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充電電池不可不知的基本常識
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???? 一.電壓：兩極間的電位差稱為電池的電壓。主要有標(biāo)稱（額定）電壓、開路電壓、充電終止（截止）電壓和放電終止（截止）電壓、實(shí)際電壓等。電池剛出廠時，正負(fù)極之間的電勢差稱為電池的標(biāo)稱電壓。標(biāo)稱電壓由極板材料的電極電位和內(nèi)部電解液的濃度決定。當(dāng)環(huán)境溫度、使用時間和工作狀態(tài)變化時，單元電池的輸出電壓略有變化，此外，電池的輸出電壓與電池的剩余電量也有一定關(guān)系。??
常用的電池標(biāo)稱電壓有：
??? 磷酸鐵鋰(LiFePO4)：3.2V????????????????????????? 鋰離子/鋰聚合物(Li-ion/Lipo)：3.7V??
??? 錳酸鋰(Li2MnO4)：3.7V??????????????????????????? 三元材料(Ternary Material)：3.2V
??? 堿性碳性柱式(LR/R_P)：1.5V????????????????????? 堿性扣式(AG)：1.5V??
??? 鋰錳扣式柱式(CR) ：3.0V??????????????????????????? 鋰亞硫酰氯(ER) ：3.6V?
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????? 電池剛充滿電后的電壓稱為開路電壓；蓄電池充足電時，極板上的活性物質(zhì)已達(dá)到飽和狀態(tài)，再繼續(xù)充電，電池的電壓也不會上升，此時的電壓稱為充電終止電壓。實(shí)際測得的電池電壓稱為實(shí)際電壓。
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????? 鎳鎘電池的充電終止電壓為1.75~1.8V;?????????? 鋰離子電池的充電終止電壓為4.25V;
????? 鎳氫電池的充電終止電壓為1.5V;??????????????? 鋰聚合物電池的充電終止電壓4.25V;
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????? 放電終止電壓是指電池放電時允許的最低電壓。如果電壓低于放電終止電壓后電池繼續(xù)放電,電池兩端電壓會迅速下降，形成深度放電，這樣,極板上形成的生成物在正常充電時就不易再恢復(fù)，從而影響電池的壽命。放電終止電壓和放電率有關(guān)。放電電流直接影響放電終止電壓。在規(guī)定的放電終止電壓下，放電電流越大，電池的容量越小。
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????? 鎳鎘電池的放電終止電壓一般在1.0V-1.1V;???????? 鋰離子電池的放電終止電壓為3.0V
????? 鎳氫電池的放電終止電壓一般規(guī)定為1V;???????????? 鋰聚合物電池的放電終止電壓3.0V
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???? 二.電流：蓄電池的充電電流通常用充電速率C表示，C為蓄電池的標(biāo)稱（額定）容量。例如，用2A電流對1Ah電池充電，充電速率就是2C；同樣地，用2A電流對500mAh電池充電，充電速率就是4C。
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??? 三.容量：電池充足電后，在一定放電條件下,放至規(guī)定的終止電壓時，電池放出的總?cè)萘糠Q為電池的標(biāo)稱(額定)容量。電池的容量通常用Ah(安時)表示，1Ah就是能在1A的電流下放電1小時。單元電池內(nèi)活性物質(zhì)的數(shù)量決定單元電池含有的電荷量，而活性物質(zhì)的含量則由電池使用的材料和體積決定，通常電池體積越大，容量越高。
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??? 四.內(nèi)阻：電池的內(nèi)阻決定于極板的電阻和離子流的阻抗。在充放電過程中，極板的電阻是不變的,但是，離子流的阻抗將隨電解液濃度的變化和帶電離子的增減而變化。?
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??? 五.分類：?
