各種充電電池和充電器基本知識

日益發達的便攜式電子產品對可充電電池的容量和循環壽命等性能要求越來越高. 目前常用的有四大類, 鎳鎘電池和鉛酸免維護電池(簡稱SLA)這兩類在上世紀六十年代已經普遍推廣, 鎳氫電池和鋰離子電池 (含鋰聚合 物電池)這兩大類是近十年才大量商業化使用. 這四大類電池各有所長, 下表給出了一個基本參 考, 不同電池生產廠家的具體數值可能有較大差別, 使用時咨詢生產廠家, 表中的數據僅供比較參考使用 (表中C為電池的標稱容量, 單位為AH(安時),　A表示充電恒流電流.) 

比較項目鉛酸免維護電池鎳鎘電池(NICD)鎳氫電池(NIMH)鋰離子電池(LI-ION)

能量密度(Wh/kg)304060100

循環壽命(次)300800500800

工作溫度 (°C)0~350~450~400~50

最大充電電流(A)0.25C2C1C1C

充電方式恒流后恒壓恒流恒流恒流后恒壓

充電時間 (小時)C/A + 2 hoursC/A + 20%C/A + 20%C/A × 2

人們當然希望充電器能在短時間內充電完成, 但是由于電流大且控制難, 這在成本和技術方面都有一定 程度的代價付出. 如果使用條件允許, 選用10~14個小時左右充電結束的夜晚慢充型充電器會有價格低,體積 小巧等優點.

對于在線并連使用的SLA電池, 充電方式建議選用2.27V/單元(對應12V電池為13.7V)恒壓充電, 這種方案既不會過充電池, 也有利于穩定設備電壓. 對于要經常離線充放電使用SLA電池的場合, 應該使用先0.2C 恒流, 再2.45V/單元恒壓, 電池充好后即時進入2.27V/單元恒壓的"三段式"充電方法. 整個充電時間約為8 到10小時.

NICD電池允許有一定電流的過充, 因此選用0.1C電流的簡單恒流源充電器可謂經濟實惠.

NIMH電池對過充電較為敏感, 即使用0.1C的電流, 如果充電超過14個小時或對已充好的電池再繼續充 幾個小時, 對電池的壽命都有較大損害. 電池充好時應及時關斷電流或將充電電流降低到0.02C以下是非常 重要的, 即使對0.1C的夜間慢充型NIMH充電器也是如此.

最大充電電流達到2C左右的智能型快速充電器已經有很多成功案例. 這類充電器一般都必須在充電進 程的各階段隨時監測電池電壓、溫度等參數，當電池快要充滿電時自動降低充電電流倍率，這樣可以將電池 過充電引起的過溫過壓風險降到最低。

NICD和NIMH兩類電池的充電特性非常相似，只是NIMH電池在充電過程中發熱更多一些、峰值電壓更不 明顯一些。這兩類電池在快速充電時都采用下面幾種條件之一來作為快充電終止的條件：包括電壓上升斜率（dV/dt)、電壓負增長（-dV)和電池溫度上升斜率（dT/dt)。還有三個條件是設置為異常保護條件下進行動 作的：最高電池溫度、最高電池電壓和充電器內置定時器。要實現這些監測和智能切換動作，肯定要帶來充 電器成本上升，但是如果沒有這些措施，電池將面臨著容量下降、循環壽命降低甚至漏液爆炸等安全隱患。.

LI-ION和SLA電池的充電方式較為相似，都要求先恒流再恒壓，區別是鋰離子電池對充電恒壓階段的電壓精度要求較高（<1%)。由于鋰電池的安全性是一個致命的隱患，因此要求在充電結束控制和保護方面要特 別小心。對于不同的應用場合，鋰離子電池包都會內置有相應的充放電保護電路, 以便更安全的保護電池不發生以外。