有关镍氢电池的七个特性曲线解析.docx

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有关镍氢电池的七个特性曲线解析

有关镍氢电池的七个特性曲线

2009-04-1610:

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大家经常提起镍氢电池的标称容量不够靠谱，哪怕是三洋、松下等品牌电池也是如此。

那么，厂家的标称容量又是如何计算出来的呢？

原来厂家的测试条件是：

用0.1C恒流充电14-16个小时，然后用0.2C恒流放电至1V。

这和汽车厂家的标称油耗正好形成强烈的对比。

充电电压和温度特性。

充电电流越大，温升就越厉害。

所以说，哈勃牌牛牛充电器，最好同时充3个以上的电池，把充电电流控制在800mA以下。

毕竟，用1.6A超大电流对内阻较大的工包电池进行充电，所冒的风险会成指数比例上升。

不同室温环境下的充电曲线。

室温越低，充满以后的保持电压越高。

记得雷欧伍德做过一个试验，用风扇对充电进行之中的YY牌智能充电器进行强行降温，结果被判为饱和并停止充电。

如果换了其他杂牌的充电器，也用风扇去帮助散热，很有可能造成电压超过1.6V以后还继续充下去，轻者损坏电池，重者引起浆爆。

充电温度与效率。

摄氏27度左右，充电最饱和，充/放电效率最高。

放电容量与放电电流的关系。

0.2C小电流放电，比1C大电流放电，最终放电容量能多出10％左右。

放电容量与环境温度的关系。

用1C电流放电，环境温度为摄氏50度时候的放电容量，比环境温度为摄氏0度时候的放电容量，竟然要高出20％左右。

电池的存贮特性。

镍氢电池的自放电性能要好于镍铬电池，但是比锂电池还是要差一些。

质量再好的镍氢电池，充满以后在常温下搁置三个月，容量基本都会减少30％以上。

如果放进冰箱冷藏，那么即使搁置200天，也还有90％左右的容量。

如何提高镍氢电池的寿命（循环次数）？

没有其他法宝，只有避免深度放电（过放电，放电电压低于1V）。

这一方面，DE1103的欠压保护做的很好，可惜是个电老虎。

另外，反向充电会极大地损害电池的寿命。

可充电镍氢电池的标称电压1.2V/节，实际工作电压范围在0.9V-1.48V。

2．衡量镍氢电池质量的参数如下：

　　A．内阻，及大批量生产的一致性。

一般地内阻越少越好，但要考虑一致性，内阻的离散性越少越好。

　　B．容量。

衡量镍氢电池容量的单位是mAHr，国标规定是0.2C放电，放电时间应超5个小时。

如果用1C放电，放电时间应超50分钟。

当然在相同尺寸下容量越大越好。

当然供应商能否做到，以及成本能否接受，都是问题。

与容量相对应的是大批量生产的一致性。

　　C．镍氢电池容量随温度变化而变化，超过25℃时环境温度越高容量越低；低于25℃时环境温度越低容量越低。

当然，随温度变化越少的电池，质量就越好。

　　D．循环寿命，可充电电池都有循环寿命的问题，电池随着充放次数增加，容量会下降，国标规定当电池容量下降到标称容量的80%时的循环次数，叫循环寿命，这是一个非常重要的参数。

这反映电池的质量，也反映电池厂家的水平。

与循环寿命相对的大批量的一致性。

由于测试此指标耗时耗力，很容易被忽视。

　　E．自放电率。

镍氢电池的自放电率远较锂电大。

自放电率越少当然越好。

　　F．电池放置一段时间后，活性会下降，也就是说容量会下降，充放电几次后会恢复，活性下降越少越好。

因为从厂商到消费者手中会有一到几个月时间.如果消费者头几次发现放电时间短，会引起不良印象，甚至退货。

这个问题很重要。

　　G．最近发现个别厂家的电池，在充电时，其电压曲线是抖动的（大部分时候不存在），这会导致有时充电充不饱的现象（大概会有2-3%概率）。

具体充电方法:

　　充电时，有用线性方法，也有用开关DC/DC方法，线性方法元件少，成本低，但发热，电池包有时根本无法承受。

开关方法元件多，成本高，但发热少，基本上我赞成用开关的方法。

电池包通用保护方法:

