鎳氫電池（NIMH）充電基礎(chǔ)知識(shí)

“NIMH”對(duì)電池意味著什么？

NiMH的意思是“鎳 – 金屬氫化物”。電池發(fā)展史總是很有趣的。最成功的奇特電池之一是鎳氫電池。它使用與鎳鎘電池相同的氫氧化鎳正極和KOH電解質(zhì)，但它使用氫氣代替負(fù)極中的鎘。它使用一個(gè)壓力容器來(lái)容納氫氣。鎳氫電池用于低軌道衛(wèi)星，它在地球的每次通過(guò)時(shí)對(duì)電池進(jìn)行充電和放電，因此是可以為一個(gè)長(zhǎng)壽命的電池。

存儲(chǔ)氫的另一種方法是稱(chēng)為金屬氫化物的金屬間化合物。一些金屬在其原子晶格中具有空間以容納氫原子。可以通過(guò)電化學(xué)方法誘導(dǎo)氫進(jìn)入和離開(kāi)金屬基質(zhì)。因此，金屬氫化物是鎳氫電池的一個(gè)變體，采用了一種新的低壓儲(chǔ)氫方法。不幸的是，由于金屬氫化物在暴露于KOH時(shí)會(huì)腐蝕，因此它們的壽命不如鎳氫電池。

鎳氫電池充電的基礎(chǔ)知識(shí)

鎳鎘電池和鎳氫電池是最難準(zhǔn)確充電的電池之一。對(duì)于鋰離子和鉛酸電池，您可以通過(guò)設(shè)置最大充電電壓來(lái)控制過(guò)充電，而鎳氫電池則沒(méi)有“浮充電”電壓。因此，充電是基于迫使電流通過(guò)電池。這樣做的電壓不像其他電池那樣固定在石頭上。

并聯(lián)充電

因?yàn)槟悴荒艽_定每個(gè)電池是否具有相同的阻抗，因此即使它們已滿(mǎn)，有些也會(huì)比其他單元或包更多。這意味著您需要為并聯(lián)電池組中的每個(gè)串使用單獨(dú)的充電電路，或者以某種其他方式平衡電流。

鎳氫電池的庫(kù)侖充電效率通常為66％，這意味著您每運(yùn)行100安培小時(shí)必須在電池中放置150安培小時(shí)。

在鎳氫電池中，指示充電結(jié)束時(shí)，它非常依賴(lài)于溫度。糟糕的是，新型鎳氫電池在循環(huán)早期會(huì)出現(xiàn)曲線上的顛簸，特別是在天氣寒冷時(shí)。此外，當(dāng)充電速率超過(guò)C / 10時(shí)，鎳氫電池對(duì)過(guò)充電損壞很敏感。由于電池鼓包并不總是容易看到，因此可能會(huì)出現(xiàn)輕微的過(guò)充電。

然而，已經(jīng)開(kāi)發(fā)出現(xiàn)代算法以在不使用熱敏電阻的情況下實(shí)現(xiàn)精確充電。這些充電器具有檢測(cè)完全充電的特殊測(cè)量技術(shù)，通常涉及某種脈沖周期，其中在脈沖期間和脈沖之間測(cè)量電壓。對(duì)于多電池組，如果電池不是全部處于相同的充電狀態(tài)，并且如果它們的容量不平衡，則電池可能一次填充一個(gè)，從而使充電結(jié)束信號(hào)變暗。為了平衡電池，可能需要幾個(gè)電池充電 – 放電循環(huán)。幸運(yùn)的是，鎳氫電池并不介意在C / 10或更低的溫度下過(guò)度充電，這使充電器能夠在涓流充電期間平衡電池。

隨著電池達(dá)到充電結(jié)束，氧氣開(kāi)始在電極處形成，并在催化劑處重新結(jié)合。這種新的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生熱量，可以用熱敏電阻輕松測(cè)量。這是在快速充電期間檢測(cè)充電結(jié)束的最安全方法。

