電動工具專用Ni-講義

1、一、 電動工具專用Ni/MH電池特性1 化學電源的分類1.1化學電源發(fā)展史化學電源的定義：化學電源是將物質(zhì)化學反應產(chǎn)生的能量直接轉(zhuǎn)換成電能的一種裝置。電源分為化學電源與物理電源，常見的太陽能電池、風力發(fā)電、水電等都是物理電源，是將光能、機械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。我們常用的電源一般為化學電源，如干電池、鉛酸電池等?；瘜W電源已經(jīng)由100多年的發(fā)展歷史了，最早的電池是干電池，即著名的伏打電堆。于1859年出現(xiàn)了二次電池，最早的二次電池為鉛酸電池，1868年出現(xiàn)了堿性Zn/MnO2電池；1895年出現(xiàn)了Cd/Ni電池，1900年出現(xiàn)Fe/Ni電池。二十世紀80年代末期出現(xiàn)了Ni/MH電池，九十年代末期出

2、現(xiàn)鋰離子電池。Ni/MH電池最早實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的是日本，它也是電池研究水平最高的國家之一。1.2 化學電源的分類化學電源的分類有不同的方法。（1） 按活性物質(zhì)保存方式分 活性物質(zhì)保持在電極上l 非再生型一次電池l 再生型二次電池（蓄電池） 活性物質(zhì)連續(xù)供給電極l 非再生型燃料電池l 再生型燃料電池（2） 按電解質(zhì)種類分堿性電池：電解質(zhì)為堿性溶液的電池酸性電池：電解質(zhì)為酸性溶液的電池中性電池：電解質(zhì)為中性溶液的電池有機電解質(zhì)電池：電解質(zhì)為有機電解質(zhì)的電池（3） 按化學電源的工作性質(zhì)及貯存方式分 原電池（一次電池）：電池經(jīng)過連續(xù)放電或間歇放電后，不能用充電的方法使兩極的活性物質(zhì)恢復到初始狀態(tài)，即反應是

3、不可逆的，因此兩極上的活性物質(zhì)只能利用一次。原電池的特點是小型、攜帶方便，但放電電流不大。常用的原電池有：鋅-錳干電池，鋅-汞電池，鋅-銀電池等。 蓄電池（二次電池）：電池工作時，在兩極上進行的反應均為可逆反應。因此可以用充電的方法使兩極活性物質(zhì)恢復到初始狀態(tài)，從而獲得再生放電的能力?？梢猿浞烹姺磸褪褂?。常見的蓄電池有：鉛酸電池，鎘鎳電池，氫鎳電池，鋰離子電池等。 貯備電池：電池正負極和活性物質(zhì)在貯存期間不直接接觸，直到使用時才借助動力源作用于電解質(zhì)，使電池激活，所以這種電池也稱為激活電池。它們的特點是在使用前處于惰性狀態(tài)，因此能貯存幾年甚至幾十年。如鎂-銀電池等 燃料電池：其特點是正負極本身

4、不包含活性物質(zhì)，活性物質(zhì)貯存在電池體系之外，只要將活性物質(zhì)連續(xù)注進電池，電池就能不斷放電。如氫-氧燃料電池。2、化學電源的組成任何一種化學電源均由以下四部分組成：l 電極電池的核心部分，它是由活性物質(zhì)和導電骨架組成?；钚晕镔|(zhì)指正負極中參加成流反應的物質(zhì)，是化學電源產(chǎn)生能量的源泉。鎳氫電池中正極活性物質(zhì)為：充電態(tài)，NiOOH，放電態(tài)，Ni（OH）2。負極活性物質(zhì)為貯氫合金（MH表示）。導電骨架目前我們采用的是泡沫鎳。l 電解質(zhì)在電池內(nèi)部擔負著傳遞正負極之間電荷的作用，所以是一些具有高離子導電性的物質(zhì)。鎳氫電池中的電解質(zhì)為KOH溶液，一般添加少量LiOH，也有加入NaOH的。l 隔膜也叫隔離物，置