　　1．在充电回路可加一个2A的PTC，以防线路板元件损坏的保护。

　　2．线路板上可加上过流保护（3-5A），欠压保护（0.8v-0.9V/节）。

　　3．电池组上可串一个3.2A的PTC。

　　4．电池组上可串一个70/-5℃的温控开关

看来大家对电池真的很不熟悉呀，有必要给大家补补课。

　　镍氢电池也有记忆效应，只是没镍镉电池明显。

记忆效应最不明显的是锂电池。

　　记忆效应不明显意味着，可以多次充电，甚至每用完就充电而不会有太打的影响。

因此使用镍氢电池时，一般可以不考虑放电而直接充电。

　　当然，从延长使用寿命角度来看，在充放电30－50次左右，可以做一次深度放电，以恢复到最大容量。

　　放电不是如AUDIOPHONE说的那么简单，接个小灯泡，一直到不亮了就可以。

这样做的话往往会过度放电，反而伤害电池。

　　大家都知道，一节镍氢电池的额定电压是在1.2V，在刚充满电的时候实际是超过这个值的，一般在1.4-1.5V之间。

随着使用，电压会逐渐降低，在一般的使用场合，当电压低于1V时，就基本无法使用，例如WALKMAN，CDDISKMAN，MD，MP3，DC等等。

你可以自己测试一下“电用完”的电池电压是多少。

　　但如果使用的场合是低电压，小电流的则会继续放电使用。

我们所说的深度放电一般指电压下降到0.85V-0.9V之间。

通过低电压，小电流的放电，达到这个值的时候，镍氢电池（也包括镍镉）就能恢复到最大的容量，延长使用寿命。

但如果继续放电，一旦低于0.8V就有可能造成对电池不可逆的伤害，反而是影响了电池的寿命。

这就是为什么AUDIOPHONE的方法不被推荐的原因，因为你无法控制电压到了一定的值就自动停止。

同理，镍镉电池和镍氢电池都不被推荐用于遥控器之类的小电流电器。

　　对电池深度放电比较好的方法是购买有放电功能的充电器或专门的放电器。

最简易的方法是可以用AUDIOPHONE的方法，但一定要经常用表读电压值，一旦到危险区域立刻停止。

　　如果是串联的话，简单的将上述电压值乘以电池数目就可以了。

　　再来说一下长期不用的电池保存和恢复方法。

注意了，由于镍镉电池和镍氢电池特性不同，所以保存方法叶不同。

镍镉电池是要将电用完来保存，所以大家以前买的新镍镉电池是基本没有电的，需要自己来重。

一般来讲，采用正确的充电方法，大概需要充放3－5次才能将电池恢复到最佳状态。

而镍氢电池要长期保存前，应该充电到80％左右（这个大家自己应该会算），然后再保存。

这也是为什么现在买新的镍氢电池回来后多少有点电的原因，因为厂家已经预充电，防止运输周转时间太长，而电池没电受到影响。

长期保存的镍氢电池用的时候，先将余电用完，再用正确方法充放2－3次就可以恢复到最佳状态了。

　　再说说关于充电的问题。

其实最难掌握的就是正确充电。

　　充电从充电电流来分，有快速充电和慢速充电的区别。

　　从充电方式来看，有恒流充电和脉冲充电的区别。

　　很多人都有这样的问题，究竟是快充好还是慢充好。

　　那我们先来看看什么是快充而什么是慢充。

　　以一节电池的标称容量为1C，在0.1－0.2C的充电电流为慢充，>0.2C的为快充，>0.8C的为超快速充电，<＝0.05C的则是涓流充电。

以一节1400MAH的镍氢电池为例，充电电流在140MA－280MA之间的为慢速充电，而同样280MA的充电电流，对一节700MAH的电池则就是快充。

由此可见，快充还是慢充是个相对的概念，和电池本身的容量有极大的相关。

　　再回到前一个问题，究竟是快好还是慢好？

！

其实这也没有固定的答案。

很多人都认为慢好，认为快充会伤害电池。

快充会伤害电池么？