???? 1.按外觀：分為園柱型、方型、紐扣型、異型、組合型等。
???? 2.按使用次數(shù)：分為一次電池(不能重復(fù)使用,如干電池等),二次電池(可以多次充電循環(huán)使用,如鎳氫鋰離子等)。
???? 3.按材料：分為鎳鎘鎳氫、鋰離子鋰聚合物、堿性碳性、鋰亞硫酰氯、氧化銀、鉛酸電池等。
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????? 六.記憶效應(yīng)：鎳氫鎳鎘電池在使用過程中，如果電量沒有全部放完就開始充電，下次再放電時，就不能放出全部電量。比如，鎳鎘電池只放出80%的電量后就開始充電，充足電后，該電池也只能放出80%的電量，這種現(xiàn)象稱為鎳氫鎳鎘電池的記憶效應(yīng)。記憶效應(yīng)可用多次的過放電來消除。
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????? 七.串聯(lián)/并聯(lián)：當(dāng)電池組串聯(lián)時，電壓疊加，容量不變；當(dāng)電池組并聯(lián)時，容量疊加，電壓不變。
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????? 八.充電過程與充電方法：電池的充電過程通常可分為預(yù)充電、快速充電、補(bǔ)足充電、涓流充電四個階段。
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?????? 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(yīng)先用小電流充電，使其滿足一定的充電條件，這個階段稱為預(yù)充電。
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?????? 快速充電就是用大電流充電，迅速恢復(fù)電池電能?？焖俪潆娝俾室话阍?C以上，快速充時間由電池容量和充電速率決定。
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?????? 為了避免過充電，一些充電器采用小電流充電。鎳氫鎳鎘電池正常充電時，可以接受C/10或更低的充電速率，這樣充電時間要10小時以上。采用小電流充電，電池內(nèi)不會產(chǎn)生過多的氣體，電池溫度也不會過高。只要電池接到充電器上，低速率恒流充電器就能對電池提供很小的涓流充電電流。電池內(nèi)產(chǎn)生的熱量可以自然散去。?
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????? 快速充電分恒流充電和脈沖充電兩種，恒流充電就是以恒定電流對電流充電，脈沖充電則是首先用脈沖電流對電池充電,然后讓電池放電，如此循環(huán)。電池脈沖的幅值很大、寬度很窄。通常放電脈沖的幅值為充電脈沖的3倍左右雖然放電脈沖的幅值與電池容量有關(guān)，但是，與充電電流幅值的比值保持不變。
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????? 采用某些快速充電止法時，快速充電終止后,電池并未充足電。為了保證充入100%的電量，還應(yīng)加入補(bǔ)足充電過程。補(bǔ)足充電速率一般不超過0.3C。在補(bǔ)足充電過程中，溫度會繼續(xù)上升，當(dāng)溫度超過規(guī)定的極限時,充電器轉(zhuǎn)入涓流充電狀態(tài)。
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???? 存放時,鎳氫鎳鎘電池的電量將按C/30到C/50的放電速率減小,為了補(bǔ)償電池因自放電而損失的電量，補(bǔ)足充電結(jié)束后,充電器應(yīng)自動轉(zhuǎn)入涓流電過程,涓流充電也稱為維護(hù)充電。根據(jù)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并且充電器接通電源，在維護(hù)充電狀態(tài)下，充電器將以某一充電速率給電池補(bǔ)充電荷，這樣可使電池總處于充足電狀態(tài)。
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???? 九.鎳氫鎳鎘快速充電終止控制方法：從鎳氫鎳鎘電池快速充電特性可以看出，充足電后，電池電壓開始下降，電池的溫度和內(nèi)部壓力迅速上升，為了保證電池充足電又不過充電，經(jīng)常采用定時控制、電壓控制和溫度控制等多種方法：
???? （1）定時控制：
???????????? 采用1.25C充電速率時,電池1h可充足；采用2.5C充電速率時，30min可充足。因此,根據(jù)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(tài)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。
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???? （2）電壓控制：
??????????? 在電壓控制法中，最容易檢測的是電池的最高電壓。常用的電壓控制法有：
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??????????? 最高電壓（Vmax）從充電特性曲線可以看出，電池電壓達(dá)到最大值時，電池即充足電。充電過程中，當(dāng)電池電壓達(dá)到規(guī)定值后，應(yīng)立即停止快速充電。這種控制方法的缺點(diǎn)是：電池充足電的最高電壓隨環(huán)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準(zhǔn)確地判斷電池已足充電。
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??????????? 電壓負(fù)增量（－ΔV）由于電池電壓的負(fù)增量與電池組的絕對電壓無關(guān)，而且不受環(huán)境溫度和充電速率等因素影響，因此可以比較準(zhǔn)確地判斷電池已充足電。這種控制方法的缺點(diǎn)是：電池電壓出現(xiàn)負(fù)增量后，電池已經(jīng)過充電，因此電池的溫度較高。此外鎳氫電池充足電后，電池電壓要經(jīng)過較長時間，才出現(xiàn)負(fù)增量，過充電較嚴(yán)重。因此，這種控制方法主要適用于鎳鎘電池。
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??????????? 電壓零增量（0ΔV）鎳氫電池充電器中，為了避免等待出現(xiàn)電壓負(fù)增量的時間過久而損壞電池，通常采用0ΔV控制法。這種方法的缺點(diǎn)是：充足電以前，電池電壓在某一段時間內(nèi)可能變化很小，從而造成過早地停止快速充電。為此,目前大多數(shù)鎳氫電池快速充電器都采用高靈敏－0ΔV檢測，當(dāng)電池電壓略有降低時，立即停止快速充電。
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???? （3）溫度控制：?