5、于兩極之間。防止正負極活性物質(zhì)之間直接接觸，造成電池內(nèi)部短路。鎳氫電池中的隔膜一般采用聚丙烯薄膜。l 外殼是電池的容器。電池的外殼需要有良好的機械氫度，耐震動，耐沖擊，并能耐高低溫的變化和電解液的腐蝕。3、代表電池的性能參數(shù)及特征電池的品種很多，性能各有特點。作為適用電池的性能，應包括電性能、機械性能、貯存性能、密封性能以及幾何形狀等。電池的電性能主要包括電池的充放電電壓、內(nèi)阻、容量、比特性及壽命。貯存性能主要包括貯存壽命、自放電等。l 電池的幾種電壓名稱電池電壓的常用名稱殼分為理論電壓、開路電壓、放電電壓、標稱電壓、終止電壓、初始電壓、平均電壓、負載電壓獲工作電壓等。理論電壓：即電池的電動勢

6、。開路電壓即電池開路時，電池正負極之間的電位差。通常開路電壓等于理論電壓。負載電壓：指電池輸出電流時兩極間的電位差，負載電壓或稱為放電電壓或工作電壓。在電池開始放電的初始瞬間達到穩(wěn)定時刻的負載電壓，稱為初始電壓，有時也稱為負載啟動電壓。標稱電壓：有時也稱為公稱電壓，用來鑒別電池類型的適當?shù)碾妷航浦??；蛘哒f，在規(guī)定條件下電池工作的標準電壓。終止電壓：通常指放電終止電壓，即認為電池放電終止時的規(guī)定電壓。l 電池的容量電池在一定放電條件下所能給出的電量，稱為電池的容量。電池容量常以符號C來表示，最常用的單位為安培小時，簡稱安時，符號為Ah。電池的容量可分為理論容量、標稱容量和額定容量，實際應用中，

7、有時也提出了實際容量的概念。電池的理論容量是指活性物質(zhì)全部參加成流反應所給出的電量，用C理表示。理論容量是計算值而不是實驗值。在實際的電池中，放出容量只是理論容量的一部分。電池的容量受到兩電極容量的限制，是由其中容量較小的電極容量所控制。無論在理論上和實際上都是以兩電極中容量較小的電極容量來表示電池的容量。額定容量是指在規(guī)定條件下，電池所能提供的電量。額定容量的規(guī)定條件和容量是由生產(chǎn)廠標明的，是一種在規(guī)定條件下的保證容量或法定容量。當電池達不到額定容量時，可以認為是不合格產(chǎn)品，應由生產(chǎn)廠家更換或索賠。額定容量可視為法定容量，也是生產(chǎn)廠商對用戶的保證容量值。額定容量一般受到放電電流強度、環(huán)境溫度

8、、終止電壓等條件限制。標稱容量或公稱容量，只是用來鑒別電池適當?shù)慕频陌矔r容量。因此，標稱容量只標明了電池的容量范圍的一般值，而沒有標明電池容量的確切值 。這是因為放電容量受到放電條件的限制。實際容量就是電池在實際負載條件下所放出的電量。l 放電制度電池放電時所規(guī)定的放電速度、放電溫度和終止電壓，通常稱為放電制度。A： 放電率 電池的放電速度通常成為放電率。通?？煞烹姇r率和放電倍率來表示。放電率是以放電時間的長短或放電電流的大小來表示電池的放電速度，即在規(guī)定的時間內(nèi)或以恒定的電流值，使電池放出全部的額定容量。放電倍率：以放電電流在數(shù)值上等于該電池的額定容量的倍數(shù)來表示放電速率的一種方法，其單位

9、為倍率，以C表示。如用X表示放電倍率時，則：X=I/Cn。其中I為放電電流，單位為A。Cn為按n小時率放電時的額定容量，單位為Ah。放電時率：是以電池放出全部額定容量，所需要時間的長短來表示的放電速度，通常以t表示，單位為小時。放電時率與額定容量、電流強度之間的關(guān)系為：t=Cn/I。T為放電時率，Cn為n小時率放電的額定容量，I為所指定的放電電流強度。放電時率和放電倍率之間的關(guān)系為：N=1/tB：放電溫度：放電時電池所處的環(huán)境溫度，即與電池最接近的截止溫度，稱為放電溫度。在放電或充電開始時，電池的溫度成為初始溫度。C：終止電壓：認為放電終止時的規(guī)定電壓，稱為終止電壓。在規(guī)定的不同放電倍率其終止

