可充电池的充电原理介绍

　　1  电池的定义

　　如果电池仅定义为能量储存系统，则其有可能包括飞轮和时钟发条等元件。在现代技术中电池的更精确定义为：能够产生电能的便携、独立化学系统。 一次电池，又叫不可充电池或原电池，从电池单向化学反应中产生电能。原电池放电导致电池化学成分永久和不可逆的改变。但可充电池，又叫二次电池，可在应用中放电，也可由充电器充电。所以，二次电池储存能量，而不是产生能量。 充电和放电电流（安培）通常用电池额定容量的倍数表示，叫做充电速率（C-rate）。例如，对于额定为1安时（Ah）的电池，C/10的放电电流等于1Ah/10 = 100mA。电池的额定容量（Ah或mAh）是电池在特定的条件下完全放电所能储存（产生）的电能。因此，电池的总能量等于容量乘以电池电压，单位为瓦时。

　　2  电池性能的测试

　　电池的化学成分和设计共同限制了输出电流。若没有实际因素限制性能，电池瞬时可以输出无穷大电流。限制电池输出电流的主要因素是基本化学反应速率、电池设计，以及进行化学反应的区域。某些电池本身具有产生大电流的能力。如镍镉电池短路电流可大到足以融化金属和引起火灾。其它一些电池只能产生弱电流。电池中所有化学和机械总效应可用一个数学因数表示，即等效内阻。降低内阻可获得更大电流。 没有电池能永久储存能量。电池不可避免要进行化学反应并缓慢退化，导致储存电量减少。电池容量与重量（或体积）之比称为电池的能量密度。高能量密度意味着在给定体积和重量的电池中可存储更多能量。

　　下表给出了个人电脑和蜂窝电话中可充电池的主要化学成分，以及其额定电压和能量密度（以瓦时每千克，或Wh/Kg表示）。

表1. 常用可充电电池化学成分的能量密度

表2. 常用可充电电池化学成分的特性

　　若一次和二次电池都能达到同样目的，为什么不总是选择二次电池呢？原因是二次电池有以下缺点：

　　a 实际中，所有二次电池能量都会因自放电较快的损失

　　b 二次电池使用前必需充电

　　3  电池充电

　　一个新的可充电电池或电池组（一个电池组中有几个电池）不能保证已充满电。事实上它们很可能已被完全放电。因此，首先要根据制造商提供的、与化学成分相关的指南，对电池/电池组充电。 每次充电要根据电池化学成分按顺序施加电压和电流。因此，充电器和充电算法需满足不同电池化学成分的不同要求。电池充电常用术语包括：用于NiCd和NiMH电池的恒流（CC），和用于锂离子和锂聚合物电池的恒流/恒压（CC/CV） 。

图1. 半恒流充电，主要应用于剃须刀，数字无绳电话和玩具

图2. 定时器控制充电，主要应用于笔记本，数据终端，无线设备和蜂窝电话

图3. -DV终止充电方式，主要应用于笔记本，数据终端，摄录像机，无线设备和蜂窝电话

图4. -dT/dt终止充电方式，应用于电源设备和电动工具

图5. 涓流充电，主要应用于应急灯，导引灯和存储器备份