鉅大LARGE | 點擊量:22439次 | 2018年10月27日
正確的鎳鎘電池的充電方法是什么
鎳鎘電池是靠化學物質(zhì)的反應(yīng)來動作,化學材料往往會自我消耗,在溫度高的環(huán)境下自我消耗的情形會較嚴重,容量會降低,也可能會有漏液與生銹的情形,在高溫下進行充放電更是會對電池造成破壞降低壽命。鎘鎳電池可穩(wěn)定工作的溫度范圍還算很廣,充電約0~45℃,放電約-20~60℃,保存約-30~45℃,平常最好保存于較冷但不潮濕的地方。溫度對于電池的壽命以及充放電特性影響很大,充放電時若環(huán)境溫度越高,則電池的材質(zhì)受到破壞,極版之活性物質(zhì)的功能降低使容量減小,陽極陰極隔離版間的隔離版絕緣降低造成短路,且溫度升高電池之電壓也變得較低,充放電效率降低了許多,電池的容量大大地減少。因此除非使用的鎳鎘電池是耐熱型的,否則充放電時應(yīng)留意電池的溫度,不要使用過大之電流充放電以免溫度過高。
過度充電
在充電過程中電池的電壓會隨著儲存電量的增加而逐漸上升,當電池儲存的電量達到飽和電極材料無法繼續(xù)充電時,若繼續(xù)充電則電解液會起電解,并且在陽極產(chǎn)生氧氣,在陰極產(chǎn)生氫氣,如此會在密封的電池內(nèi)部造成內(nèi)部壓力上升,會對電池內(nèi)部結(jié)構(gòu)造成破壞。像這種現(xiàn)象稱之為過度充電。
為了避免過充電電池遭毀損,通常將陰極之容量制作得比陽極容量大,如此當過度充電時陽極會先達到飽和并產(chǎn)生氧氣,而陰極卻未飽和而不會產(chǎn)生氫氣,陽極產(chǎn)生的氧氣擴散到陰極之后會與充電產(chǎn)生的金屬鎘起化學反應(yīng)吸收掉氧氣,且此反應(yīng)的速度與金屬鎘產(chǎn)生的速度平衡,因此可以有效地避免電池的壓力上升。但是若充電電流過大(使用快充時)就會失去平衡,電池的內(nèi)壓過大會將電池的安全閥推開,氫氣和氧氣會泄漏到電池外部,直到壓力降低安全閥關(guān)閉電池才又再密封起來。但是氣體的泄漏已使得內(nèi)部化學材料減少,造成電池壽命的縮短。
充電電壓的變化
充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
電池過度充電時,因為陽極產(chǎn)生的氧氣與陰極起化學反應(yīng)會產(chǎn)生熱,使得電池溫度會上升外殼發(fā)燙。由于溫度越高電池的充電電壓會變得比較低,因此充電時電池電壓會持續(xù)上升直到過度充電時,電池溫度會突然地快速上升,電壓不再上升轉(zhuǎn)而由峰值開始下降。
標稱電壓
鎳鎘電池在標準放電條件下放電時,電壓會緩緩地下降直到當電量幾乎釋放完時,電壓會大幅度地下降,此電壓值稱之為標稱電壓。一般鎳鎘電池的標稱電壓為1.2V,與一般干電池標注的1.5V是相同意思,都是標注于電池外殼上面。鎳鎘電池只要有電量電壓值一定至少在標稱電壓1.2V以上,儲存的電量越多電壓也越高。
放電終止電壓
電池在放電時其電壓會隨著電池電量的減少而逐漸降低,當電壓降到所要求的準位時就不再讓它繼續(xù)放電,稱為放電終止,而此電壓準位稱之為放電終止電壓。通常廠商建議的放電終止電壓約在0.9V~1.1V左右,電壓放電到此準位時電量幾乎已經(jīng)放光了,此狀況稱為完全放電。若鎳鎘電池已經(jīng)完全放電了還不移掉負載而讓它繼續(xù)放電下去,那么就成了過度放電,電壓會急速下降直到0V為止。若電壓尚未降到0V左右就終止放電,則電池電壓會自動快速回升到標稱電壓1.2V左右。
過度放電
鎳鎘電池的一大致命傷就是被過度放電,將放電終止電壓設(shè)定在此狀況下,不但沒有電力可以推動負載,對電池壽命也會造成損害。而且一旦不慎讓電壓繼續(xù)下降到幾乎等于0V時,就算想終止放電把負載移走恐怕也來不及了,電池的電壓無法再自動回升,一般的充電器也無法再把電充進去,它的電壓會一直固定住停留在0V不動。此刻的它就像是中風似的癱瘓在那邊,就別說折壽了,更是往往一命嗚呼哀哉不能再使用了。
電池容量的定義
電池的容量系指對電池放電,直到電壓降到終止電壓為止,在這期間所能取得的放電電荷量。若是在規(guī)定的電流和溫度等標準放電條件下,對充飽電的電池進行放電直到放電終止,所得到的容量稱之為額定容量(或標稱容量)。容量的大小與其所消耗的電極材料之活性物質(zhì)的量有關(guān),而標準放電條件則是依照電池種類的不同有所規(guī)定。容量是根據(jù)電池的放電反應(yīng)來定義,而非充電反應(yīng)來定義,因此我們常說的電池容量有多大,是指放電時可得到的累積放電電荷量有多少,而非充電時流進去的電荷量有多少。
電池容量的表示法
電池的容量的大小,可以用[(放電電流)x(電壓降到放電終止電壓所經(jīng)之放電時間)],計算后所得到的值來表示。之前所介紹的基本電學公式中,電量為電流x時間,單位是庫侖(Q),電池若以多少庫侖來表示電池容量的話,可能是比較不好理解,因此電池的容量都是把電流x時間的值,直接以C=IT(單位以mAh或Ah)來表示,其中C是容量(與庫侖是同意義),I是電流,A是安培,mA表示電流大小為豪安(千分之一安培,A),h代表小時(hour),也就是說以千分之一安培的電流放電一小時所累積的放電量為1mAh。因此C=IxT=多少mAh,mAh就是庫侖的等效表示方式。通常電池的外殼包裝上面都會標明電池的額定容量,用來表示該電池的最大容量。新的鎳鎘電池在第一次充放電時容量都可以達額定容量,但容量會隨著充放電次數(shù)的增加而減少。
例子:以1安培電流放電需要二小時才能將電池電量放光,那么電池容量約為2000mAh。若將電池容量以庫侖來表示的話,那么C=IxT=1Ax7200sec=7200庫倫。您是不是也發(fā)現(xiàn)用2000mah來表示比用7200庫倫來表示比較不空洞而明了多了呢?