答案是肯定的，但原因并不是很多人所想的“大电流充电伤害电池”。

大电流充其量是帮凶，真正的原因是发热，由于大电流而引起的发热。

过高的温度对电池寿命有很大的影响。

所以说大电流并不可怕，头疼的是怎样来解决发热的问题。

　　说到这里，就要引入恒流充电和脉冲充电的概念。

在慢充时，基本上所有的充电器都采用了恒流的充电方法，这样电路设计比较简单，容易实现。

而由于充电电流在慢速范围，并不会引起电池过热的问题。

到了用快速电流充电的问题上，再使用恒流方式，无疑无法避免电池过热的问题，因此恒流的方法就被摒弃。

取而代之的是脉冲方式，从波形上就可以看出，充电电流的输出不是直线，而是正弦波。

波峰时，电流最大，然后马上进入波谷，几乎是没有电流。

这样设计的目的是为了让电池有一个恢复时间，从而减少大电流产生的热量，使电池发热控制在一个可接受的水平。

现在市场上看到的百余元左右的快速充电器，基本都采用这个方法。

而且这类充电器还采用了电压斜率判断法或delta判断法来判断电池是否充满，一旦充满就自动转入涓流充电，以免超过时间后大电流对电池造成伤害。

比较有名的例子就是网友们互相推荐的劲牛KN5060充电器。

这个充电器在各大电子市场都有，基本可以在65－70间拿下，做工不是很精致，但效果不错，属于性价比很高的产品。

　　采用脉冲方式来制作快速充电器是不错的解决方法，但对于有些变态的要求，比如1小时快速充电器，这时要采用大于1C的超高速充电电流来进行充电，脉冲法就力不从心了。

现在国际上采用的基本都是脉冲法加去极化反应结合的方式。

简单的说，就是在脉冲法的基础上，当一个正弦波的上半部完成后，插入一个短暂负电压的余弦波，来抵消过大的电流产生巨大热量（极化反应），从而将电池热量控制住。

这种方法一般只有在比较专业的充电器，例如航模玩家所用的专业充电器上使用。

这类充电器往往可以做到用2C－3C的电流对电池进行充电。

　　说了这些方法，从电池使用寿命角度来看，慢速恒流充电无疑是对保证电池寿命最好的方法。

但从时间就是金钱的角度来看，快速充电器节省下来的时间所带来的效益，远比损伤电池寿命10％左右的损失大得多。

这也是为什么快速充电器十分流行的原因。

　　最后讲讲口香糖电池。

很多MP3玩家对MD玩家说，你们不就用口香糖电池吗，否则我们俩的播放时间怎么会差那么多。

这个观念是错误的，口香糖电池只是电池的一种形态，本质仍然是镍氢电池。

也就是说，一节1350MAH的口香糖电池和一节1350MAH的5号镍氢电池播放效果是一样的，没有区别。

而实际上5号镍氢电池已经出现了1800MAH的容量，远超口香糖电池。

口香糖电池的产生，是为了尽可能将随身听设备做的薄，5号电池规格做不薄，而7号电池规格容量又台小，所以，小日本才想出这个办法，并不是因为口香糖电池的容量特别大。

而且口香糖电池里也有镍氢和镍镉的区别，早期的镍镉口香糖电池也不过只有600MAH，还没有现在的7号镍氢电池750MAH大。

　　最近很多网友对充电器非常感兴趣，好的充电器不但可以充满自停无须掐着表看时间，而且对一些有一定记忆效应的镍氢镍镉电池还具有修复功能。

不过再好的充电器也不能使电池永保青春，只能在一定程度上延长电池的寿命。

所以说该换电池的时候还是要换电池，不能总是指望修电池。

　　说到电池的寿命，现在不同品牌电池的标称循环次数相差很大，以前一般的镍氢镍镉电池大多在500-600次，随着镍氢镍镉电池制造工艺的更新，不但在容量上有所提升，而且在电池寿命和特性方面都有所提升。

按照以前国内镍氢镍镉电池测试的标准，所谓最大循环次数是指对电池进行标准充放电试验并纪录次数和测试电池容量，直到电池容衰落到标称容量的一定百分比所经历的循环充放电次数。

