电池充电的原理?

作者&投稿:管受 (若有异议请与网页底部的电邮联系)
充电电池原理?~

说说电池的放电过程先,电池就是把化学能转化为电能的装置。
以锌铜原电池电池为例:

锌片:Zn

2e-
=
Zn2+
氧化反应(负极)
e-
┗铜片:2H+
+
2e-
=
H2↑
还原反应(正极)
总式:Zn
+
2H+
=
Zn2+
+
H2↑
这就是电池的放电过程(活性不同的两种物质之间电子的转移)。
发生的条件:
①活泼性不同的两个电极(金属与金属或石墨或不溶性的金属氧化物);
②两电极浸入电解质溶液且导线连接或直接接触;
粒子的放电顺序:
阳离子:
K
+
、Ca2+
、Na
+
、Mg2+
、Al3+

Zn2+

Fe2+
Sn2+
、Pb2+
(H+)
Cu2+
Fe3+
Hg2+
Ag+
(得e能力依次增强)
阳离子:
除Au
、Pt外的金属做电极放电能力>阴离子。即:
Zn、
Fe…
Cu

Hg

Ag
>S2-、I


Br
-、
Cl
-、OH
-(水)、
NO3
-、SO4
2-
现在再来说说充电,
充电就是让在上边的充电过程逆转
以铅蓄电池为例:
铅蓄电池是首先制造出的实用蓄电池。其原理如下:
把A、B两块铅板插入硫酸溶液中,铅于硫酸作用的结果,使A、B两块铅板上形成硫酸铅,溶液中也被硫酸铅饱和,这是还没有电势,给蓄电池充电时,在两极上发生的化学反应如下:
A;PbSO4+2H2O
-
2e-→PbO2+H2SO4+2H+;
B:PbSO4+2e-→Pb+SO42-;
可以看出,充电后,A板上的PbO2成为正极,
B板上Pb成为负极。放电时,两极发生的反应如下:
正极:PbO2+H2SO4+2H+
-2e-→PbSO4+2H2O-2e-;
负极:Pb+SO42-→PbSO4+2e-;
放电时发生反应恰为充电的逆过程。充电时,最高电动势为2.2V。放电时,电动势逐渐降低,低到1.8V时必须充电,否则会损坏极板
.

原理
蓄电池从外电路接受电能,转化为电池的化学能的工作过程。蓄电池在其能量经放电消耗后,通过充电恢复,又能重新放电,构成充放循环。
一般用直流电流(也有用不对称交流电流或脉冲电流)充电。不同情况下,采用不同的充电方法如恒流充电、恒电压充电、浮充电、涓流充电、急充电或这些方法的组合式充电等。
根据电量=电压*电流*时间的公式,在电量固定的情况下,只有通过增加电压或者增加电流的方式来缩短充电时间。
高压充电:高电压低电流模式,增加电压,需要在充电电路中设计多重降压电路。充电时,充电器会发热,手机也会发热,并影响电池的安全性。
低压充电:低电压高电流模式,增加电流,在充电器电路和电池电路中都引入MCU单片微型计算机来代替降压电路。
在低电压高电流的前提下,通过开电压环实现分段横流的电流的输出。VOOC闪充使用了低电压高电流的解决思路,保证了安全性,解决了手机充电发热的问题。

扩展资料:
1、放电中的化学变化
蓄电池连接外部电路放电时,稀硫酸即会与阴、阳极板上的活性物质产生反应,生成新化合物『硫酸铅』。经由放电硫酸成分从电解液中释出,放电愈久,硫酸浓度愈稀薄。
所消耗之成份与放电量成比例,只要测得电解液中的硫酸浓度,亦即测其比重,即可得知放电量或残余电量。
2、充电中的化学变化
由于充电时在阳极板,阴极板上所产生的硫酸铅会在充电时被分解还原成硫酸,铅及过氧化铅,因此电池内电解液的浓度逐渐增加, 亦即电解液之比重上升,并逐渐回复到放电前的浓度。
这种变化显示出蓄电池中的活性物质已还原到可以再度供电的状态,当两极的硫酸铅被还原成原来的活性物质时,即等于充电结束,而阴极板就产生氢,阳极板则产生氧,充电到最后阶段时,电流几乎都用在水的电解,因而电解液会减少,此时应以纯水补充之。
参考资料来源:百度百科-充电

镍镉/镍氢电池的发展

1899年,Waldmar Jungner在开口型镍镉电池中,首先使用了镍极板,几乎与此同时,Thomas Edison 发明了用于电动车的镍铁电池。遗憾的是,由于当时这些碱性蓄电池的极板材料比其它蓄电池的村料贵得多,因此实际应用受到了极大的限制。