10、電壓也不同。l 電池的自放電：電池在開路時在電池內(nèi)部自發(fā)反應而引起的化學能損失。自放電%=（初始容量-擱置后容量）/（初始容量*擱置時間）*100%電池的荷電保持能力：在規(guī)定條件下，開路時保持荷電的能力。對于不同系列的電池或同系列而不同規(guī)格和用途的電池，其考核方法和規(guī)定也不相同。l 充電效率：在規(guī)定條件下，蓄電池放電期間給出的容量與恢復到放電前的狀態(tài)所需充電電量之比，呈為充電效率。充電效率=放電容量/充電容量*100%蓄電池在實際的工作中，無論是充電過程還是放電過程，都不可避免的由一部分容量損耗。充電效率可以定量的衡量蓄電池充電時的能量損失程度。l 電池失效與記憶效應電池壽命是指在規(guī)定條件下，

11、電池的有效壽命期限。當電池達不到預定特性水平工作時，稱為電池失效。可分為可逆失效（暫時失效）和不可逆失效（永久失效）。電池失效后可用一般的恢復性措施重新恢復其性能時，稱為可逆失效。若不能恢復，稱為不可逆失效。電池長時間經(jīng)受特定的工作循環(huán)后，自動保持這一特定的電性能傾向，稱為記憶效應。出現(xiàn)明顯的容量損失、電壓下降。通常是由長時間的淺充淺放循環(huán)引起的，經(jīng)過數(shù)次恢復性的全充全放循環(huán)后，電池性能得到恢復，記憶效應可以消除。一般鎘鎳電池存在比較嚴重的記憶效應。氫鎳電池記憶效應可以忽略，鋰離子電池不存在記憶效應。l 比能量指單位重量或單位體積的電池所給出的能量，也叫重量比能量或體積比能量，也稱能量密度，常

12、用Wh/Kg或Wh/L表示。l 功率與比功率指在一定放電制度下，單位時間內(nèi)電池輸出的能量，單位為W或KW。而單位重量獲單位體積電池輸出的功率稱為比功率。比功率的大小表征電池所承受的工作電流的大小。l 電池內(nèi)阻是指電流通過電池時所受到的阻力，它包括歐姆內(nèi)阻和電極在電化學反應時所表現(xiàn)的極化電阻兩部分。歐姆內(nèi)阻主要是由電極材料、電解液、隔膜的電阻及各部分零件的接觸電阻組成。極化電阻指化學電源的正負極在進行電化學反應時所引起的內(nèi)阻，包括由于電化學極化和濃差極化所引起的電阻之和，與活性物質(zhì)的本性、電極結(jié)構(gòu)、電池制作工藝有關(guān)。4、鎳氫電池的結(jié)構(gòu)及工作原理4.1 鎳氫電池的結(jié)構(gòu)MH/Ni電池按照電池的外形結(jié)

13、構(gòu)分為圓柱型和方型。圓柱型電池一般由一片正極、一片負極和一片隔膜經(jīng)卷繞裝配而成，圓柱型電池的外殼一般為金屬殼（鍍鎳鋼殼），負極直接與電池殼接觸，正極通過極耳焊接在上蓋上面，形成與原電池外形同樣的結(jié)構(gòu)。方型電池一般由多片電極組成，根據(jù)電池容量、電極結(jié)構(gòu)及電池殼厚度、裝配松緊度等確定所需電極數(shù)目，通常負極比正極多一片，即正極片數(shù)目為n，則負極片數(shù)目為n+1，正負極之間用隔膜隔開，或者將正極裝在隔膜袋當中，最外面的兩片電極為負極，正負極依次錯開疊片，形成極組，裝配入殼。方型電池的電池殼分為塑料殼和鋼殼兩種，塑料殼重量輕，電池絕緣性能好但散熱性能較差；鋼殼重量大，但電池散熱性能比較好。無論圓柱型電池還

