電池充電器原理
英飛凌汽車電子生態(tài)圈
掃碼關(guān)注
獲取最新最全汽車電子
技術(shù)方案與實(shí)用技巧
摘要：本文概要介紹了電池充電方式和現(xiàn)代電池技術(shù)，以使讀者能更好的了解便攜設(shè)備中使用的電池。本文對(duì)鎳鎘(NiCd)電池，鎳氫(NiMH)電池和鋰離子(Li+)電池的化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行了描述，還介紹了一款單節(jié)鋰離子和鋰聚合物電池保護(hù)芯片。
概述
電池的應(yīng)用從來(lái)沒(méi)有像現(xiàn)在這么廣泛。電池正在變得更小、更輕，在單位體積內(nèi)容納更多能量。電池發(fā)展的主要?jiǎng)恿?lái)自便攜設(shè)備(例如移動(dòng)電話，膝上電腦，攝錄像機(jī)和MP3播放器)的快速發(fā)展。這篇關(guān)于充電方式和現(xiàn)代電池技術(shù)的應(yīng)用筆記將幫助您更好了解這些便攜設(shè)備中使用的電池。
電池的定義
如果電池僅定義為能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)，則其有可能包括飛輪和時(shí)鐘發(fā)條等元件。在現(xiàn)代技術(shù)中電池的更精確定義為：能夠產(chǎn)生電能的便攜、獨(dú)立化學(xué)系統(tǒng)。
一次電池，又叫不可充電電池或原電池，從電池單向化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生電能。原電池放電導(dǎo)致電池化學(xué)成分永久和不可逆的改變。但可充電電池，又叫二次電池，可在應(yīng)用中放電，也可由充電器充電。所以，二次電池儲(chǔ)存能量，而不是產(chǎn)生能量。
充電和放電電流(安培)通常用電池額定容量的倍數(shù)表示，叫做充電速率(C-rate)。例如，對(duì)于額定為1安時(shí)(Ah)的電池，C/10的放電電流等于1Ah/10 = 100mA。電池的額定容量(Ah或mAh)是電池在特定的條件下完全放電所能儲(chǔ)存(產(chǎn)生)的電能。因此，電池的總能量等于容量乘以電池電壓，單位為瓦時(shí)。
電池性能的測(cè)試
電池的化學(xué)成分和設(shè)計(jì)共同限制了輸出電流。若沒(méi)有實(shí)際因素限制性能，電池瞬時(shí)可以輸出無(wú)窮大電流。限制電池輸出電流的主要因素是基本化學(xué)反應(yīng)速率、電池設(shè)計(jì)，以及進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)的區(qū)域。某些電池本身具有產(chǎn)生大電流的能力。如鎳鎘電池短路電流可大到足以融化金屬和引起火災(zāi)。其它一些電池只能產(chǎn)生弱電流。電池中所有化學(xué)和機(jī)械總效應(yīng)可用一個(gè)數(shù)學(xué)因數(shù)表示，即等效內(nèi)阻。降低內(nèi)阻可獲得更大電流。
沒(méi)有電池能永久儲(chǔ)存能量。電池不可避免要進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)并緩慢退化，導(dǎo)致儲(chǔ)存電量減少。電池容量與重量(或體積)之比稱為電池的能量密度。高能量密度意味著在給定體積和重量的電池中可存儲(chǔ)更多能量。
下表給出了個(gè)人電腦和蜂窩電話中可充電電池的主要化學(xué)成分，以及其額定電壓和能量密度(以瓦時(shí)每千克，或Wh/Kg表示)。
表1. 常用可充電電池化學(xué)成分的能量密度 CELL TYPENOMINAL
表1. 常用可充電電池化學(xué)成分的能量密度
| CELL TYPE | NOMINAL VOLTAGE (V) | STORAGE DENSITY (Wh/kg) |
| Lead acid | 2.1 | 30 |
| Nickel cadmium (NiCd) | 1.2 | 40 to 60 |
| Nickel metal hydride (NiMH) | 1.2 | 60 to 80 |
| Circular lithium ion (Li+) | 3.6 | 90 to 100 |
| Prismatic lithium ion | 3.6 | 100 to 110 |
| Polymer lithium ion | 3.6 | 130 to 150 |
表2. 常用可充電電池化學(xué)成分的特性
| Attribute | Nickel Cadmium | Nickel Metal Hydride | Lithium Ion |
| Energy density | Low | Medium | High |
| Energy storage | Low | Medium | Medium |
| Cycle life | High | High | High |
| Cost | Low | Medium | High |
| Safety | High | High | Medium |
| Environment | Low | Medium | Medium |
若一次和二次電池都能達(dá)到同樣目的，為什么不總是選擇二次電池呢?原因是二次電池有以下缺點(diǎn)：
實(shí)際中，所有二次電池能量都會(huì)因自放電較快的損失
二次電池使用前必需充電
電池充電
一個(gè)新的可充電電池或電池組(一個(gè)電池組中有幾個(gè)電池)不能保證已充滿電。事實(shí)上它們很可能已被完全放電。因此，首先要根據(jù)制造商提供的、與化學(xué)成分相關(guān)的指南，對(duì)電池/電池組充電。
評(píng)論