镍氢电池学习总结

镍氢电池学习总结

镍氢电池常见参数

参数

说明

额定容量

是按国家或有关部门颁布的标准,保证电池在一定的放电条件下应该放出的最低限度的容量

理论容量

理论容量是把活性物质的质量按法拉第定律计算而得的最高理论值

实际容量

电池在一定条件下输出的电能,它等于放电电流与放电时间的乘积,单位为Ah,其值小于理论容量

比容量

体积比容量=容量/体积;质量比容量=容量/质量

电池能量

单位为Wh(瓦时),能量(Wh)=电压(V)×电池容量(Ah)

能量密度

如果是单位体积,即体积能量密度(Wh/L),很多地方直接简称为能量密度;如果是单位质量,就是质量能量密度(Wh/kg),很多地方也叫比能量

SOC

荷电状态,也叫剩余电量,代表的是电池放电后剩余容量与其完全充电状态的容量的比值

SOH

电池健康度,可以理解为电池当前的容量与出厂容量的百分比

负载能力

当电池的正负极两端连接在用电器上时,带动用电器工作时的输出功率,即为电池的负载能力

标称电压

正常工作过程中表现出来的电压,镍氢电池为1.2V

终止电压

指电池放电时,电压下降到电池不宜再继续放电的最低工作电压值,镍氢电池放电终止电压一般为0.9V,充电终止电压一般为1.4V受温度和充电电流影响

开路电压

指电池不放电时,电池两极之间的电位差

工作电压

接通负载放电时,电池两级之间的电位差

放电深度

电池放出的容量占其额定容量的百分比

过充过放

充满后继续充电,低于放电终止电压后继续放电

自放电

电池在开路状态下也会有电能损耗,一定的时间衡量电池自放电占总容量的百分率称为“自放电率”

充放电倍率

充放电倍率C=充放电电流/额定容量;例如:额定容量为100Ah的电池用20A放电时,其放电倍率为0.2C

放电平台

镍氢电池完全充电后,放电至1.2V时的容量记为C1.放电至1V时的容量记为C0,C1/C0称为该电池的放电平台

循环寿命

完全充电和放电一次称为一个循环。电池容量衰减为初始容量的60%,此时循环的次数即为循环寿命

电池内阻

包括欧姆内阻和极化内阻,电池的内阻不是常数,在充放电过程中随时间不断变化

镍氢电池充电特性

镍氢电池学习总结_第1张图片

 

AB段电池开始接受电荷。电池电压以较低的速率持续上升,温度和压力都很低

CD段由于电池自身特性,电池内阻增加,电池电压开始较快上升

DE段电池电压到达D点后电池充满电,由于后面进入电池的电流不在转为储能,转化成热

能使电池温度上升,就会使电池电压开始下降,温度和电池压力急剧上升很危险

结论:电池电压到达最高点代表充电完成

充电温度对镍氢电池充电的影响

镍氢电池学习总结_第2张图片镍氢电池学习总结_第3张图片

 

 

由图可知充电温度在0-10摄氏度时电池电压是比20-70摄氏度要高的,在27摄氏度左右充电最饱和。

镍氢电池充电方法

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由上图可知镍氢电池在不同的充电电流下的电池的电压和温度关系

充电电流越大电池的电压也会也大,同样电池温度也会更高,在0.1C小电流充电的情况下在电池容量到120%时,电池温度上升也不大,所以使用小电流充电在电路设计上就不需要太复杂的设计,不需要在充满时断开,镍氢没有锂电池那么危险和脆弱,连保护板都不需要,常见的可以将一个电阻与电池串联后接到一个直流源上,这样做的优点是电路简单成本低廉,但是长时间的过充可能导致电池寿命下降,而且充电电流小,充满电需要更多的时间。在大电流充电的时,电池电压到达顶点的时候,如果继续充就会导致电池产生急剧的温升,想要快速充电又要不影响电池性能和安全这时可以选择:

电压负增量检测法:充电过程:预充电->大电流充电->等待-△V出现->小电流充电->断开,这个方法通过检测负电压的方式进行的,也是现在大量使用的方法。

最高电压检测法:充电过程:预充电->大电流充电->等待最高电源阈值出现->小电流充电->断开,这个方法通过检电池两端电压是否达到预设的阈值来控制大电流充电是否结束,因为使用大电流充电时电压会比小电流充电高,到达最高电压时电池SOC还没有到达最大,这时后就需要切换成小电流继续充一段时间,镍氢电池充电芯片CN3085使用的就是这种方法。

通过上图可以知道电池的充电电压和温度也有一定关系,所以可以使用检测温度的方式来判断是否充满,但温度容易受外界因素影响。

放电容量与放电电流关系

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0.2C小电流放电,比1C大电流放电,最终放电容量能多10%

放电容量与环境温度的关系

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用1C电流放电,环境温度为50摄氏度时候的放电量,比环境温度为0摄氏度的时候的放电量高20%

电池的自放电特性

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在常温充满放3个月,电量会减少30%以上

电池保护

镍氢电池比较安全,是水系电的电解液,就算爆炸也不会发生火灾,而且耐过充过放,放电到0V还可以恢复,所以镍氢电池一般不需要保护板。

常见镍氢电池规格

规格

说明

AAAA

4A电池,别名9号电池,行业市场上4A镍氢电池存储容量最大为350mAh。高度41.5mm,直径8.1mm,可以使用在surface这样的电脑笔上

AAA

3A电池,别名7号电池,行业市场上3A镍氢电池存储容量存储容量在300~1000mAh前后。高度43mm,直径10.2mm,可以使用在新能源设备、电动剃须刀这一些设备上

AA

2A电池,别名5号电池,行业市场上2A镍氢电池存储容量范围在300~2500mAh前后。高度50mm,直径14.2mm,可以使用在遥控器、玩具等设备。

A

1A电池,行业市场上1A电池镍氢电池存储容量范围在2500mAh前后,有分17650、17670、18670等型号

说明:以上是市面上常见圆柱型镍氢电池的标准规格,厂家会有由上面型号衍生出来的型号,改变电池的高度,直径不变,在功能分类上还有标准型、大功率型、高温型、低自放电型。在外形分类上有矩形、纽扣电池等。

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