14、是方型電池，作為密封免維護電池，均采用可靠的保險裝置，以防止電池由于極度的過充或過放電產(chǎn)生內(nèi)壓超高現(xiàn)象而發(fā)生危險。電池的保險裝置，通常稱為安全閥，一般安裝在電池蓋上，一般采用的結(jié)構(gòu)是用鍍鎳鋼帽將半球狀橡膠球壓向安全閥座出氣孔的結(jié)構(gòu)。4.2 鎳氫電池工作原理鎳氫電池正極材料為氫氧化鎳Ni（OH）2。在傳統(tǒng)的燒結(jié)式鎳電極中，以硝酸鎳和氫氧化鈉為原料，經(jīng)過多次浸漬，在多孔基板中生成氫氧化鎳，然后經(jīng)洗滌干燥而成。這種工藝復雜，成本高，容量低。后采用泡沫鎳為基體的涂膏式電極，直接以氫氧化鎳為原料，經(jīng)和漿填充進網(wǎng)孔中?，F(xiàn)在一般采用球形氫氧化鎳，它具有球形顆粒形態(tài)，有一定的粒度大小和分布范圍，物料密度明顯高

15、于普通的Ni（OH）2，提高了放電容量。負極活性物質(zhì)為貯氫合金，或稱金屬氫化物。按照結(jié)構(gòu)不同，可以分為AB5型、AB2型、A2B型等。AB5性最早采用的是LaNi5合金，其貯氫容量高，可逆性好，但循環(huán)過程中會嚴重粉化，并且成本較高。目前采用混合稀土取代單一的La，制備成貯氫合金，材料性能提高了，而價格則降低了，使鎳氫電池實現(xiàn)了實用化，其比容量可達300320mAh/g。AB2型合金貯氫容量高，循環(huán)壽命長，但電極表面催化活性差，原材料價格高。A2B型貯氫合金目前正處于探索階段，其貯氫容量高，價格便宜，但其吸放氫動力學性差，限制了其在電化學領(lǐng)域的開發(fā)。鎳氫電池在充放電過程中的電化學反應：正極： 充

16、電 Ni（OH）2+ OH- NiOOH+H2O+e-電極電位為：約0.418V 放電負極： 充電 M+H2O+e- MH+OH- 電極電位為：約-0.9V 放電總的電池反應為： 充電 M+ Ni（OH）2 MH+ NiOOH 放電電池理論電壓=正極電位負極電位=0.418-（-0.9）=1.318V一般由于電池本身各部分存在電阻以及極化內(nèi)阻的存在，在充電過程中，電池電壓要高于理論電壓，放電過程中，電池電壓要低于理論電壓。從上面的方程式我們可以看出，在反應過程中，水參與正負極的反應，但在整個反應過程中，水是平衡的，所以可以使電池實現(xiàn)免維護。鎳氫電池的充電反應是放熱反應，即在充電過程中會產(chǎn)生熱量

17、，使電池溫度逐漸上升。4.3 鎳氫電池的密封原理從上面我們可以看出，在充放電過程中，不存在電池內(nèi)部的物質(zhì)消耗，這樣可以使電池實現(xiàn)密封。在電池充電過程中，由于正極電位與析氧電位接近，在充電末期，電池中會產(chǎn)生氧氣。 4OH- O2+2H2O+4e-若負極被充滿，由于貯氫電極本身已經(jīng)吸收氫氣飽和，再充電會產(chǎn)生氫氣釋放出來。為了實現(xiàn)電池的密封，電池內(nèi)部產(chǎn)生的氣體必須在內(nèi)部被消耗掉，否則內(nèi)壓過高，氣體不斷釋放出來，不僅影響電池壽命，也會產(chǎn)生危險。而對于電池的正負極特性來說，負極吸收氧氣比較容易。 4MH+O2 2H2O+4M而正極基本上不能吸收氫氣。所以，電池中需要防止氫氣的產(chǎn)生，因為在電池內(nèi)部不能被消