由此我们可以看到降低停止测试的标准就可以大大提高电池最大循环次数的标称数值。

实际上非专业用户不可能测试电池的具体容量，一般总要到电池充不进电了才认为电池该换了，在此之前只会感觉到电池的容量慢慢的在下降，这也是为什么一般用户都认为自己所用的充电电池寿命都大大超过正规厂家标称循环次数。

有的用户可能还在用几年前所购买的充电电池。

以前大家都认为对镍氢镍镉电池采用1/10C小电流充电最好，大电流充则容易损坏电池，但随着电池工艺的提高有些电池配合好的充电机制也允许大电流充电（1C以下）。

虽然我们看到各种品牌的镍氢镍镉电池外形和电压都是一样，而且同体积型号的电池可以通用，但不同厂家的电池由于工艺和结构的不同其特性也不同，这也就是为什么有的电池快充没问题，而有的电池则容易冒盐，而且寿命也不一样。

当然电池具体的特性和结构非专业用户不需要知道也不会知道，电池厂总说自己的电池是最好的，实际上好不好用户在使用中也会有一定的体会。

专业做电池块的商家知道什么品牌的电芯有什么特性，具体性能如何，但出于成本控制也会选择一些折中的方案，尤其是在现在一个价格竞争的时代。

　　回到充电器的话题上来，镍氢镍镉电池目前推荐的充电方法是带深度负脉冲放电的脉动充电法，在充电前建议先将电池放电，充电原则是"充足放光"。

电池充满检测的方法比较简单的，就是电压检测法，以前的定时充电法已被淘汰，现在国际上推荐的是-ΔV检测，高档的充电器则采用-ΔV检测为主，辅之以过压检测、温度检测等综合检测手段。

　　不过非常遗憾的是国内市场上还没有发现理想化的独立电池充电器，理想化的充电器至少应该具备以下几个基本方面：

　　带深度负脉冲放电的脉动充电

　　具备放电功能

　　采用-ΔV电池充满检测机制

　　高档的充电器（有的场合称为电池维护仪）还应该具备多重电池检测包括限压检测、温度检测、自动电压识别（适合充电池组）、多种充电模式选择、充电容量模拟显示、放电容量测量、放电曲线纪录等高级功能。

　　在国产的众多充电器中通用型充电器（不包括定制电池的专用充电器）从充电机制来说应该说劲牛的一些型号的产品还不错，但离开很多高要求用户的期望还有一段距离。

最近GP1800充电电池套装的充电器据说采用-ΔV方法检测电池是否充满，如果是的话应该也算不错。

其它很多国产的充电器大多采用简单的整流加电阻限流的简单线路，采用类似恒流（其实严格说也不是恒流）的老式充电方式为电池充电，由于现在电池容量相差很大，这些充电器大多是为当时1000MAH以下的充电电池设计的，所以用来充现在大容量的电池时间必须延长，不然电池会充不足。

建议用户自己用电流表测试一下充电器的充电实际电流，然后按电池标称容量乘以1.4系数除以实际充电电流来估算充电时间。

部分老式充电器我们可以用快充档为1300MAH以上的高容量电池充电，这样可以缩短充电时间，预计充电时间同样参照上面提到的公式。

限于产品的成本，很多具备充满自停的充电器都是采用电压检测的方式来判断是否充满，所谓微电脑芯片控制也只不过是一个运放或电压比较器的通用集成块（其实要称得上微电脑芯片控制至少也得要用块单片机或者充电专用集成块）。

充电器需要具备-ΔV电池充满检测机制，并不是通过几个简单的三极管线路或555以及LM324等简单的IC来实现，一般都需要使用专用的集成块，代表性产品是MAXIM系列产品。