?????????? 為了避免損壞電池,電池溫度過低時不能開始快速充電，電池溫度上升到規(guī)定數(shù)值后，必須立即停止快速充電。
?????????? 常用的溫度控制方法有：
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?????????? 最高溫度（Tmax）：充電過程中,通常當(dāng)電池溫度達(dá)到45℃時，應(yīng)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(diǎn)是熱敏電阻的響應(yīng)時間較長，溫度檢測有一定滯后，同時，電池的最高工作溫度與環(huán)境溫度有關(guān)。當(dāng)環(huán)境溫度過低時，充足電后，電池的溫度也達(dá)不到45℃。?
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?????????? 溫升（ΔT）：為了消除環(huán)境影響,可采用溫升控制法。當(dāng)電池的溫升達(dá)到規(guī)定值后,立即停止快速充電。為了實(shí)現(xiàn)溫升控制，必須用兩只熱敏電阻，分別檢測電池溫度和環(huán)境溫度。
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?????????? 溫度變化率（ΔT/Δt）：鎳氫和鎳鎘電池充足電后,電池溫度迅速上升，而且上升速率ΔT/Δt基本相同,當(dāng)電池溫度每分鐘上升1℃時，應(yīng)當(dāng)立即終止快速充電，為了提高檢測精度應(yīng)設(shè)法減小熱敏電阻非線性的影響。
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?????????? 最低溫度（Tmin）當(dāng)電池溫度低于10℃時，采用大電流快速充電，會影響電池的壽命。在這種情況下，充電器應(yīng)自動轉(zhuǎn)入涓流充電，待電池的溫度上升到10℃后，再轉(zhuǎn)入快速充電。
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???? （4）綜合控制：
?????????? 上述各種控制方法各有優(yōu)缺點(diǎn)。為了保證在任何情況下，均能準(zhǔn)確可靠地控制電池的充電狀態(tài)，目前鎳氫鎳鎘快速充電器中通常采用包括定時控制、電壓控制和溫度控制的綜合控制法。
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???? 十.鋰離子/鋰聚合物電池充電方法：
???????? 目前鋰電池充電主要是限壓限流法，初期恒流(CC)充電，電池接受能力最強(qiáng)，隨著充電過程不斷進(jìn)行，極化作用加強(qiáng)，溫升加劇，電壓上升，當(dāng)荷電達(dá)到約70~80%時，電壓達(dá)到最高充電限制電壓，轉(zhuǎn)入恒壓(CV)充電階段。在恒壓階段，有稱涓流充電，大約花費(fèi)30%的時間充入10%的電量，電流強(qiáng)度減小，溫升不再增加。
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????????? 這種過程考慮電池組總電壓或平均電壓控制，其實(shí)總有單體電壓較高者，相對組內(nèi)其它電池已經(jīng)進(jìn)入過充電階段。同理，在放電時，在組內(nèi)就有過放電電池，過充過放對電池的損害都是致命的,不同之處僅在于過充產(chǎn)生大量氣體、易自燃和爆炸、表象劇烈；過放外觀變化和緩、但失效速度卻極快，在正常使用中都應(yīng)嚴(yán)格避免出現(xiàn)。
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???????? 對此,就有一種稱為并聯(lián)控制、均衡管理的新的鋰電充電方法,能夠?qū)γ恳还?jié)電蕊單獨(dú)進(jìn)行充放電管理,均衡控制, 這種動態(tài)均衡集中了放電均衡與充電均衡兩種均衡的優(yōu)點(diǎn)，盡管單體電蕊之間初始容量、電壓、內(nèi)阻等有差異，在工作中卻能保證相對的充放電強(qiáng)度和深度的一致性，漸進(jìn)達(dá)到共同的壽命終點(diǎn)。這種方法對大電流放電特別適用。
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????????? 因此，在給鋰電池充電時，一定要使用專用的鋰電充電器，特別是要注意與所使用的電蕊的參數(shù)要配套，要一致，當(dāng)鋰電池組合使用時，一定要給電池組加PCB保護(hù)板，才可能避免電蕊豉包,漏液,甚至起火,爆炸，盡可能長地延長電池的使用壽命，不過充不過放，增加電池的循環(huán)使用次數(shù)。?

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