18、耗掉。因此一般電池設計均為負極容量高于正極容量，正負極容量比為1：1.51.6。電池容量由正極容量所決定。充電末期正極析出的氧氣在負極上消耗，重新生成貯氫合金，造成負極始終處于未充滿狀態(tài)，避免了氫氣的產(chǎn)生，實現(xiàn)電池的密封。在過放電情況下，正極上面析出氫氣，負極析出氧氣，負極析氧對其破壞性比較大，使合金粉過早被氧化、粉化，造成電池失效，所以一般要避免電池過放電。過充電過程中氧氣在貯氫電極上的復合會產(chǎn)生大量的熱，從而引起電池溫度急劇上升，充電電流越大溫度升高的越快，影響電池性能和壽命，嚴重的話還會發(fā)生熱失控，發(fā)生危險。所以一般在充電末期，采用小電流充電。大量電池組合時還要進行強制制冷。5、鎳氫電池

19、與鎳鎘電池的比較鎳氫電池的設計源于鎳鎘電池，但在改善鎳鎘電池的記憶效應上，有極大的進展。其主要的改變，在以儲氫合金取代負極原來使用之鎘，因此鎳氫電池可以說是材料革新的典型代表。1982 年美國OVONIC公司請求儲氫合金用于電極制造之專利,使得此一材料受到重視,繼之為1985年荷蘭飛利浦公司突破了儲氫合金在充放電過程中容量衰減的問題，終使鎳氫電池脫穎而出。目前鎳鎘電池已逐漸被鎳氫電池取代.5.1 鎳氫電池與鎳鎘電池的相似之處l 二者內(nèi)部結(jié)構(gòu)相同，采用相同的正極，負極材料有差異。制作工藝、設備等相同或相似；l 外形尺寸、型號等相同；l 二者標稱電壓相同，在應用中可以互換，而不需對用電器

20、進行改造。5.2成本鎳氫電池負極材料使用貯氫合金，包含大量的鎳、鈷和稀土元素，材料成本相對較高，所以成本高。鎳鎘電池負極為鎘，成本僅為貯氫合金的1/3左右。5.3 環(huán)保性能鎳氫電池不含有毒元素，不會對人體及環(huán)境造成污染。而鎳鎘電池中的鎘是有毒金屬，人體吸收過多，會造成白血病、骨質(zhì)疏松等病癥。2005年歐盟已經(jīng)頒布指令，對含鉛、鎘、汞等電子產(chǎn)品的生產(chǎn)、使用、進口等進行限制。目前除特殊的用途外，鎳鎘電池正逐漸退出市場。5.4 比能量鎳氫電池相對比能量高一些，是鎳鎘電池的1.5倍以上。即相同的體積容量更高。重量更輕一些。5.5 記憶效應鎳鎘電池有嚴重的記憶效應。一般在長期的淺充放電狀態(tài)下，過一段時間

21、，需要將其活化12次，然后才能正常使用。鎳氫電池不存在此問題。5.6 自放電鎳氫電池的自放電略大于鎳鎘電池。5.7 高低溫性能在高溫（60以下）或低溫（-20以上）條件下放電，二者相似。在更低的溫度，鎳鎘電池放電性能要比鎳氫電池好。高溫放電性能鎳氫電池略好于鎳鎘電池。5.8 大電流放電性能根據(jù)不同的電流應用，可以設計不同性能的電池，使電池的放電容量和放電電流達到最佳配合。鎳氫電池與鎳鎘電池之比較項目差異標稱電壓相同，均為1.2V（有些標1.25V）放電容量同型號電池，Ni/MH的為Ni/Cd的1.5倍左右放電曲線相同放電終止電壓相同高倍率放電能力接近高溫放電能力鎳氫電池比鎳鎘電池稍好充電方法基

22、本相似，為防止鎳氫電池過充電，快速充電建議用多步驟恒電流充電控制方法基本相似使用溫度范圍相似自放電率鎳氫電池略大循環(huán)壽命基本相同，但鎳氫電池的壽命與使用方法密切相關(guān)機械配合性相同機械設備相同容量、型號與尺寸相同使用方面相似環(huán)保方面鎳氫電池為綠色電池6 鎳氫電池充電及電池組放電控制參數(shù)6.1 鎳氫電池的充電Ni/MH電池的充電問題主要指高溫充電效率問題，在常溫狀態(tài)下充電，高溫放電，對電池的容量和性能基本無影響。隨著溫度的升高，Ni/MH蓄電池的充電接受能力直逐漸下降，在室溫下放電容量可達100%，而45下僅有70%，60為45%。過充量越大，產(chǎn)生的熱量越多，電池溫度也就越高。熱會損壞電池，電池長