后来,Jungner的镍镉电池经过几次重要改进,性能明显改善。其中最重要的改进是在1932年,科学家在镍电池中开始使用了活性物质。他们将活性物质放入多孔的镍极板中,然后再将镍极板装入金属壳内。镍镉电池发展史上另一个重要的里程碑是1947年密封型镍镉电池研制成功。在这种电池中,化学反应产生的各种气体不用排出,可以在电池内部化合。密封镍镉电池的研制成功,使镍镉电池的应用范围大大增加。

密封镍镉电池效率高、循环寿命长、能量密度大、体积小、重量轻、结构紧凑,并且不需要维护,因此在工业和消费产品中得到了广泛应用。

随着空间技术的发展,人们对电源的要求越来越高。70年代中期,美国研制成功了功率大、重量轻、寿命长、成本低的镍氢电池,并且于1978年成功地将这种电池应用在导航卫星上,镍氢电池与同体积镍镉电池相比,容量可提高一倍,而且没有重金属镉带来的污染问题。它的工作电压与镍镉电池完全相同,工作寿命也大体相当,但它具有良好的过充电和过放电性能。近年来,镍氢电池受到世界各国的重视,各种新技术层出不穷。镍氢电池刚问世时,要使用高压容器储存氢气,后来人们采用金属氢化物来储存氢气,从而制成了低压甚至常压镍氢电池。1992年,日本三洋公司每月可生产200万只镍氢电池。目前国内已有20多个单位研制生产镍氢电池,国产镍氢电池的综合性能已经达到国际先进水平。

蓄电池参数

蓄电池的五个主要参数为:电池的容量、标称电压、内阻、放电终止电压和充电终止电压。电池的容量通常用Ah(安时)表示,1Ah就是能在1A的电流下放电1小时。单元电池内活性物质的数量决定单元电池含有的电荷量,而活性物质的含量则由电池使用的材料和体积决定,因此,通常电池体积越大,容量越高。与电池容量相关的一个参数是蓄电池的充电电流。蓄电池的充电电流通常用充电速率C表示,C为蓄电池的额定容量。例如,用2A电流对1Ah电池充电,充电速率就是2C;同样地,用2A电流对500mAh电池充电,充电速率就是4C。

电池刚出厂时,正负极之间的电势差称为电池的标称电压。标称电压由极板材料的电极电位和内部电解液的浓度决定。当环境温度、使用时间和工作状态变化时,单元电池的输出电压略有变化,此外,电池的输出电压与电池的剩余电量也有一定关系。单元镍镉电池的标称电压约为1.3V(但一般认为是1.25V),单元镍氢电池的标称电压为1.25V。

电池的内阻决定于极板的电阻和离子流的阻抗。在充放电过程中,极板的电阻是不变的,但是,离子流的阻抗将随电解液浓度的变化和带电离子的增减而变化。

蓄电池充足电时,极板上的活性物质已达到饱和状态,再继续充电,蓄电池的电压也不会上升,此时的电压称为充电终止电压。镍镉电池的充电终止电压为1.75~1.8V,镍氢电池的充电终止电压为1.5V。

表1-1 镍镉电池不同放电率时的放电终止电压

放电终止电压是指蓄电池放电时允许的最低电压。如果电压低于放电终止电压后蓄电池继续放电,电池两端电压会迅速下降,形成深度放电,这样,极板上形成的生成物在正常充电时就不易再恢复,从而影响电池的寿命。放电终止电压和放电率有关。镍镉电池的放电终止电压和放电速率的关系如表1-1所列,镍氢电池的放电终止电压一般规定为1V。

镍镉蓄电池的工作原理

镍镉蓄电池的正极材料为氢氧化亚镍和石墨粉的混合物,负极材料为海绵状镉粉和氧化镉粉,电解液通常为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。当环境温度较高时,使用密度为1.17~1.19(15℃时)的氢氧化钠溶液。当环境温度较低时,使用密度为1.19~1.21(15℃时)的氢氧化钾溶液。在-15℃以下时,使用密度为1.25~1.27(15℃时)的氢氧化钾溶液。为兼顾低温性能和荷电保持能力,密封镍镉蓄电池采用密度为1.40(15℃时)的氢氧化钾溶液。为了增加蓄电池的容量和循环寿命,通常在电解液中加入少量的氢氧化锂(大约每升电解液加15~20g)。

镍镉蓄电池充电后,正极板上的活性物质变为氢氧化镍〔NiOOH〕,负极板上的活性物质变为金属镉;镍镉电池放电后,正极板上的活性物质变为氢氧化亚镍,负极板上的活性物质变为氢氧化镉。

1.放电过程中的电化学反应

(1)负极反应

负极上的镉失去两个电子后变成二价镉离子Cd2+,然后立即与溶液中的两个氢氧根离子OH-结合生成氢氧化镉Cd(OH)2,沉积到负极板上。

(2)正极反应

正极板上的活性物质是氢氧化镍(NiOOH)晶体。镍为正三价离子(Ni3+),晶格中每两个镍离子可从外电路获得负极转移出的两个电子,生成两个二价离子2Ni2+。与此同时,溶液中每两个水分子电离出的两个氢离子进入正极板,与晶格上的两个氧负离子结合,生成两个氢氧根离子,然后与晶格上原有的两个氢氧根离子一起,与两个二价镍离子生成两个氢氧化亚镍晶体。

