镍氢电池知识解析答疑

5、因为普通镍氢电池月自放电率达20~30%,所以,每三个月最好充一次电,意义同上述第一样,以免过放的损害;
6、不同品牌、不同容量的电池不能混合充电,充电器与电池充电特性不匹配的也不能混合充电。镍氢电池出厂后的第一次充电包括两个方面的问题:一是要不要先充电再使用,二是充电多久合适。一般情况下,新的镍氢电池只含有少量的电量,这是与镍氢电池较高的自放电速率密切相关的,假如镍氢电池出厂时的带电量为40%,在月自放电率高达30%的情况下,一月后的电量仅有10%,再长一些时间,有些电池就会处于放电态(即没有充电的状态),而且,镍氢电池还有一个特点,即,容量越高,其自放电速率也越大,这样,即使出厂时带电量大一些,经过一定时间后的电量仍然很小。因此,新电池使用前必须进行首次充电。然而,另外一种情况也可以先用后充,2005年开始有低自放电镍氢电池推出市场,国内目前也有一些厂家生产低自放电电池。但是,由于低自放电镍氢电池的结构复杂,造价要比普通型的贵出很多,因而民用市场上的低自放电镍氢电池比例很小。正宗品牌的这种电池如果出厂时间较短(如一个月以内),通常带电量还很足,因为充电电池带电量如果在30%以上都可以正常使用,所以,镍氢电池在第一次充电前可以先使用。镍氢电池充电一旦开始,就要选择用什么方式充电。
2、对电池恒流充电时,开始尽量避免涓流充电,自始至终用涓流充电模式会影响电池特性,特别是导致以后的大电放电无法启用。但恒流充电后应该设置涓流充电方式,进行补充充电,以达到完全激活因子,补充损失电量的目的;3、单节镍氢电池一使用完最好立即充电,不要先行与其他电池一起充电,因为放完电的镍氢电池放到一定时候容易造成电池过放电,形成极板短路,造成电池永久损坏;
一种情况是以恒压充电,比较老式的充Байду номын сангаас方式仍然这样设置,一般都是设置为1.4V,但这样的后果有可能是电池到达1.4V可能还没有充饱,在这种情况下,镍氢电池充电终止电压就不是镍氢电池饱和电压。
上述缺陷主要是由充电电流引起的,大电流充电有可能在1.4V时并未满电。从充电曲线上来看,有些以1C充电的镍氢电池容量到达100%的电压可以达到目的1.53V,然后,然后在这一电压下转头向下再恢复到1.4V附近,因此,1.53V成为充电最高电压,镍氢电池充电器往往通过这个特点,把拐点电压出现设置为充电截止时间。大电流与小电流充电对充电电压的比较是:小电流在较低电压值就可以充满电,而且在满电后的充电仍能缓慢地提升电压,相反,1C以上的大电流在满电状态下继续充电,电压不升反降。所以,在电压达到一定高度(如1.36V)后,采用0.3C左右的小电流充电是较为合理的。恒流充电法采用了温升速率法作为充电结束的判断依据,比如,在0.3C充电条件下,每分钟温度上升2℃就会停止充电,这时的镍氢充电电压一般都在1.4V左右。根据镍氢电池所处工作阶段,镍氢电池电压分为:充满电压、额定电最低电压,或者说是饱和电压、工作电压、截止电压。镍氢电池的额定电压是1.2V,这也是镍氢电池正常工作时的平均电压值,通常,合格的镍氢电池工作电压比较平稳,如果是一直在用的话,会表现为以一个比较稳定的频率形成电压下降过程。镍氢电池截止电压为0.9V,有的镍氢充电电池实际可用到0.8V,电压降到0.8V以下,则说明镍氢电池被过放,电池需要修复,如果电池经过修复(通常用0.2C充电1小时的方法修复)仍然未能达到0.8V说明电池失效。到达截止电压后应给镍氢电池充电,普通型镍氢电池饱和电压值会因充电电流不同而略有差别,相对小的电流在到达同样电压值时,容量(也就是电量)补偿会多一些,通常,镍氢电池充满电压在1.4V左右。试验中,因电流不同,镍氢电池充满电时的高电压会出现1.5V,低的也有1.38V。镍氢电池充电,如果电流不同,充电效果和对电池的影响都会有比较大的区别。表示充电电流大小的是倍率概念,在数值上等于充电电流与电池容量的比值,计量单位是mA。如标称容量为2000mAh的镍氢电池,如果用1000mA电流充电,充电倍率为0.5C,如果用400mA电流充电,充电倍率为0.2C。