隔夜充電方法

對(duì)鎳氫電池充電最安全的方法是以C / 10或以下（每小時(shí)額定容量的10％）充電。因此，100 mAH電池將以10 mA充電15小時(shí)。該方法不需要充電結(jié)束傳感器并確保完全充電?，F(xiàn)代電池具有氧氣再循環(huán)催化劑，可防止過(guò)充電時(shí)電池受損，但如果充電率超過(guò)C / 10，則這種再循環(huán)無(wú)法跟上。完全充電所需的最低電壓隨溫度而變化 – 在20攝氏度時(shí)每個(gè)電池至少為1.41伏。即使在C / 10下持續(xù)充電也不會(huì)導(dǎo)致放氣，但它會(huì)使電池稍微加熱。為了延長(zhǎng)電池壽命，最佳做法是使用計(jì)時(shí)器防止過(guò)度充電持續(xù)13至15小時(shí)。

更快充電方法

使用計(jì)時(shí)器可以在C / 3.33下充電5小時(shí)。這有點(diǎn)冒險(xiǎn)，因?yàn)殡姵卦诔潆娗皯?yīng)完全放電。如果在計(jì)時(shí)器啟動(dòng)時(shí)電池仍然具有90％的容量，則很有可能將電池放空。確保不發(fā)生這種情況的一種方法是讓充電器自動(dòng)將電池放電至每個(gè)電池1伏，然后打開(kāi)充電器5小時(shí)。這種方法的優(yōu)點(diǎn)是消除任何電池記憶的機(jī)會(huì)。但C / 10充電器中使用的微處理器板可以很容易地修改以進(jìn)行放電。將需要功率耗散封裝以在合理的時(shí)間量?jī)?nèi)從部分充電的電池耗散能量。

最快的充電方法

如果使用溫度監(jiān)控器，NiMH電池可以以高達(dá)1C的速率充電（換句話說(shuō)，電池容量的100％，安培小時(shí)為1.5小時(shí)），當(dāng)終止溫度升高時(shí)，dT / dt值應(yīng)設(shè)置為每分鐘1至2攝氏度。

涓流充電方法

在待機(jī)模式下，您可能需要在不損壞電池的情況下將鎳氫電池充電。這可以在0.03 C和.05 C之間的電流下安全地完成。所需的電壓取決于溫度，因此務(wù)必調(diào)節(jié)充電器中的電流。

dT / dt與-dV / dt

這兩種終止方法適用于鎳鎘電池，也適用于鎳氫電池。dT / dt測(cè)量充電結(jié)束時(shí)的溫度會(huì)上升。電池充滿(mǎn)電后，會(huì)開(kāi)始新的化學(xué)反應(yīng)，以吸收不需要的電流。在氫氧化鎳型電池中，這包括產(chǎn)生和重新組合氧氣。此過(guò)程會(huì)加熱電池。溫度上升的突然增加可用于終止充電。

氧氣產(chǎn)生/重組循環(huán)的另一個(gè)影響是略微降低電池的電壓。如果您可以檢測(cè)到此電壓下降，則可以使用此信號(hào)終止充電。當(dāng)然，-dV / dt是最簡(jiǎn)單的，因?yàn)樗恍枰獪囟葌鞲衅鳌ｆ嚉潆姵氐淖罴逊椒ㄊ莇T / dt方法。主要有兩個(gè)原因。使用鎳氫電池時(shí)，電壓下降較小，并且比使用鎳鎘電池更難檢測(cè)。這幾乎總能確保過(guò)充電，這將限制電池故障前的充電/放電總循環(huán)次數(shù)。其次，新的鎳氫電池在充電周期的早期會(huì)出現(xiàn)假峰值，因此充電器將很快終止。

有一些新算法使用微處理器控制來(lái)使用-dV信號(hào)來(lái)檢測(cè)充電結(jié)束。這些可以很好地工作，我們的幾個(gè)充電器使用這種技術(shù)，包括打開(kāi)和關(guān)閉充電器以進(jìn)行電壓測(cè)量。該技術(shù)似乎對(duì)細(xì)胞容量的不平衡敏感。dT / dt仍然更可靠，特別是對(duì)于大型包裝，但在只有兩根電線可用的情況下，現(xiàn)在可以想想使用別的解決方案。