将以上两式相加,即得镍镉蓄电池放电时的总反应:

2.充电过程中的化学反应

充电时,将蓄电池的正、负极分别与充电机的正极和负极相连,电池内部发生与放电时完全相反的电化学反应,即负极发生还原反应,正极发生氧化反应。

(1)负极反应

充电时负极板上的氢氧化镉,先电离成镉离子和氢氧根离子,然后镉离子从外电路获得电子,生成镉原子附着在极板上,而氢氧根离子进入溶液参与正极反应:

(2) 正极反应

在外电源的作用下,正极板上的氢氧化亚镍晶格中,两个二价镍离子各失去一个电子生成三价镍离子,同时,晶格中两个氢氧根离子各释放出一个氢离子,将氧负离子留在晶格上,释出的氢离子与溶液中的氢氧根离子结合,生成水分子。然后,两个三价镍离子与两个氧负离子和剩下的二个氢氧根离子结合,生成两个氢氧化镍晶体:

将以上两式相加,即得镍镉蓄电池充电时的电化学反应:

蓄电池充电终了时,充电电流将使电池内发生分解水的反应,在正、负极板上将分别有大量氧气和氢气析出,其电化学反应如下:

从上述电极反应可以看出,氢摒化钠或氢氧化钾并不直接参与反应,只起导电作用。从电池反应来看,充电过程中生成水分子,放电过程中消耗水分子,因此充、放电过程中电解液浓度变化很小,不能用密度计检测充放电程度。

3. 端电压

充足电后,立即断开充电电路,镍镉蓄电池的电动势可达1.5V左右,但很快就下降到1.31-1.36V。

镍镉蓄电池的端电压随充放电过程而变化,可用下式表示:

U充=E充+I充R内

U放=E放-I放R内

从上式可以看出,充电时,电池的端电压比放电时高,而且充电电流越大,端电压越高;放电电流越大,端电压越低。

当镍镉蓄电池以标准放电电流放电时,平均工作电压为1.2V。采用8h率放电时,蓄电池的端电压下降到1.1V后,电池即放完电。

4. 容量和影响容量的主要因素

蓄电池充足电后,在一定放电条件下,放至规定的终止电压时,电池放出的总容量称为电池的额定容量,容量Q用放电电流与放电时间的乘积来表示,表示式如下:

Q=I•t(Ah)

镍镉蓄电池容量与下列因素有关:

① 活性物质的数量;

② 放电率;

③ 电解液。

放电电流直接影响放电终止电压。在规定的放电终止电压下,放电电流越大,蓄电池的容量越小。

使用不同成分的电解液,对蓄电池的容量和寿命有一定的影响。通常,在高温环境下,为了提高电池容量,常在电解液中添加少量氢氧化锂,组成混合溶液。实验证明:每升电解液中加入15~20g含水氢氧化锂,在常温下,容量可提高4%~5%,在40℃时,容量可提高20%。然而,电解液中锂离子的含量过多,不仅使电解液的电阻增大,还会使残留在正极板上的锂离子(Li+)慢慢渗入晶格内部,对正极的化学变化产生有害影响。

电解液的温度对蓄电池的容量影响较大。这是因为随着电解液温度升高,极板活性物质的化学反应也逐步改善。

电解液中的有害杂质越多,蓄电池的容量越小。主要的有害杂质是碳酸盐和硫酸盐。它们能使电解液的电阻增大,并且低温时容易结晶,堵塞极板微孔,使蓄电池容量显著下降。此外,碳酸根离子还能与负极板作用,生成碳酸镉附着在负极板表面上,从而引起导电不良,使蓄电池内阻增大,容量下降。

5. 内阻

镍镉蓄电池的内阻与电解液的导电率、极板结构及其面积有关,而电解液的导电率又与密度和温度有关。电池的内阻主要由电解液的电阻决定。氢氧化钾和氢氧化钠溶液的电阻系数随密度而变。18℃时氢氧化钾溶液和氢氧化钠溶液的电阻系数最小。通常镍镉蓄电池的内阻可用下式计算:

6. 效率与寿命

在正常使用的条件下,镍镉电池的容量效率ηAh为67%-75%,电能效率ηWh为55%~65%,循环寿命约为2000次。容量效率ηAh和电能效率ηWh计算公式如下:

(U充和U放应取平均电压)

7. 记忆效应

镍镉电池使用过程中,如果电量没有全部放完就开始充电,下次再放电时,就不能放出全部电量。比如,镍镉电池只放出80%的电量后就开始充电,充足电后,该电池也只能放出80%的电量,这种现象称为记忆效应。

