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在不同温度下使用充电器给电池充电

      可充电电池可以在一个较宽的温度范围内使用。然而这并不默认可在同样的温度范围内进行充电。当无法避免在较热或较冷的环境充电时,使用者必需对充电过程进行一些控制。最好还是让电池在合适的温度下充电。

  

  镍镉电池:一般情况下,这种老的电池技术更能耐受在极端温度下充电。镍镉电池能在一小时或更短的时间内快速充电,但这样的充电限制在5°C到45°C范围内进行,如在更理想的温度范围(10°C到25°C)充电可以得到更好的效果。


  在5°C以下充电时需要减慢充电速率至0.1C(即标称容量1/10的电流,比如电池是2000毫安小时的容量,使用200毫安进行充电),这是为了与充电反应中生成的氢和氧的吸收速率相一致。由于在低温度时氢氧结合速率减慢,充的太快会电池内压力大幅增加,最终使电池排出气体。这样充过的电池以后就再也达不到它的标称容量了。


  一些需要在低温时进行快速充电的工业电池内面有一层电热层以维持电池温度达到可接受值。一旦充电温度达到可接受值,充电时发生的气体结合这一特定过程也能产生一些热量来辅助保持温度。理想的充电器能自动调整以获得气体结合与充电电流之间的平衡。(在不放出气体的情况下尽可能大的充电电流)


  镍氢电池相比镍镉电池对高低温下充电的耐受性要低许多。镍氢电池不能在10°C以下进行快速充电,在0°C以下连慢速充电都不行。一些专门设计的工业充电器能调整充电速率以适应当前的温度,民用级消费品由于对价格敏感,一般不设计成包含温度传感器的。

  

  在更高的温度时,镍基电池的充电接受力大幅度的下降。在通常室温下能提供100%充电容量的电池在45°C时只能充进75%的容量,在60°C时只能充进45%的容量。这与一些汽车充电器在夏天时的低性能相印证。

  

  锂离子电池在高低温度时的性能都挺好。其可接受的充电温度范围是0°C到45°C。另外推荐在0°C到5°C时时将充电速率降到1C以下。

  

  民用消费级锂离子电池不能在0度以下充电,这点很重要。虽然电池外壳在冰点以下充电看起来很正常,但电池的阻抗会升高并且电极接受离子的能力急剧下降。

  

  最麻烦的是在电极上含锂金属的部分产生的电镀反应。充电速率越高,电镀反应越显著,在很低的温度下长期充电会对外壳安全性构成危害。电镀反应的效果将是永久性的,无论经过多少个充放循环都无法回复。用户所不知道的是,这样的一个电池将变得更易损直至失效。如果被刺破、碾压或大速率充电,最终的结果是爆出气体及火焰。

  

  优质充电器在低温时会减小充电电流并且避免整个充电过程低于0度。在给一个冷电池充电时,可以将外壳加温再充电。在低温时放电不会对锂离子电池有什么损害。当然在低温环境下整个电池效能的降低也是显而易见的。

  

  有些特制的锂离子电池允许低温充电。这些电池壳体是用军用材料或航空材料制作的。这些电池的低粘度电解质减少了容量/体积比率及循环寿命。除了低效能外,高价格也影响了消费者对这些产品的关注。

  

  在高温环境时使用锂离子电池也有一些需要关注的安全性问题,尤其是电池含有钴或镍电极时。把一个充满电的或已经过度充电的电池升温,会导致自发性发热失控(温升导致反应加快,反应过程放出的热又导致温度继续上升,正反馈循环导致失控)。电充的越满,导致发热失控所需要的热量就越少。锰基电池的热稳定性更好并且充满电或过充时也不会丧失稳定。

  

  铅酸电池能适当忍受一些极端温度,因为我们对自己汽车的电池比较熟悉。部分耐受性要归功于铅酸电池系统的机能迟钝。部分品牌允许零度及以下时充电,其它的则会承受损害并降低容量和缩短使用寿命。

  

  为改善铅酸电池在低温时的充电性能以及避免在升温时的发热失控,控制充电满时的电压极限非常重要。进行量测调整可以延长电池寿命15%。一般的建议每摄氏度补偿量约为3mV。电压调整使用负系数,意即温度上升时电压的阈值降低。

  

  热是电池杀手。电池越热,寿命越短。很多情况下升温无法避免,尤其在快速充电的时候,但尽量使这个时间缩短。在45°C时短时间充电还可以接受,50°C或以上时电池就开始受损了。请注意电池壳体内的温度总是比室温要高几度的。

  

超快速充电器

   

  一些充电器制造商声称能达到惊人的30分钟以内的充电时间。使用平衡的很好的电池并在适度的室温下进行操作,专为快速充电设计的镍镉电池的确能达到这么快的速度。要达到这个速度,只需要通过大电流充电先充到70%的充电周期。

  

  在充电周期的第二阶段,充电电流必需减少。吸收电能的效率在电池快充满时逐渐降低。在充电周期后半段如果仍保持大电流,多余的能量就会转化成热量及很高的电池压力。最后导致排气,放出氧气及氢气。放出气体不仅会耗损电解质,它们还都是易燃的!白色粉状物在排气孔周围积聚表明之前发生过排气。

  

  超快速充电只能应用于专门为快速充电设计的电池。对普通充电电池进行这种大电流充电会使导电通路被加热。对于一些使用弹簧式压紧电极的电池盒,电池在和电极接触处的发热效应被低估了。这些接触处使用大电流充电可能产生永久损伤。通常,一个细小的几乎不可见的焊坑会产生在接触处尖端,继而导至电路阻抗上升或接触不良断路。不良接触处在大电流下产生的热量一般会导致塑料熔化。较高的接触压紧力可以减少电阻和热量。

  

  老旧的充电电池有较大的内阻,所以不配对的电池不能放一起进行快速充电。即使它们都是快充型电池。内阻大的电池生热快,从而使电池状况继续恶化。差的(旧的)电池容量也降低了,它们比正常电池更早充满并开始快速升温。一些电池产生的热量足以让塑料电池盒软化变形。


  许多制造商还提供脉冲充电器。在充电脉冲之间分布放电脉冲可以很大的提升充电效果。这个方法促进了氧气和氢气的重新结合,使内压和温度降低。脉冲充电还能减少镍镉电池结晶效应(记忆效应)。多数用于镍基电池的Cadex充电器都使用了这种技术。


  一些高级充电器能根据电池特性调整充电电流。一个空的充电电池先使用大电流充,在充到大半时,电流逐渐缩小。旧电池也能根据情况自动充到一个合适的程度。

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