以单体电池为例,通常认为:镍氢电池充电分小电流、标准电流、大电流三种方式,以0.1~0.3C为标准充电电流,小于0.1C是小电流,大于0.3C是大电流。通常,充电电流不能大于1C。小电流充电的好处是保护电池,有轻度过充,但对电池无太大影响;不足是充电时间很长;大电流充电的好处是充电时间短;缺点是持续大电流对电池有损伤,影响使用寿命。标准充电模式的优点是充电电路简单,充电时间稍长,但这种模式在设计复杂性和照顾电池充电时间上取得了平衡,得到业内的认同。
通常认为,第一次充电前的镍氢电池电量很小,所以,应以小电流恒流充电方式为宜,大多数用0.1C倍率充电12~14小时,小电流充电对电池没有负面影响,即使有可能出现一点过充电也没有太大关系。同时,也可保证电池在充电电压范围内使电池容量100%的得到恢复。第一次充电也必须充满才能使性能发挥到最佳状态。放电是向外电路输出电流的过程,镍氢电池在电过程中,伴随有电压下降和容量减少现象。考核镍氢电池放电效果的是其输出功率占输入功率的比值,也可以近似地换算成输出容量与输入容量的比值。按照正确方法使用的镍氢电池放完电的总输出功率正常都可以达到输入功率的95%以上,放电效果的差别是因为不同电流和温度下,电池的内、外阻与放电特性会有一定的区别。实验显示,镍氢电池放电效率明显受电流和温度影响:1、镍氢电池具有良好的低温放电特性,在这方面甚至好于锂电池,即使在-20℃环境温度下,采用大电流(以1C放电速率)放电,放出的电量也能达到标称容量的85%以上。在40℃以上的高温环境中容量损失可能会达到5~10%。镍氢电池虽然有良好的低温放电特性,但其工作温度还是在0~40℃之间为宜,毕竟,超出这个温度范围后,电池容量会有不同程度的降低。2、按照IEC标准,镍氢电池容量是以标准充放电计算的,在这个标准计算中适用的电流是0.2C。实际上,以0.2C的小电流放电要比用1C放电的容量多出10%以上。如果上述两个标准应用的不恰当都会使电池放电时间减少,比如,在上述过低的温度环境下只能放出85%的电量,而电流过大也会使放电效率降低,从而使放电时间缩短。当然,如果电池在正常工作环境下放电时间明显过短,则要检查是不是电池未被充满电,那就是追溯到镍氢电池充电的问题上了。电池放完内部储存的电量,电压到达终止电压值后,继续放电就会造成过放电,镍氢电池也不例外。镍氢电池过放的出现一是在使用中,如对镍氢电池持续以较大电流放电就会造成这一现象,这与一些使用者把镍氢电池记忆效应看的过于严重有关,以为电量放的越彻底越好,这是一个误解,镍氢电池记忆效应的存在在一个很小的范围内的容量损失不大,而且可以通过周期性的(比如三个月)完全充放电来进行修复,但是电池使用中的长期过放则会破坏电池结构,使得以后的充电无法进行,相比较而言,过放的这种伤害比记忆效应所造成的部分容量损失对电池的伤害更大。另一种过放场景出现在储存过程中的自放电,镍氢电池是所有自放电中最大的,每月自放电率可达20~30%,虽然如此巨大,但由于这时电池体内电流很小,因而不会伴随使用过程中过放电可能出现的发热、发烫现象,电池结构可逆容量的破坏总的来说小得多。从电化学原理上来说,过放电会使电池内压升高,正负极活性物质可逆性受到破坏,即使充电也只能部分恢复,活性物质不可逆使得电池容量明显衰减。因此,预防镍氢电池过放电可以有效提升电池的用效率。
2、电池应带电储存,因为普通镍氢电池的自放电率高达30%,所以尽量使电池在80%的容量下储存,至少要有40%的电量,因为电池在40%容量下的自放电率会小许多。如果容量不够,很容易因为忘记补电而使镍氢电池处于过放当中;