电池全部放完电后,极板上的结晶体很小。电池部分放电后,氢氧化亚镍没有完全变为氢氧化镍,剩余的氢氧化亚镍将结合在一起,形成较大的结晶体。结晶体变大是镍镉电池产生记忆效应的主要原因。

镍氢电池的工作原理

镍氢电池和同体积的镍镉电池相比,容量增加一倍,充放电循环寿命也较长,并且无记忆效应。镍氢电池正极的活性物质为NiOOH(放电时)和Ni(OH)2(充电时),负极板的活性物质为H2(放电时)和H2O(充电时),电解液采用30%的氢氧化钾溶液,充放电时的电化学反应如下:

从方程式看出:充电时,负极析出氢气,贮存在容器中,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消耗掉,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。由于有催化剂的氢电极面积大,而且氢气能够随时扩散到氢电极表面,因此,氢气和氧气能够很容易在蓄电池内部再化合生成水,使容器内的气体压力保持不变,这种再化合的速率很快,可以使蓄电池内部氧气的浓度,不超过千分之几。

从以上各反应式可以看出,镍氢电池的反应与镍镉电池相似,只是负极充放电过程中生成物不同,从后两个反应式可以看出,镍氢电池也可以做成密封型结构。镍氢电池的电解液多采用KOH水溶液,并加入少量的LiOH。隔膜采用多孔维尼纶无纺布或尼龙无纺布等。为了防止充电过程后期电池内压过高,电池中装有防爆装置。

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,由于电池内阻产生压降,所以电池电压很快上升(A点)。此后,电池开始接受电荷,电池电压以较低的速率持续上升。在这个范围内(AB之间),电化学反应以一定的速率产生氧气,同时氧气也以同样的速率与氢气化合,因此,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

电池充电过程中,产生的氧气高于复合的氧气时,电池内压力升高。电池内的正常压力*大约为1磅力/英寸2。过充电时,根据充电速率,电池内部压力将很快上升到100磅力/英寸2或者更高。

研究蓄电池的各种充电方法时,镍镉电池内产生的气体是一个重要问题。气泡聚集在极板表面,将减小极板表面参与化学反应的面积并且增加电池的内阻。过充电时,电池内产生的大量气体,如果不能很快复合,电池内部的压力就会显著增加,这样将损伤电池。此外,压力过大时,密封电池将打开放气孔,从而使电解液逸散。若电解液反复通过放气孔逸散,电解液的粘稠性增大,极板间离子的传输变得困难,因此电池的内阻增加,容量下降。

经过一定时间后(C点),电解液中开始产生气泡,这些气泡聚集在极板表面,使极板的有效面积减小,所以电池的内阻抗增加,电池电压开始较快上升。这是接近充足电的信号。

充足电后,充入电池的电流不是转换为电池的贮能,而是在正极板上产生氧气超电位。氧气是由于电解液电解而产生的,不是由于氢氧化镉还原为镉而产生的。在氢氧化钾和水组成的电解液中,氢氧离子变成氧、水和自由电子,反应式为
4OH―→O2↑+2H2O+4e―

虽然电解液产生的氧气能很快在负极板表面的电解液中复合,但是电池的温度仍显著升高。此外由于充电电流用来产生氧气,所以电池内的压力也升高。

由于从大量的氢氧离子中比从很少的氢氧化镉中更容易分解出氧气,所以电池内的温度急剧上升,这样就使电池电压下降。因此电池电压曲线出现峰值(D点)。

电解液中,氧气的产生和复合是放热反应,电池过充电时(E点),不停地产生氧气,从而使电池内的温度和压力升高。如果强制排出气体,将引起电解液减少、电池容量下降并损伤电池。若气体不能很快排出,电池将会爆炸。

采用低速率恒流涓流充电时,电池内将产生枝晶。这些枝晶能够通过隔板在极板之间扩散。在扩散较严重的情况下,这些枝晶会造成电池部分或全部短路。

镍氢电池的充电特性与镍镉电池类似,充电过程中二者的电压、温度曲线如图1-2和图1-3所示。可以看出,充电终止时,镍镉电池电压下降比镍氢电池要大得多。当电池容量达到额定容量的80%以前,镍镉电池的温度缓慢上升,当电池容量达到90%以后,镍镉电池的温度才很快上升。当电池基本充足电时,镍镉/镍氢电池的温度上升率基本相同。

充电过程与充电方法

电池的充电过程通常可分为预充电、快速充电、补足充电、涓流充电四个阶段。

对长期不用的或新电池充电时,一开始就采用快速充电,会影响电池的寿命。因此,这种电池应先用小电流充电,使其满足一定的充电条件,这个阶段称为预充电。

快速充电就是用大电流充电,迅速恢复电池电能。快速充电速率一般在1C以上,快速充时间由电池容量和充电速率决定。

为了避免过充电,一些充电器采用小电流充电。镍镉电池正常充电时,可以接受C/10或更低的充电速率,这样充电时间要10h以上。采用小电流充电,电池内不会产生过多的气体,电池温度也不会过高。只要电池接到充电器上,低速率恒流充电器就能对电池提供很小的涓流充电电流。电池采用小电流充电时,电池内产生的热量可以自然散去。

