金沙2345202.com
2545.com
镍氢电池的充电放电道理
深圳安乐和科技有限公司  2013-03-16 11:44:24

    镍氢电池和同体积的镍镉电池比拟,容量增加一倍,充放电轮回期限也较长,而且无影象效应。镍氢电池正极的活性物资为NiOOH(放电时)和Ni(OH)2(充电时),负极板的活性物资为H2(放电时)和H2O(充电时),电解液接纳30%的氢氧化钾溶液,充放电时的电化学反应以下:
 

金沙娱乐官网网址



    从方程式看出:充电时,负极析出氢气,储存在容器中,正极由氢氧化亚镍变成氢氧化镍(NiOOH)和H2O;放电时氢气在负极上被耗损掉,正极由氢氧化镍变成氢氧化亚镍。


过量充电时的电化学反应:
 



    从方程式看出,蓄电池过量充电时,正极板析出氧气,负极板析出氢气。因为有催化剂的氢电极面积大,并且氢气可以随时分散到氢电极外表,因而,氢气和氧气可以很容易在蓄电池内部再化合天生水,使容器内的气体压力连结稳定,这类再化合的速率很快,能够使蓄电池内部氧气的浓度,不超过千分之几。


    从以上各反应式能够看出,镍氢电池的反响与镍镉电池类似,只是负极充放电历程中生成物差别,从后两个反应式能够看出,镍氢电池也能够做成密封型构造。镍氢电池的电解液多接纳KOH水溶液,并参加大批的LiOH。隔阂接纳多孔维尼纶无纺布或尼龙无纺布等。为了避免充电历程前期电池内压太高,电池中装有防爆安装。


电池充电特性


    镍镉电池充电特性曲线如图1所示。当恒定电流刚充入放完电的电池时,因为电池内阻发生压降,以是电池电压很快上升(A点)。尔后,电池开端承受电荷,电池电压以较低的速率连续上升。在这个范围内(AB之间),电化学反应以必然的速率发生氧气,同时氧气也以一样的速率与氢气化合,因而,电池内部的温度和气体压力都很低。
 


图 1 镍镉电池的充电曲线


 


    电池充电历程中,发生的氧气高于复合的氧气时,电池内压力降低。电池内的一般压力*约莫为1磅力/英寸2。过充电时,按照充电速率,电池内部压力将很快上升到100磅力/英寸2大概更高。


    研讨蓄电池的各类充电办法时,镍镉电池内发生的气体是一个主要成绩。气泡会萃在极板外表,将减小极板外表到场化学反应的面积而且增长电池的内阻。过充电时,电池内发生的大量气体,假如不能很快复合,电池内部的压力就会明显增长,如许将毁伤电池。另外,压力过大时,密封电池将打开放气孔,从而使电解液逸散。若电解液重复经由过程放气孔逸散,电解液的粘稠性增大,极板间离子的传输变得艰难,因而电池的内阻增长,容量降落。


    颠末必然工夫后(C点),电解液中开端发生气泡,这些气泡会萃在极板外表,使极板的有效面积减小,以是电池的内阻抗增长,电池电压开端较快上升。这是靠近充沛电的旌旗灯号。


    充沛电后,充入电池的电流不是转换为电池的贮能,而是在正极板上发生氧气超电位。氧气是因为电解液电解而发生的,不是因为氢氧化镉复原为镉而发生的。在氢氧化钾和水构成的电解液中,氢氧离子变成氧、水和自由电子,反应式为
4OH―→O2↑+2H2O+4e―



    固然电解液发生的氧气能很快在负极板外表的电解液中复合,可是电池的温度仍明显降低。另外因为充电电流用来发生氧气,以是电池内的压力也降低。


    因为从大量的氢氧离子中比从很少的氢氧化镉中更简单合成出氧气,以是电池内的温度急剧上升,如许就使电池电压降落。因而电池电压曲线呈现峰值(D点)。


    电解液中,氧气的发生和复合是放热反应,电池过充电时(E点),不停地发生氧气,从而使电池内的温度和压力降低。假如强迫排挤气体,将惹起电解液削减、电池容量降落并毁伤电池。若气体不能很快排挤,电池将会爆炸。


    接纳低速率恒流涓流充电时,电池内将发生枝晶。这些枝晶可以经由过程隔板在极板之间分散。在分散较严峻的状况下,这些枝晶会形成电池部门或局部短路。


    镍氢电池的充电特性与镍镉电池相似,充电历程中两者的电压、温度曲线如图1-2和图1-3所示。能够看出,充电停止时,镍镉电池电压降落比镍氢电池要大很多。当电池容量到达额定容量的80%从前,镍镉电池的温度迟缓上升,当电池容量到达90%当前,镍镉电池的温度才很快上升。当电池根本充沛电时,镍镉/镍氢电池的温度上升率根本不异。



