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      鎳氫電池充足電後,如果不及時停止快速充電,電池的溫度和内部壓力将迅速上升。内部壓力過大時,密封電池将打開放氣孔,從而使電解液逸散,造成電解液的粘稠性增大,電池的内阻增大,容量下降。因此,為了既保證電池充足電,又不過充電,必須控制充電的終點,一般采用定時控制,電壓控制和溫度控制等多種方法。

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      第一階段

      當恒定電流剛充入放完電的鎳氫電池時,由于電池内阻産生壓降,所以電池電壓很快上升(A點)。此後,電池開始接受電荷,電池電壓以較低的速率持續上升。在這個範圍内(AB之間),電化學反應以一定的速率産生氧氣,同時氧氣也以同樣的速率與氫氣化合,因此,電池内部的溫度和氣體壓力都很低。

      第二階段

      經過一定時間後,電解液中開始産生氣泡,這些氣泡聚集在極闆表面,使極闆的有效面積減小,所以電池的内阻抗增加,電池電壓開始較快上升。這是接近充足電的信号。

      第三階段

      充足電後,充入電池的電流不是轉換為電池的貯能,而是在正極闆上産生氧氣。氧氣是由于電解液電解而産生的。在氫氧化鉀和水組成的電解液中,氫氧離子變成氧、水和自由電子,反應式為40H-→O21+2H0+4e-

      雖然電解液産生的氧氣能很快在負極闆表面的電解液中複合,但是電池的溫度仍顯著升高。此外由于充電電流用來産生氧氣,所以電池内的壓力也升高。

      由于從大量的氫氧離子中很容易分解出氧氣,所以電池内的溫度急劇上升,這樣就使電池電壓下降。因此電池電壓曲線出現峰值。

      鎳氫電池充電過程

      電池的充電過程通常可分為預充電、快速充電、補足充電、涓流充電四個階段。

      預充電: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,這個階段稱為預充電。

      快速充電:就是用大電流充電,迅速恢複電池電能。快速充電速率一般在1C以上,快速充時間由電池容量和充電速率決定。

      鎳氫電池電池充電過程

      補足充電:采用某些快速充電止法時,快速充電終止後,電池并未充足電。為了保證充入100%的電量,還應加入補足充電過程。補足充電速率一般不超過0.3C。

      涓流充電:也稱為維護充電。根據電池的自放電特性,涓流充電速率一般都很低。隻要電池接在充電器上并且充電器接通電源,在維護充電狀态下,充電器将以某一充電速率給電池補充電荷,這樣可使電池總處于充足電狀态。

      充電終制方法

      定時控制

      根據電池的容量和充電電流,很容易确定所需的充電時間。這種控制方法最簡單,但是由于電池的起始充電狀态不完全相同,有的電池充不足,有的電池過充電,因此,隻有充電速率小于0.3C時,才允許采用這種方法。

      電壓控制

      最高電壓(V):從充電特性曲線可以看出,電池電壓達到最大值時,電池即充足電。充電過程中,當電池電壓達到規定值後,應立即停止快速充電。這種控制方法的缺點是:電池充足電的最高電壓随環境溫度、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别,因此采用這種方法不可能非常準确地判斷電池已足充電。

      電壓負增量(-AV):由于電池電壓的負增量與電池組的絕對電壓無關,而且不受環境溫度和充電速率等因素影響,因此可以比較準确地判斷電池已充足電。這種控制方法的缺點是:電池電壓出現負增量後,電池已經過充電,因此電池的溫度較高。此外鎳氫電池充足電後,電池電壓要經過較長時間,才出現負增量,過充電較嚴重。

      電壓零增量(0AV):鎳氫電池充電器中,為了避免等待出現電壓負增量的時間過久而損壞電池,通常采用0AV控制法。這種方法的缺點是:充足電以前,電池電壓在某一段時間内可能變化很小,從而造成過早地停止快速充電。為此,目前大多數鎳氫電池快速充電器都采用高靈敏-0AV檢測,當電池電壓略有降低時(一般約為10mV),立即停止快速充電。

      溫度控制

      最高溫度(Tm):充電過程中,通常當電池溫度達到45℃時,應立即停止快速充電。電池的溫度可通過與電池裝在一起的熱敏電阻來檢測。這種方法的缺點是熱敏電阻的響應時間較長,溫度檢測有一定滞後,同時,電池的最高工作溫度與環境溫度有關。當環境溫度過低時,充足電後,電池的溫度也達不到45℃。

      溫升(AT):為了消除環境影響,可采用溫升控制法。當電池的溫升達到規定值後,立即停止快速充電。為了實現溫升控制,必須用兩隻熱敏電阻,分别檢測電池溫度和環境溫度。

      溫度變化率(AT/At):鎳氫電池充足電後,電池溫度迅速上升,當電池溫度每分鐘上升1℃時,應當立即終止快速充電,這種充電控制方法,近年來被普遍采用。應當說明,由于熱敏電阻的阻值與溫度關系是非線性的,因此,為了提高檢測精度應設法減小熱敏電阻非線性的影響。

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