3、存放环境应干净整洁,以防灰尘中含有导体物质而使电自放电加快。从机理上讲,自放电大小与正极材料在电解液中的溶解和它受热后的不稳定性,易自我分解有关,所以,镍氢电池自放电是由其结构决定而不可避免的,但控制自放电在可逆的范围内则可以通过使用者的正确使用而达到,除了上述三个方面的改善措施外,要及时充电补充自放电造成的电量损失,以使自放电不会发生不可逆反应。市场上有一些低自放电镍氢电池,造价较高,但可以在一年后仍保持80%的容量,因而充电次数可以显著减少。镍氢电池与其他充电电池一样,最重要的性能参数就是容量。通常意义上的电池容量是指在一定的放电条件下,电池放电至截止电压时放出的电量。IEC61436标准规定了镍氢电池在20±5℃环境下,以0.1C充电16个小时后以0.2C放电至1.0V时所放出的电量为电池的额定容量,这种方法以C5表示,即以5小时率放电模式。镍氢电池容量单位:mAh(毫安时)/Ah(安时)。镍氢电池容量是由其材料和结构决定的。
对此,一定要设置好放电终止电压,使镍氢电池在电压下降到0.9V时自动停止放电。电池不与外电路连接时,由内部自发反应引起的电池容量损失就是电池的自放电,在所有的电池类型中,镍氢电池自放电最大,普通镍氢电池达到30%的自放电率。
影响镍氢电池自放电的因素主要有三个:
1、温度影响:通常情况下,温度越高,自放电越大;反之,温度越低,自放电越小;2、与电池的带电量有关。通常,镍氢电池充得越满,自放电率也就越高,这里说的是平均值,当较高电池容量降到较低容量时,它与同等较低容量的其他电池自放电率是一样的;3、存放条件的影响。镍氢电池处在一个导体环境中可能会产生微电流,加快电池的自放电进程,意外原因造成的瞬间大电流通过甚至可能会造成短路。电池自放电会成容量损失,这种损失大部分是可逆的,通过充电行为能够得到补充,可怕的是因此导致的过放电,过放电实际是电池处于少量带电或不带电情况下的储存与工作方式,往往会表现为电池低电压或者零电压,从而形成部分容量的不可逆损失。减小自放电是提高镍氢电池性能的重要内容,针对引起自放电的原因,可以从以下方面着手改善:1、温度环境:按照IEC规定的规范化的镍氢电池,其储存温度以20±5℃为宜;而其工作温度一般在0~40℃较为理想;
4、对电池充电最好选择能控制充电电流与时间的智能充电器。如果是非智能充电器只有靠自己控制充电时间(因为不设置控制措施的普通充电器极易形成过充)。
新电池头三次充电时间一般为:充电时间=(电池容量/充电器充电电流)×1.5,日常使用的镍氢电池充电时间则为:充电时间=(电池容量/充电器充电电流)×1.2,因为头三次要完全激活电池因子,故时间长些;
镍氢电池知识解析答疑
日常使用的1.2V镍氢电池,其充满电压通常为1.4V,放电终止电压是0.9V。这就意味着,镍氢电池在放电到0.9V时已经不便使用,应该充电了。因此,0.9V既是放电时的终止电压,也可以看作是镍氢电池充电的起始电压。实用中,因为0.9V之后的镍氢电池还有一些小电流存在,所以,有的镍氢电池将起始电压设置为0.8V也是可行的。镍氢电池充满后的电压在1.4V左右,这可以视为其最高电压,但个体电池也要视具体充电方式而定。
上述IEC标准规定的额定容量只是理论容量,在理论容量已定的情况下,无论采取任何方式都不可能使其超过既有容量。就特定电池而言,随着电池使用时间和放电次数的增加,电池容量不可逆转地逐步下降,对于这种容量下降,无论采取什么方法,都不能达到理论容量。电池结构相同的镍氢电池具有相同的比容量,比容量是指单位体积或重量的电池所给出的容量,分别称之为重量比容量和体积比容量。这就是同一品牌镍氢电池不同型号之间体积越大则重量也越重,容量也越高的缘故。例如,某一品牌的5号aa镍氢电池总可以比号aaa镍氢电池的容量做的更大。市场上有一些号称高容量的电池,其中有真假之别。不同品牌同样型号的镍氢电池中,真正的高容量电池应该表现为总输出功率(电流与电压乘积)比普通电池大许多,之所以如此,是因为高功率电池采用了高分子材料,其电极结构主要由AB2构成,这里的A表示钛和钒元素,B表示锆和镍等,区别在于稀土元素的减少,而普通镍氢电池电极结构由稀土为主要元素的AB5构成。可见,如果没有高分子材料的加入,电池理论容量是无法提高的,市场上有些并未改性的镍氢电池也自称高容量,其实是以初始容量代替了额定容量。