不过这些专用的IC价格比较高，一般主要应用于高档设备的充电控制，国内用这些专用芯生产的通用充电器还没有看见过。

厂家通常认为如果独立销售的充电器成本太高，会直接导致没有价格竞争力，毕竟内行的消费者不多。

　　我们要得到高性能的充电器目前途径可能有以下三种：

　　第一种是投资购买一些含有比较科学的充电器的电池套装，如市场上看到的GP1800套装等。

　　第二种是购买国外的产品，推荐的产品有MAHA的MH-C401FS100MinuteCoolCharger（

PowerEx/Digicams/mhc401fs.htm）主机（不含电池及车载附件）参考价格25美元左右。

　　适合电池和电池组充电的高档MAHAMH-C777PLUS充电器（

prosumer/mhc777plusII.htm#download），带有液晶显示可以显示电池容量，可充1-12节镍氢镍镉电池（串联）或者1-4节锂电池（串联），主机参考价90美元左右。

　　国内的二手市场上也有不少国外淘汰的充电器，二手货价格不会很贵，上海市场上如前一阵子被炒热的二手三洋充电器，价格从20元飙升到60元，现在外观基本相同的万胜充电器大量到货。

不过购买二手货要慧眼识宝哦，二手货中不是什么都能用的。

　　第三种就是自己DIY充电器，经典的线路并不难找。

如果动手能力有限利用移动电话充电器改造也是一个好主意。

一般数码相机中用4节电池，正好串联起来用手机充电器为他们充电。

现在很多椭圆形的充电器大多是充3.6V锂电池的，即便某些型号支持充4.8V镍氢电池，内部线路也十分简单，大多用一个LM324作为核心，因此不推荐。

推荐使用以前飞毛腿101系列和103系列来改造，以市场上比较常见的飞毛腿101充电器为例，它具备液晶充电状态显示，带放电功能、自动电压识别（需要四节电池串联充电）、充电过程带负放电、支持镍氢/镍镉/锂电池等比较好的功能。

改造非常简单，只需要购买一个4节电池的串联电池盒，然后通过电线对应正负极与充电器端子连接就可以了。

4.8V和6V的电池组都可以用飞毛腿101系列充电。

飞毛腿液晶充电器早就过时了，现在手机都采用锂电池配用的也是一些廉价的充电器，说不定在你家角落里还能找到他。

有些移动电话店里还将这些过时的充电器低价抛售。

　　我们如何在不拆开充电器的情况下判断一个充电器的特性呢？

常规的简易判断方法有以下几种。

　　如果充电器有充满自停功能，那么在充电器上一定有相关充满提示，提示可能包括亮灯、灯变色、灯闪跳、声音告警等。

　　如果充电器有放电功能，一般都会有一个放电按钮，放电状态下充电器也会有状态指示正在放电。

采用脉动充电模式的充电器，我们可以用指针型万用表的电流档串联入正在充电的电池线路中，看表针是否有明显的抖动（最好用示波器观察最为直观精确）。

　　具备充电过程中负脉冲放电的充电器，我们可以用指针型万用表的电流档串联入正在充电的电池线路中，看表针是否有周期性的反偏（负放电）。

　　最后锂电池的充电机制与特性与镍氢/镍镉电池不同，所以必须用适合锂电池的充电器充电（2008-1-2811:

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充电特性

电池电压随着充电的进行而上升，充满电后因电池内部发热电压相对降低。

电池的充电电压会因温度的不同而发生变化。

标准充电：

0.1C充16小时

快速充电：

0.3C充4小时

急速充电：

1C充1.1小时（带–△V或dT/dt控制）

放电特性

电池放电容量因放电电流不同而变化。

标准充放电情况下它的1.2V以上容量可达约80%。

锦业华常规电池系列可以满足3C以下放电要求。

循环寿命特性

在正常条件下，锦业华镍氢电池可以按IEC标准循环500次以上，即使是1C充放电也可达到300次以上的循环寿命。

温度特性

锦业华镍氢电池可以在较宽的温度范围内使用，随着环境温度的不同电池性能会发生变化。

为了保证电池发挥出最佳性能，应该在指定温度下使用：

标准充电：

0~40℃

快速充电：

10~30℃

放电：

-20~50℃

自放电特性

对于镍氢电池来说，自放电会随着环境温度的上升而增加。

锦业华镍氢电池在贮存期间因自放电而丢失的容量可在再充电后得到完全恢复

但为了尽可能的避免电池性能降低，当长期存放时温度应保持在-20~30℃。