23、期在高溫環(huán)境下工作，循環(huán)壽命會迅速降低；高溫下充電效率降低，反應效率的降低推動電池溫度的進一步升高，最終可能會出現(xiàn)熱失控，而出現(xiàn)安全問題。鎳氫電池充電過程中的熱量來自幾個方面，一個是充電過程中反應放熱，二是各種電阻產(chǎn)生的熱量，三是過充產(chǎn)生的熱量。充電的目標是使電池充滿電，所用時間短，產(chǎn)生的熱量少。電池充電特性充電是使放電態(tài)電池恢復到其初始容量的步驟。為更好的使用NiMH電池、保證電池有最優(yōu)的性能，必須了解電池的充電特性，選擇合適的充電策略和方法。6.1.1.1影響充電接受能力的因素電池的充電接受能力即電池的充電效率，指用于電池反應的電量占電池充電電量的比例。對NiMH電池影響其充電接受能力的主

24、要因素有環(huán)境溫度和電池充電倍率。Ø 溫度對充電接受能力的影響NiMH電池的充電接受能力在1030附近達到最高值，在10以下隨著溫度的降低電池的充電接受能力逐漸下降，當溫度低于10以后充電接受能力迅速下降；在30以上，隨著溫度的上升電池充電接受能力逐漸降低，當電池溫度大于50以后電池的充電接受能力迅速下降。Ø 充電倍率對充電接受能力的影響由于電池的型號不同，電池充電倍率對其充電接受能力的影響也不盡相同，但大致趨勢是一致的。任何電池都有一個最優(yōu)的充電倍率，電池的充電接受能力隨充電倍率偏離這個充電倍率的程度而降低。6.1.1.2充電方法一個成功的充電方式是快速充電、過充量最小情況

25、下的完全充電與延長使用壽命等相平衡的結(jié)果。同時必須保證所選用的充電方式是最經(jīng)濟且最可靠的。l 恒流充電在整個充電過程中充電電流始終保持在一個特定值的充電形式稱為恒流充電。恒流充電一般采用時間作為充電限制條件，為防止出現(xiàn)過充電需要用戶了解電池充滿電所需的時間。在充電過程中，電池電壓逐漸上升，但在充電后期，由于電池溫度的上升，電壓上升速度下降。當電池充電完成后，繼續(xù)充電電池電壓會下降，此時出現(xiàn)V。環(huán)境溫度對充電電壓有較大影響。 跟電池類別和型號的不同，充電電流從1/10CA到1CA不同。對于高功率電池，充電電流可以達到1CA。對于其他類型的電池，一般不超過1/3CA，通常為1/10CA恒流充電。充

26、電過程通過檢測充電時間、電壓以及電池的溫度等進行控制。 l 階梯式充電為提高充電效率，降低充電時間，可以采用兩階段階梯式充電。在第一階段，電池處于放電態(tài)，電池充電接受能力高，采用較大的電流進行充電，當充電時間、電壓或電池溫度達到設定值時，電池的大電流充電接受能力降低，轉(zhuǎn)向下一步充電。第二步充電電流較低，當控制參數(shù)達到設定值時，終止充電。這一般情況下電池在第一步充電時就能達到95以上的荷電態(tài)，第二步充電目的是使電池能夠完全充滿電，同時不會對電池產(chǎn)生較大的過充電。6.1.2充電截止條件為防止電池出現(xiàn)非正常的過充電，并保證電池能夠完全充電，必須指定合理的電池充電截止條件。主要有時間、電壓、溫度及較嚴