涓流充电器的主要问题是充电速度太慢,例如,容量为1Ah的电池,采用C/10充电速率时,充电时间要10h以上。此外,电池采用低充电速率反复充电时,还会产生枝晶。大部分涓流充电器中,都没有任何电压或温度反馈控制,因而不能保证电池充足电后,立即关断充电器。

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,脉冲充电则是首先用脉冲电流对电池充电。然后让电池放电,如此循环。电池脉冲的幅值很大、宽度很窄。通常放电脉冲的幅值为充电脉冲的3倍左右。虽然放电脉冲的幅值与电池容量有关,但是,与充电电流幅值的比值保持不变,脉冲充电时,充电电流波形如图1-4所示。

充电过程中,镍镉电池中的氢氧化镍还原为氢氧化亚镍,氢氧化镉还原为镉。在这个过程中产生的气泡,聚集在极板两边,这样就会减小极板的有效面积,使极板的内阻增大。由于极板的有效面积变小,充入全部电量所需的时间增加。

加入放电脉冲后,气泡离开极板并与负极板上的氧复合。这个去极化过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。

充放电脉冲宽度的选择应能保证极板恢复原来的晶体结构,从而消除记忆效应。采用放电去极化措施后,可以提高充电效率并且允许大电流快速充电。

采用某些快速充电止法时,快速充电终止后,电池并未充足电。为了保证充入100%的电量,还应加入补足充电过程。补足充电速率一般不超过0.3C。在补足充电过程中,温度会继续上升,当温度超过规定的极限时,充电器转入涓流充电状态。

存放时,镍镉电池的电量将按C/30到C/50的放电速率减小,为了补偿电池因自放电而损失的电量,补足充电结束后,充电器应自动转入涓流电过程。涓流充电也称为维护充电。根据电池的自放电特性,涓流充电速率一般都很低。只要电池接在充电器上并且充电器接通电源,在维护充电状态下,充电器将以某一充电速率给电池补充电荷,这样可使电池总处于充足电状态。

快速充电终止控制方法

采用快速充电法时,充电电流为常规充电电流的几十倍。充足电后,如果不及时停止快速充电,电池的温度和内部压力将迅速上升。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,造成电解液的粘稠性增大,电池的内阻增大,容量下降。

从镍镉电池快速充电特性可以看出,充足电后,电池电压开始下降,电池的温度和内部压力迅速上升,为了保证电池充足电又不过充电,可以采用定时控制、电压控制和温度控制待多种方法。

(1)定时控制

采用1.25C充电速率时,电池1h可充足;采用2.5C充电速率时,30min可充足。因此,根据电池的容量和充电电流,很容易确定所需的充电时间。这种控制方法最简单,但是由于电池的起始充电状态不完全相同,有的电池充不足,有的电池过充电,因此,只有充电速率小于0.3C时,才允许采用这种方法。

(2)电压控制

在电压控制法中,最容易检测的是电池的最高电压。常用的电压控制法有:

最高电压(Vmax) 从充电特性曲线可以看出,电池电压达到最大值时,电池即充足电。充电过程中,当电池电压达到规定值后,应立即停止快速充电。这种控制方法的缺点是:电池充足电的最高电压随环境温度、充电速率而变,而且电池组中各单体电池的最高充电压也有差别,因此采用这种方法不可能非常准确地判断电池已足充电。

电压负增量(-ΔV) 由于电池电压的负增量与电池组的绝对电压无关,而且不受环境温度和充电速率等因素影响,因此可以比较准确地判断电池已充足电。这种控制方法的缺点是:电池电压出现负增量后,电池已经过充电,因此电池的温度较高。此外镍氢电池充足电后,电池电压要经过较长时间,才出现负增量,过充电较严重。因此,这种控制方法主要适用于镍镉电池。

电压零增量(0ΔV) 镍氢电池充电器中,为了避免等待出现电压负增量的时间过久而损坏电池,通常采用0ΔV控制法。这种方法的缺点是:充足电以前,电池电压在某一段时间内可能变化很小,从而造成过早地停止快速充电。为此,目前大多数镍氢电池快速充电器都采用高灵敏-0ΔV检测,当电池电压略有降低时,立即停止快速充电。

(3)温度控制

为了避免损坏电池,电池温度过低时不能开始快速充电,电池温度上升到规定数值后,必须立即停止快速充电。常用的温度控制方法有:

最高温度(Tmax) 充电过程中,通常当电池温度达到45℃时,应立即停止快速充电。电池的温度可通过与电池装在一起的热敏电阻来检测。这种方法的缺点是热敏电阻的响应时间较长,温度检测有一定滞后,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,充足电后,电池的温度也达不到45℃。

温升(ΔT) 为了消除环境影响,可采用温升控制法。当电池的温升达到规定值后,立即停止快速充电。为了实现温升控制,必须用两只热敏电阻,分别检测电池温度和环境温度。

温度变化率(ΔT/Δt) 镍氢和镍镉电池充足电后,电池温度迅速上升,而且上升速率ΔT/Δt基本相同,当电池温度每分钟上升1℃时,应当立即终止快速充电,这种充电控制方法,近年来被普遍采用。应当说明,由于热敏电阻的阻值与温度关系是非线性的,因此,为了提高检测精度应设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,采用大电流快速充电,会影响电池的寿命。在这种情况下,充电器应自动转入涓流充电,待电池的温度上升到10℃后,再转入快速充电。

(4)综合控制

上述各种控制方法各有优缺点。为了保证在任何情况下,均能准确可靠地控制电池的充电状态,目前快速充电器中通常采用包括定时控制、电压控制和温度控制的综合控制法。
Ni电池与充电
充电方便才是好电池 充电技术 镉镍电池的充电器根据其技术完善程度可以分成很多种类,最简单的一种莫过于慢速充电器了,这种充电器一般是一个输出电压固定的直流变压器,充电电流的大小取决于变压器内阻或者外加电阻的大小。

慢速充电对于镍氢电池或镍镉电池是不利的,因为充电过程中不断产生的热量会加速电池老化。廉价的慢速充电器一般不会对充电电流进行很好地滤波,因此对电池的损害要严重许多。

专为镍氢电池和镍镉电池优化设计的快速充电器在技术上要复杂得多,这种充电器一般设计有电流调节器、限压保护电路和充电控制电路。充电控制电路能根据电池的温度(和/或端电压)计算充电时间和充电电流,进行相应的调节直到充电过程结束。

在判别电池是否充足电方面,目前有两种标准算法,通常称为“负电压法”(-ΔV)和“温度法”( ΔT)。要使用这两种算法,充电电流必须不小于0.2C,这样才能够让电池产生显著的温升或者电压降,从而判别充电效果。(如图1所示)

有人对传统的镍镉电池充电器进行改造,使之可以为镍氢电池和/或锂离子电池充电。实验发现,只要进行很少的修改,镍镉电池的充电算法就可以用于镍氢电池。

但是,要让一种充电器同时适应三种电池就不那么容易了。首先,它必须能通过某种方式(比如选择开关、EPROM等)识别锂离子电池;其次,采用更加精密的参考电压源来设计限压保护电路;第三,要使用连续电流-连续电压充电算法(CCVV)。

因为具有后向兼容性,这种设计思路得到了普遍应用,它既能让人们享受到锂基电池的性能优势,又用安全的锂离子电池替代了“性格暴躁”的锂电池,为价格昂贵的锂离子电池及其相关保护电路早日市场化扫清了障碍。

用锂离子电池设计电源 经过上个世纪的发展,锂离子电池及其保护电路技术日趋成熟,如今在很多应用领域,锂离子电池已经可以和镍镉电池、镍氢电池平起平坐。采用锂离子电池设计电源的产品越来越多,这一方面要归功于锂离子电池的优良特性,另一方面也是由于采用锂离子电池可以降低系统复杂度和综合成本。

锂离子电池的充电器非常简单,那些用于镍基电池的充电控制电路、充电算法、电流调节电路和计时器都不再需要。锂离子电池充电器,不论是线性工作方式还是脉冲工作方式,核心都是限流恒压调节器,这个电路只需要很少的程序代码,并且可以用简单的模拟电路实现。

有一些充电器并不采用离线式充电方式,而是采用“浮充”方式,给电池施加略低于充电终止电压(一般每单体4.2V)的电压。这种方式使充电控制电路更加简单,而且可以让设备边充电边工作。

一个优良的锂离子电池充电器应该是安全的,也就是说,充电电源供给充电控制电路的最大电压不能超出锂离子电池的安全电压范围。譬如说,某个厂商的锂离子电池可以承受的最大连续过充电电压为4.75V,那么一个优质的充电电源就会将最大输出电压限定在4.75V。(如图2所示)锂离子电池另外一个优良的特性是对充电电流的大小没有固定限制。基于这一点,人们研制出一种“自适应”充电控制器,比如Motorola公司的MC13715型充电控制和保护电路。这些充电控制器内部设计有智能化的电路,可以连接不同厂商提供的充电电源,并根据环境温度和设备类型调整充电方式。 这种充电控制器具有良好的适应性,它可以提高充电功率,动态管理充电控制电路的功耗。这种控制器不但可用于设计充电器,而且可以集成到电池、车载充电器或主机设备的电源电路之中。这样一来,不论主机设备用在哪里,其内部充电控制电路都是统一的,而且可以根据外接充电电源的情况自动控制充电的速度。