C表示式
電池除了以安培(或毫安)做單位來表示電池的充放電流大小之外,也使用英文字母C(capacity)來當作額定容量(電流x時間)之電流部分,以它做為電流大小衡量的單位。比如說額定容量600mAh的電池,C就是600mA的意思,所以電流1C就是600mA,電流2C就是1.2mA,電流0.1C就是60mA。以后購買電池時若在規(guī)格上找不到充放電流的安培數(shù)時,請先別著急,別忘了找找看有沒有寫著多少C喔。
充放電率
所謂充(放)電率是將全部容量的電荷放(充)完所需要的時間,做為充(放)電時的標準速度。一般用來說明放(充)電的速度是多少,比如說二小時率的放電,是指用0.5C的電流,在二個小時的時間將電池全部容量放完。20分鐘率表示用3C的電流在20分鐘內(nèi)將電池額定電量全部放完。在廠商的電池規(guī)格書上面,也常使用小時率來表示標準放電時間,只要根據(jù)額定容量來換算就知道標準放電電流是多少了。通常廠商提供的規(guī)格上額定容量是以溫度20℃,而放電是以5小時率0.2C的條件來量測。
充電效率
電池不可能充多少電量進去就能儲存有多少電量,一定會有所耗損,除了陽極和陰極漏電間的絕緣體漏電之外,材料也不可能無瑕地儲存所有電量。電池放電時取出的電量與充電時流進去電池的電量之比,稱之為充電效率。
通常電池廠商都是建議充電量必須為額定容量的1.5倍,才能將電池充飽。也就是說若以0.1C的電流充電需要充15小時,以3C的電流充電需要充半小時,雖理論填充量是額定容量的1.5倍,但實際填充量差不多剛好為額定容量。
利用率
雖然理論上電池的額定容量很大,但實際上充飽電后再放電時可得到的電量卻往往小于理論容量,表示電池可儲存的實際儲存容量并沒有那么大,此實際容量相對于理論容量的比率稱之為利用率。通常電池的放電電流越大,或者周遭溫度降低時,利用率會減小。
放電深度
電池放電時所放電量與所儲存電量的比率稱之為放電深度,比百分比表示。例如放電深度20%表示電量放電到剩下80%電量的程度。
周期壽命
通常鎳鎘電池在應(yīng)用上都是拿來做反復充電與放電的周期性工作,電池的壽命是有限的,容量不可能一直保持而不下降,在一定的工作條件之下反復充放電之后,電池的容量會下降到額定容量的80%(或定義在60%)。此反復充放電的次數(shù)稱之為周期壽命,周期壽命越高表示該電池的使用壽命越長。有些電池的參考規(guī)格上面會標明充放電周期,寫著放電深度多少時約多少次,意旨周期壽命。隨著充放電流、放電深度與其它充放條件的不同,周期壽命也隨著變化,尤其是使用大電流充放電時,一定會有壽命縮短的現(xiàn)象?,F(xiàn)在的鎳鎘電池只要依照購買時廠商所附的說明正常地使用,通常都可以反復使用500次以上。
電池內(nèi)阻與電壓
電池是有內(nèi)阻的電壓源,可以視為是一個理想電壓源(沒有內(nèi)阻)串聯(lián)一電阻輸出。未接負載時電池兩端量到的端電壓就是理想電壓源的電壓,稱之為開路電壓,當電池外接負載時,負載與內(nèi)阻串聯(lián)接到理想電壓源上,因此負載上所得到的分壓也就是電池的端電壓,會小于理想電壓源的電壓,稱之為閉路電壓。電池的內(nèi)阻越高則負載可分得的電壓就越小,因此理想的電池是沒有內(nèi)阻。
鎳鎘電池的內(nèi)部電阻非常的低,一般只有幾毫奧姆到數(shù)十毫奧姆左右,因此外接大小不同之負載時放電電壓還是很穩(wěn)定,放電電流曲線很平坦,可以做大電流放電使用。一般干電池內(nèi)阻動輒數(shù)奧姆,放電電壓不穩(wěn)定放電電流曲線不平坦,相較之下鎳鎘電池屬于特性較理想的電池。
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