可能的情况是:在电极材料中多了增加初始容量的材料,但却以减少电极稳定用的材料为代价,结果就是,初始容量高的电池经过循环几十次使用之后容量迅速衰竭,而初始容量低的电池依然表现出良好性能。这就是为什么用总输出功率比较进行容量才是科学对比的原因。在民用市场上,日系镍氢?1??1?池容量仍然比国内的高,有一些国内镍氢电池厂的技术也出现比较大的发展,部分电池产品性能可与国际先进水平。就单节镍氢电池而言,常用的5号镍氢电池容量可以达到1500mAh,最大的可以达到2900mAh,号镍氢电池普遍可以达到1300mAh。镍氢电池应用领域的开拓与镍氢电池技术发展和镍氢电池市场容量的变化结伴而行。镍氢电池在日美德等国率先进入产业化,早期镍氢电池的用途主要是在笔记本电脑和移动电话领域取代镍镉电池,但从1990年代锂离子电池商品化以来,在此后的十余年时间里,锂离子电池已经取代镍氢电池占领了便携式电子设备市场;在通讯领域里也迫使镍氢电池基本退出。不过,目前镍氢电池的价格低于锂离子电池,而且安全性能也较锂电池优越。因此,部分笔记本电脑开始重新使用镍氢电池,也因为这两个优势,氢电池在电动工具、数码相机、电动车、移动电话中继基地用不间断移动电源等领域也开始部分回归。在适用性上,镍氢电池低温性能优越,也适于大电流放电,因此常被装配成镍氢电池组用于满足便携式电子设备需求。这方面的应用领域几乎涵盖各行各业。如:便携式打印机、移动工具、数码产品;医疗设备、远程通信设备、液晶电视机;通讯仪器、激光器仪器、仪器仪表以及电动玩具等。镍氢电池的高能量密度、大功率、无污染等综合特点也使其适用于作为动力电池使用,一些镍氢电池厂以此开发出动力汽车、电动摩托车和电动自行车的镍氢电池用途。这一特点还被延展到军事领域,应用于通信后备电源、空间技术、机器人和潜水艇等。在中国,镍氢电池获得更快的发展,超过日本成为第一生产大国,这是因为我国拥有世界0%的?1??1?土储量,而稀土是镍氢电池负极储氢合金的主要原料。在上述的应用领域中,镍氢电池的用途体现在中国市场的主要方向是移动通信、手提电脑、电动工具和汽车用电池组领域。规格一词用在镍氢电池的意义不同于日常理解的物理形状,而是对某款镍氢电池全部或部分必要性能与特征的说明,这与镍氢电池参数的功能有些接近。从实际运用上来看,一方面,有些参数并不必然反映在电池规格上;另一方面,一些需要用试验语言而非数据描述的性能要求,如耐过放、安全性等要体现在规格设计中,就没有相应的参数表达。规格与参数有个交集。一般来说,需要用参数说明的规格要求也是最重要的,这一部分被统称为规格参数。根据上面的定义,对于镍氢电池规格的说明基本上包括三个方面,而镍氢电池厂家的规格书也是围绕这三个方面?1??1??1?内容展开的。一、产品类型:即什么产品的规格,就镍氢电池而言,一般会以型号、容量、电压等作为限定词,也有的是从产品应用角度,以用电器具为限定词。这部分通常体现于规格书的开始部分,以《范围》或者《试用范围》作为标题。如以下描述:"该承认书适用于镍氢充电电池及其组合电池。型号H-AAA800mAh(尖头),尺寸:AAA型"。就是一种典型的AAA镍氢电池规格表达方式。二、规格参数:通常,厂家会将自己认为最重要的参数罗列上去,但对于决定电池性能的参数则是必须罗列的,虽然,在规格参数中也包括尺寸、重量等物理性状,但又已经突破了物理性状的范围,这些必须罗列的规格包括:标称电压、标称容量、内阻、循环寿命、充放电终止电压和充放电最大电流等参数。
镍氢电池组在充电模式的选择上,镍氢电池厂家会有自己的物色产品,有的关注于时间,有的则关注满电程度,还有的从安全角度出发设计小电流充电。镍氢电池的不正确充电会对电池性能造成严重的负面影响,为更加有效地使用镍氢电池,应在充电时注意以下事项:
1、注意充电的温度,这是所有充电环节中最关键的因素,通常应在镍氢电池生产厂家产品说明书中规定的温度(0~45℃)环境中充电,低于规定温度会使电池内部充电不正常,导致电量恢复性能持续下降。而在高于规定温度的状况下,会出现电池发烫的情况,严重时可能产生漏液,流出淡黄色的液体;