通电后,充电器将220V的电压换成电池能接收电能的电压,(3.6-4.8)原理是电解池原理,我有锂点池做比方:
锂做负极,石墨作正极,电解质溶解是由四氯化铝锂
(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOCl2)中组成.充电时,铝得电子,(获得能量,由电能转化而来)以上过程遵命能量守衡定理

主要是内部发生了电化学反映,从电能转化为化学能

铅酸蓄电池充电原理:贮存化学能量,于必要时放出电能




电动车充电器原理
有一部分充电器输出端具有防反接,防短路等特殊功能。其实就是输出端多加一个继电器,在反接,短路的情况下继电器不工作,充电器无电压输出。还有一部分充电器也具有防反接,防短路的功能,其原理与前面介绍的不同,其低压电路的启动电压由被充电池提供,且接有一 个二极管(防反接)。待电源正常启动...

充电电路工作原理
由于锂电不存在记忆效应,当电池低于3V时便不能开机,其残余电压经电阻R40、R41分压后得到2.53V送入运算放大器的同相端③、⑤、⑩脚,由于LM324⑨脚电压在负载下始终为2.66V,因此⑧脚输出低电平,V3导通,+9V电压通过V3 ec极、VD8向可充电池充电。IC1 d在电容C6的作用下,{14}脚输出的是...

一般可充电池充电器的原理
任何电池都有一个总容量,多数称为瓦时(W\/h)怎么算出一个电池的瓦时呢?其实很简单:(电压V) X (安时A\/h) =W\/h (瓦时)。例如:一节1.2V,1000毫安时的5号镍氢电池,瓦时就是1.2X1=1.2W\/H,一个3.6V,1100毫安的锂电池,瓦时为3.96W\/H,有些人看到9V的充电池,才160毫安...

电池充电是电解吗充电电池充电过程和电解池的原理相
不是电解。充电是可逆反应,电解一般不可逆。以蓄电池为例:负极材料:Pb ,正极材料:PbSO4, 电解质溶液:H2SO4 负极:Pb - 2e- + SO42- = PbSO4 正极:PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ = PbSO4 + 2H2O 总反应:Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O 阴极:PbSO4 + 2e- = ...

求简易快速充电器的原理和电路图
锂离子电池的原理及充电器:锂离子电池是前几年出现的金属锂蓄电池的替代产品,它的阳极采用能吸藏锂离子的碳极,放电时,锂变成锂离子,脱离电池阳极,到达锂离子电池阴极。锂离子在阳极和阴极之间移动,电极本身不发生变化。这是锂离子电池与金属锂电池本质上的差别。锂离子电池的阳极为石墨晶体,阴极...

vooc闪充充电的原理是什么?改变了电流还是电阻?
一般来讲, 常规的 microUSB接口为5针,而手机电池则为4-5个触点,但OPPOFind7的却为7针、8触点,这多出来的针和触点,其实就是相当于连接A水 池和 B水池的通道,通过在它们之间增加平衡通过,从而达到快速将A水池的水导入到B水池的目的,这就是“充电5分钟通话2小时”VOOC闪充快速充电的原理!

充电电路原理图解释
一路通过R6、R1l、R14、LED3(FuL饱和指示灯)和R15形成回路,LED3点亮,表示待充状态:另一路电压通过R8限流,ZD2(5V1)稳压,再由并联的R9、R10和R13分压为Q2b极提供偏置,使Q2处于导通预充状态。恒流源机构由Q2与其基极分压电阻和ZD2等元件组成。当装入被充电池时12.5V电压即通过R6限流,经Q2...

高中化学的电化学部分原电池充电和放电过程的区别,化学式要改变吗之类...
充电的原理是原电池 负极材料失去电子,发生氧化反应.化合价升高,正极材料得到电子,发生还原反应放电的原理是电解池 若阳极材料为活性电极则阳极材料放电失去电子反生氧化反应,化合价升高.阴极材料无论活性还是惰性电极都不发生反应,而是电解质溶液中的阳离子放电Ag+>Hg+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+Fe2+>Zn2+>...

电容器充电是一瞬间完成,那为什么充电器充电要几个小时?
电容器充电的时间一般是几个纳秒,因为它的原理是通过施加电场,电荷在导体间的转移而完成的。充电器充电的简单原理一般就是个电解池,充好之后放点就是个原电池,你施加电场把充电器内的储能物质变成可以在需要时能自发通过转化化学能而放电的物质。因而这是个涉及化学变化的过程,你可以想想一般的化学...