充电历程与充电办法


 


    电池的充电历程凡是可分为预充电、快速充电、补足充电、涓流充电四个阶段。


    对持久不消的或新电池充电时,一开始就接纳快速充电,会影响电池的期限。因而,这类电池应先用小电流充电,使其满意必然的充电条件,这个阶段称为预充电。


    快速充电就是用大电流充电,疾速规复电池电能。快速充电速率普通在1C以上,快速充工夫由电池容量和充电速率决议。


    为了制止过充电,一些充电器接纳小电流充电。镍镉电池一般充电时,能够承受C/10或更低的充电速率,如许充电工夫要10h以上。接纳小电流充电,电池内不会发生过多的气体,电池温度也不会太高。只要电池接到充电器上,低速率恒流充电器就能对电池供给很小的涓流充电电流。电池接纳小电流充电时,电池内发生的热量能够天然散去。


    涓流充电器的次要问题是充电速度太慢,比方,容量为1Ah的电池,接纳C/10充电速率时,充电工夫要10h以上。另外,电池接纳低充电速率重复充电时,还会发生枝晶。大部分涓流充电器中,都没有任何电压或温度反应掌握,因此不能包管电池充沛电后,立刻关断充电器


    快速充电分恒流充电和脉冲充电两种,恒流充电就是以恒定电流对电流充电,脉冲充电则是起首用脉冲电流对电池充电。然后让电池放电,云云轮回。电池脉冲的幅值很大、宽度很窄。凡是放电脉冲的幅值为充电脉冲的3倍阁下。固然放电脉冲的幅值与电池容量有关,可是,与充电电流幅值的比值连结稳定,脉冲充电时,充电电流波形如图1-4所示。



    充电历程中,镍镉电池中的氢氧化镍复原为氢氧化亚镍,氢氧化镉复原为镉。在这个历程中发生的气泡,会萃在极板双方,如许就会减小极板的有效面积,使极板的内阻增大。因为极板的有效面积变小,充入局部电量所需的工夫增长。


    参加放电脉冲后,气泡分开极板并与负极板上的氧复合。这个去极化历程减小了电池的内部压力、温度和内阻。同时,充入电池的大部分电荷都转换为化学能,而不会转变为气体和热量。


    充放电脉冲宽度的挑选应能包管极板规复本来的晶体结构,从而消弭影象效应。接纳放电去极化步伐后,能够提高充电服从而且许可大电流快速充电。


    接纳某些快速充电止法时,快速充电停止后,电池并未充沛电。为了包管充入100%的电量,还应参加补足充电历程。补足充电速率普通不超过0.3C。在补足充电历程中,温度会持续上升,当温度超越划定的极限时,充电器转入涓流充电形态。


    寄存时,镍镉电池的电量将按C/30到C/50的放电速率减小,为了抵偿电池因自放电而丧失的电量,补足充电完毕后,充电器应主动转入涓流电历程。涓流充电也称为保护充电。按照电池的自放电特性,涓流充电速率普通都很低。只要电池接在充电器上而且充电器接通电源,在保护充电形态下,充电器将以某一充电速率给电池弥补电荷,如许可使电池总处于充沛电形态。


快速充电停止掌握办法


    接纳快速充电法时,充电电流为通例充电电流的几十倍。充沛电后,假如不实时截至快速充电,电池的温度和内部压力将疾速上升。内部压力过大时,密封电池将打开放气孔,从而使电解液逸散,形成电解液的粘稠性增大,电池的内阻增大,容量降落。


    从镍镉电池快速充电特性能够看出,充沛电后,电池电压开端降落,电池的温度和内部压力疾速上升,为了包管电池充沛电又不外充电,能够接纳按时掌握、电压掌握和温度掌握待多种办法。


(1)按时掌握


    接纳1.25C充电速率时,电池1h可充沛;接纳2.5C充电速率时,30min可充沛。因而,按照电池的容量和充电电流,很容易肯定所需的充电工夫。这类掌握办法最简朴,可是因为电池的肇端充电形态不完全不异,有的电池充不敷,有的电池过充电,因而,只要充电速率小于0.3C时,才许可接纳这种方法。


(2)电压掌握


    在电压掌握法中,最简单检测的是电池的最高电压。常用的电压掌握法有:


    最高电压(Vmax) 从充电特性曲线能够看出,电池电压到达最大值时,电池即充沛电。充电历程中,当电池电压到达划定值后,应立刻截至快速充电。这类掌握办法的缺陷是:电池充沛电的最高电压随环境温度、充电速率而变,并且电池组中各单体电池的最高充电压也有不同,因而接纳这种方法不可能十分精确地判定电池已足充电。


