickel Metal Hydride | Lithium Ion |
Energy density | Low | Medium | High |
Energy storage | Low | Medium | Medium |
Cycle life | High | High | High |
Cost | Low | Medium | High |
Safety | High | High | Medium |
Environment | Low | Medium | Medium |
若一次和二次电池都能达到同样目的,为什么不总是选择二次电池呢?原因是二次电池有以下缺点:
实际中,所有二次电池能量都会因自放电较快的损失
二次电池使用前必需充电
电池充电
一个新的可充电电池或电池组(一个电池组中有几个电池)不能保证已充满电。事实上它们很可能已被完全放电。因此,首先要根据制造商提供的、与化学成分相关的指南,对电池/电池组充电。
每次充电要根据电池化学成分按顺序施加电压和电流。因此,充电器和充电算法需满足不同电池化学成分的不同要求。电池充电常用术语包括:用于NiCd和NiMH电池的恒流(CC),和用于锂离子和锂聚合物电池的恒流/恒压(CC/CV) (图1至6)。
图1. 半恒流充电,主要应用于剃须刀,数字无绳电话和玩具
图2. 定时器控制充电,主要应用于笔记本,数据终端,无线设备和蜂窝电话
图3. -DV终止充电方式,主要应用于笔记本,数据终端,摄录像机,无线设备和蜂窝电话
图4. -dT/dt终止充电方式,应用于电源设备和电动工具
图5. 涓流充电,主要应用于应急灯,导引灯和存储器备份
表3. 充电方式
Chemistry | Charging Method | Feature | No. of Terminals | Charge Time(hours) | Charge Current (CmA) | Trickle Current(CmA) | Charge Level at End of Charge (%) | Figure Reference |
Nickel Based (NiCl and NiMH) | Semi-constant current charging | Most typical system; simple and low cost | 2 | 15 | 0,1 | ---- | ---- | 1 |
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