鎳氫電池特性篇,之 充電特性

謂充電,是指將已放電的電池再次回覆到可使用的狀態的操作。鎳氫電池在充電時需要使用充電器。本公司的鎳氫電池的一般的充電特性如圖1所示。當對鎳氫電池進行持續充電時,電池電壓、電池溫度及電池內壓會隨著時間的而發生變化,另外這些項目也受到充電電流及周圍溫度的影響。本公司的鎳氫電池是通過將負極的容量設計得比正極大,使得在過充時能減少從負極產生的氫氣量,同時可以使由正極產生的氧氣被負極有效地吸收,使得電池達到密閉化的效果。為了讓電池反應能迅速地發生,根據相應的品種及充電方法,確定了各個品種的最匹配的充電電流值、充電時間。

與鎳鎘電池相比,由於充電反應是放熱反應,所以具有在充電時溫度上升的特點。


鎳氫電池特性篇,之  充電特性

圖1 充電特性圖示


●充電效率

電池通常以0.1ItA的電流,充電16小時,也就是進行160%的完全充電,這樣可保證得到100%的容量。這時充電能量會使用到:①將活性物質變換到充電狀態的反應;②發生氣體等的副反應中。圖2表示的是充電電量和放電容量的關係。充電能量在充電初期到中期階段幾乎都使用到①的反應中,但在充電末期由於電池已是滿充電狀態,此時②的反應成為了主體。此處的ItA是表示充電電流(或放電電流)的強度的單位,是在電池的額定容量所表示的數值的倍數上,加上It和電流的單位所得到的。例如額定容量為1600mAh的電池,0.1ItA與0.1×1600=160mA相當。伴隨著電池的種類、充電電流的大小、過充率、周圍溫度的變化充電效率也是變化的。

(說明:本內容所列數據僅為參考值 )


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圖2 充電效率示例

●充電電流

圖3表示的是充電電流與放電容量的關係。

一般來說充電電流大的時候,在充電末期時,由正極容易產生副產物氧氣,充電能量由於進行了副反應,實際存儲的能量下降,所以充電效率下降。因此充電電流有其最佳範圍,這個範圍由於電池的種類不同而不同。


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圖3 充電電流與放電容量比率


●充電溫度

圖4所示為充電溫度和放電容量的關係。一般來說,充電溫度越高由正極容易產生的氣體,導致充電不充分,造成充電效率低下。在充電的初期或中期電池溫度不會上升,但在充電末期,由於從正極發生氣體,併產生熱量,導致電池的溫度上升。另外,單充電電流越大,或將電池作為能量包的電池使用時,其溫度上升的程度就越厲害。溫度如果上升的過高的話,電池的構成部件就會出現劣化,甚至可能造成電池壽命的縮短,所以,充電時要將溫度控制在0~45℃的範圍內進行。其中,最佳溫度範圍為10~30℃之間。


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圖4 充電溫度與放電容量

●電池內壓

上述的各種電池以合適的電流進行充電的話,過充電時發生的電池內部的氧氣被負極吸收之後,達到平衡狀態。但當將充電電流加大時,由正極產生的氧氣會大幅增加。另外,當充電溫度過低時,負極的氧氣吸收能力下降,電池的內壓上升,有可能造成電池的漏液,甚至導致電池壽命的縮短。因此,請使用恰當的充電電流和在合適的充電溫度下進行充電。


●充電電壓

圖5所示的是充電溫度和充電電壓,圖6所示的是充電電流和充電電壓的關係。如果持續進行充電的話,電池的電壓將會上升,但在過充電時,由於電池的發熱使得電池電壓會有一定程度的下降,從而達到平衡電壓。另外,在充電溫度過低或充電電流較大時,由於內阻導致的電壓增加,以及為了使電極反應的過電壓加大而導致充電電壓上升。


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圖5 充電電流與充電電壓示例

●充電方法

鎳氫電池在充電時,如果其充電條件不恰當的話,不單單只是導致電池的性能不能充分地發揮出來,還會導致壽命的縮短,極端的情況下還會出現由漏液導致的對機器設備的損傷。因此有必要充分考慮電池的型號,放電條件,周圍溫度等之後,選擇適當的充電方法。因此,在充電時推薦使用專用的充電器。


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