镍氢电池充电方法及注意事项

2020-12-13      3064 次浏览

镍氢电池充电方法及注意事项


镍氢电池充满电后,假如不及时停止快速充电,电池温度和内部压力会迅速上升。当内部压力过大时,密封的电池会打开气孔,导致电解液逸出,导致电解液粘度增大,电池内阻增大,容量减小。因此,为了保证电池不仅有足够的电量,而且还能充电,必须控制充电的终点,一般采用按时控制、电压控制和温度控制等方法。


镍氢电池如何充电


第一阶段


当恒流刚充入耗尽的镍氢电池时,由于电池内阻引起的电压下降,电池电压迅速上升(A点)。之后,电池开始充电,电池电压继续以低速率上升。在这个范围内(AB之间),电化学反应以一定的速率出现氧,氧与氢以相同的速率结合,因此电池内部的温度和气压较低。


第二阶段


经过一段时间后,电解液开始出现气泡,气泡聚集在极板表面,减小了极板的有效面积,使得电池的内部阻抗增大,电池电压开始迅速升高。这是近全功率的信号。


第三阶段


当完全充电时,进入电池的电流不会转化为电池的储能,而是在正极板上出现氧气。氧是由电解的电解质出现的。在氢氧化钾和水组成的电解液中,氢氧根离子转变成氧、水和自由电子。反应配方为40H-→O21+2H0+4e-


虽然电解液出现的氧气可以在负极表面的电解液中迅速重新结合,但是电池的温度仍然显著升高。此外,由于充电电流用于出现氧气,电池内部的压力也会上升。


由于氧很容易被大量的氢氧根离子分解,电池内部的温度急剧上升,降低了电池电压。电池电压曲线达到峰值。


镍氢电池充电过程


电池的充电过程可分为预充电、快速充电、辅助充电和滴入充电四个阶段。


预充电:对长时间未使用的电池或新电池进行充电时,一开始使用快速充电会影响电池寿命。因此,这种电池应该先用小电流充电,使其满足一定的充电条件,这个阶段称为预充电。


快速充电:大电流充电,快速恢复电池电量。快速充电速率一般在1C以上,快速充电时间由电池容量和充电速率决定。


镍氢电池电池充电过程


充电:当使用快速充电停止时,电池在快速充电停止后没有完全充电。为了保证100%的充电,还应新增充电过程的补充。充电率一般不超过0.3c。


细流充电:又称维护充电。根据电池的自放电特性,滴流充电率一般都很低。只要电池连接到充电器上,充电器通电,充电器就会在维护充电时以一定的速率给电池充电,使电池始终充满电。


充电端系统方法


按时控制


根据电池的容量和充电电流,很容易确定所需的充电时间。这种控制方法是最简单的,但是由于电池的初始充电状态并不完全相同,有的电池电量不足,有的电池电量过剩,所以只能在充电速率小于0.3c的情况下使用。


电压控制


最大电压(V):从充电特性曲线可以看出,当电池电压达到最大时,电池充满电。充电过程中,电池电压达到规定值后应立即停止快速充电。这种控制方法的缺点是,充满电的电池的最大电压随着环境温度和充电速率的变化而变化,电池中单个电池的最大充电电压也不同。因此,用这种方法无法准确判断电池是否充满电。


温度控制


最高温度(Tm):充电过程中,通常当电池温度达到45℃时,应立即停止快速充电。电池的温度可通过与电池装在一起的热敏电阻来检测。这种方法的缺点是热敏电阻的响应时间较长,温度检测有一定滞后,同时,电池的最高工作温度与环境温度有关。当环境温度过低时,充足电后,电池的温度也达不到45℃。


温升(AT):为了消除环境影响,可采用温升控制法。当电池的温升达到规定值后,立即停止快速充电。为了实现温升控制,必须用两只热敏电阻,分别检测电池温度和环境温度。


温度变化率(AT/At):镍氢电池充足电后,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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