    电压负增量(-ΔV) 因为电池电压的负增量与电池组的绝对电压无关,并且不受环境温度和充电速率等身分影响,因而能够比力精确地判定电池已充沛电。这类掌握办法的缺陷是:电池电压呈现负增量后,电池曾经过充电,因而电池的温度较高。另外镍氢电池充沛电后,电池电压要颠末较长时间,才呈现负增量,过充电较严峻。因而,这类掌握办法次要适用于镍镉电池。


    电压zero增量(0ΔV) 镍氢电池充电器中,为了制止等候呈现电压负增量的工夫过久而破坏电池,凡是接纳0ΔV掌握法。这种方法的缺陷是:充沛电从前,电池电压在某一段时间内能够变革很小,从而形成过早地截至快速充电。为此,今朝大多数镍氢电池快速充电器都接纳高活络-0ΔV检测,当电池电压略有低落时,立刻截至快速充电。


(3)温度掌握


    为了制止破坏电池,电池温度过低时不能开端快速充电,电池温度上升到划定数值后,必需立刻截至快速充电。常用的温度掌握办法有:


    最高温度(Tmax) 充电历程中,凡是当电池温度到达45℃时,应立刻截至快速充电。电池的温度可经由过程与电池装在一起的热敏电阻来检测。这种方法的缺陷是热敏电阻的呼应工夫较长,温度检测有必然滞后,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,充沛电后,电池的温度也达不到45℃。


    温升(ΔT) 为了消弭情况影响,可采用温升掌握法。当电池的温升到达划定值后,立刻截至快速充电。为了实现温升掌握,必需用两只热敏电阻,别离检测电池温度和环境温度。


    温度变革率(ΔT/Δt) 镍氢和镍镉电池充沛电后,电池温度疾速上升,并且上升速率ΔT/Δt根本不异,当电池温度每分钟上升1℃时,该当立刻停止快速充电,这类充电掌握办法,近年来被遍及接纳。该当阐明,因为热敏电阻的阻值与温度干系长短线性的,因而,为了提高检测精度应想法减小热敏电阻非线性的影响。


    最低温度(Tmin) 当电池温度低于10℃时,接纳大电流快速充电,会影响电池的期限。在这种情况下,充电器应主动转入涓流充电,待电池的温度上升到10℃后,再转入快速充电。


(4)综合掌握


    上述各类掌握办法各有优缺点。为了包管在任何状况下,均能精确可靠地掌握电池的充电形态,今朝快速充电器中凡是接纳包罗按时掌握、电压掌握和温度掌握的综合掌握法。


 

转载请说明转自:www.chargercn.com
2545.com
var bdShare_config = { "type":"large", "color":"blue", "uid":"6502653" }; document.getElementById("bdlike_shell").src="http://bdimg.share.baidu.com/static/js/like_shell.js?t=" + Math.ceil(new Date()/3600000);
分享到: 新浪微博 腾讯微博 天涯社区 复制 金沙2345202.com
document.getElementById("bdshell_js").src = "http://bdimg.share.baidu.com/static/js/shell_v2.js?cdnversion=" + Math.ceil(new Date()/3600000);
最新文章
·镍氢电池的充电放电道理 [3/16]
·镍氢电池的七个特性曲线 [3/15]
·欧洲能源之星5级尺度 [11/24]
·金沙娱乐官网网址 [11/24]
·便民快速电动车充电器频频被盗引深思 [11/17]
·世界各国电压和换插头概略 [11/15]
·世界各国电压和转换插头比较(全) [11/15]
·预算DS2712 NiMH电池充电器的 [11/14]
·摇椅充电器荣获上周最好创造 [11/14]
·安乐和产物系列定名划定规矩 [11/12]
充电器常识
·欧洲能源之星5级尺度 [11/24]
·世界各国电压和换插头概略 [11/15]
·世界各国电压和转换插头比较(全) [11/15]
·预算DS2712 NiMH电池充电器的 [11/14]
·智能电池充电器机能测试的研讨 [5/24]
·充电器EMC检测的次要项目  [4/18]
电池常识
·镍氢电池的充电放电道理 [3/16]
·镍氢电池的七个特性曲线 [3/15]
·锂电池期限引见 [3/9]
·锂电池质料与安全特性 [3/9]
·电池充电工夫的计较 [1/14]
·锂电池使用方法注意事项 [1/11]
行业动态
·苹果出双路充电器 处理多装备充电瓶颈 [11/24]
·便民快速电动车充电器频频被盗引深思 [11/17]
·摇椅充电器荣获上周最好创造 [11/14]
·加快充电安装处理电动车充电时间长的成绩 [11/7]
·iPad4充电器由10W改成12W  [11/2]
·谷歌昔日公布Nexus通用无线充电器备 [10/29]
版权所有 © 2009-2011 深圳市安乐和科技有限公司 电话:0755-27967180;0755-27967980
地址:广东省深圳市宝安区西乡钟屋村泰兴隆产业城B栋8楼
[舆图]