手机万能充电器的电子电路图与工作原理
工作原理:电路主要由振荡电路、充电电路、稳压保护电路等组成,其输入电压AC220V、50\/60Hz、40mA,输出电压DC4.2V、输出电流在 150mA~180mA。在充电之前,先接上待充电池,看充电器面板上的测试指示灯是否亮?若亮,表示极性正确,可以接通电源充电;否则,说明电池的极性和充电器输出电压的极性是相反的...

景泰县19397696518: 电池的充电原理. -
集哀伤风: 铅蓄电池内的阳极(PbO2)及阴极(Pb)浸到电解液(稀硫酸)中,两极间会产生2V的电力,这是根据铅蓄电池原理,经由充放电,则阴阳极及电解液即会发生如下的变化:(阳极) (电解液) (阴极)PbO2 + 2H2SO4 + Pb ---> PbSO4 ...

景泰县19397696518: 电池充电的原理 -
集哀伤风: 如果变压器的输出电流和输出电压能达到电池的阈值的话 是可以的 充电原理很简单啊 电池里面的两电极的电解质产生氧化还原反应 负极是失电子发生的是氧化反应,正极是得电子发生的是还原反应 两级已连接 电子流动 产生电流 高中还是初中化学有学的 充电正好反过来啊~让负极得到电子产生还原反应 正极是失去电子发生氧化反应(你可以理解正极被电解了)冲完电 又回到初始状态了

景泰县19397696518: 电池充电的原理是什么呢? -
集哀伤风:[答案] 电池充电:电能转换为化学能. 化学反应都伴随着电子的转移,电池充电是在有电动势条件下反应产物的能量大于反应物,把能量储存了起来,这应该归结于电化学反应

景泰县19397696518: 充电电池的原理 -
集哀伤风: 说说电池的放电过程先,电池就是把化学能转化为电能的装置. 以锌铜原电池电池为例:┏ 锌片:Zn – 2e- = Zn2+ 氧化反应(负极) e- ┗铜片:2H+ + 2e- = H2↑ 还原反应(正极)总式:Zn + 2H+ = Zn2+ + H2↑这就是电池的放电过程(活性...

景泰县19397696518: 电池充电原理 -
集哀伤风: 能想到这个问题说明你很聪明,善于联想,的确电池的内阻很小,小到如果以标称充电电压计算的电流,大到恐怖的地步. 实际上充电电流受两个方面的控制,第一,充电器限流,标准的充电器都是限流输出,在达到最大限流后,输出电压会降...

景泰县19397696518: 蓄电池充电的原理简介 -
集哀伤风:蓄电池放电后,用直流电按与放电电流相反的方向通过蓄电池,使它恢复工作能力,这个过程称为蓄电池充电.蓄电池充电时,电池正极与电源正极相联,电池负极与电源负极相联,充电电源电压必须高于电池的总电动势.充电方式有恒电流充电和恒电压充电两种.

景泰县19397696518: 充电的原理? -
集哀伤风: 电池充电原理就是将电能通过电化学反应转换为化学能存储起来,用电池的时候,存储的化学能再次通过电化学反应转换为电能供用电器使用.新电池出厂之前,厂家已经给电池充了一定的电量,由于电池在出厂到卖给使用者这个过程中,电池可能会存放一段时间,而充电电池(特别是锂电池)都有一个“休眠”的特性,电池的存放时间越长,电池“休眠”状态越深,用户拿到这种电池后为了保证电池能够及时回复最佳工作状态,必须对充电电池进行激活(消除电池的“休眠”状态),这种激活方法一般是:在使用新电池的前三次进行长时间充电.

景泰县19397696518: 电池是怎么充电的?什么原理? -
集哀伤风:[答案] 充电、放电原理先说说电池的放电过程,电池就是把化学能转化为电能的装置.以锌铜原电池电池为例:┏ 锌片:Zn – 2e- = Zn2+ 氧化反应(负极) e- ┗铜片:2H+ + 2e- = H2↑ 还原反应(正极) 总式:Zn + 2H+ = Zn2+ + H2...

景泰县19397696518: 跪求充电原理是什么!!!!! -
集哀伤风: 导线中的自由电子受电场力的作用,因而有定向移动,所以电流.当其中一点的电压高于另一点时,则,导线中的电场指向是由电位高处指向低处.自由电子就会向电位高处定向移动,形成的电流. 充电时高电位接于两个电极之间.电池,是利用两个电极之间金属性的不同,产生电势差,从而使电子的流动,产生电流.

景泰县19397696518: 电池充电的原理
集哀伤风:电池充电的原理是 充电时将电能转化为化学能在电池内储存起来,放电时将化学能转化为电能供给外系统.其充电和放电过程是通过电化学反应完成的,例如:铅酸电池充电化学反应为硫酸铅和水转化为二氧化铅、海绵铅与稀硫酸. 2PbSO4+2H2O====Pb(负极)+PbO2(正极)+2H2SO4 此时电池电极两端的电压就升高!铅酸电池单格电压升高到2.37为充满电的电压.

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