27、格控制條件下的內(nèi)阻、內(nèi)壓等。6.1.2.1充電時間控制充電截止雖然電池采用階梯式充電，在整個充電過程中電池的充電電流是變化的。但在特定的充電步驟中電池的充電電流是穩(wěn)定的，這樣通過結(jié)合電池的充電時間和充電接受能力可以準確的確定電池的充電量。一般情況下時間截止在其它截止條件沒有達到時起作用。6.1.2.2電池充電電壓控制充電截止用電壓來控制充電截止通常作為其它控制方式的輔助手段。電壓控制又分為以下幾種：Ø 電壓變化率（dV/dt）電池充電電壓曲線在電池過充電前期會有一個明顯的臺升過程，這樣曲線的斜率即dV/dt就會發(fā)生很大的變化，這樣通過檢測電池充電時電壓變化率可以有效的控制電池的充電過

28、程。Ø 電壓降低值（V）根據(jù)電池的充電曲線可見，電池在過充電開始后很快會達到一個峰值電壓（設為Vt1），之后電池電壓（設為Vt2，t2t1）開始下降，Vt1與Vt2間就有一個就有一個差值即Vt2Vt1V，是一個負值。這樣通過設定標準V值，可以控制電池充電，有效的防止過多的過充電。一般情況下V設定為510mV。Ø 電壓升高值（+V）由于電池在充電過程中電壓是上升的，且電壓達到時最高值電池已經(jīng)完全充電。對于全充放使用狀態(tài)的電池，由于電池充電開始時的基礎電壓相近，可以設定一個合適的電壓增量V來控制電池充電，即當實時電壓增量大于V時就終止充電。Ø 最高電壓根據(jù)電池的充電過

29、程可知，電池在充電過程中會出現(xiàn)一個峰值電壓即最高電壓，此時電池已經(jīng)完全充電，若繼續(xù)充電電池進入過充電階段。所以通過設定充電電壓最高值，并實時的將檢測值與設定值對比，當實時檢測電壓與設定電壓相等時充電終止。以上幾種使用電池電壓來控制充電的方法，最有效的是V控制，其次為dV/dt控制，其它兩種方法可以最為有利的補充。6.1.2.3電池充電溫度控制充電截止電池在充電的不同階段其溫度特性是不同的。這就為使用溫度來控制電池充電成為可能。但由于溫度受外界環(huán)境影響較大，且溫度控制引入的成本相對較高，所以一般將溫度控制列為輔助充電控制參數(shù)。Ø 溫度變化率（dT/dt）充電過程的不同階段電池溫度變化是

30、不同的，也就是在溫度時間曲線的斜率變化是不同的。充電前期此斜率變化不大，但充電后期尤其是過充電開始后此斜率變化增大。具體的控制方法是通過對比實時斜率值與設定斜率值，當實時斜率值大于等于設定斜率值時就終止充電。Ø 正常充電最高溫度根據(jù)電池的溫度特性，可以確定電池完全充電時的溫度，此溫度是正常充電過程中的最高溫度值。實時檢測電池充電溫度必與此最高溫度對比，當實時溫度大于等于此最高溫度時就終止充電。另外，為保護電池，每種電池一般都規(guī)定了最高使用溫度，當電池溫度達到這個最高使用溫度時也終止對電池的充電。6.1.3溫度對充電性能的影響在恒流充電條件下，電壓隨著環(huán)境溫度的變化而變化，溫度越低，充

31、電電壓越高。在030范圍內(nèi)電池具有最好的充電性能和最高的充電效率。如果充電環(huán)境溫度很高（如超過40），電池必須進行強制冷卻，否則不能進行正常有效地充電，嚴重會造成熱失控。如果溫度非常低（如20），電壓會非常高，充電效率也會降低。6.2鎳氫電池的放電6.2.1放電截止當電池放電截止條件達到時，終止對電池的充電稱為放電截止。放電截止可以有效的保護電池，放至電池出現(xiàn)過放電。放電終止電壓為電池在負載狀態(tài)下在保證電池不出現(xiàn)過放電的情況下可以達到的最低電壓。放電截止電壓受電池的放電倍率和環(huán)境溫度、電池數(shù)量影響。不同倍率下的單體電池放電終止電壓見下表2。表2單體電池放電截止電壓放電電流A放電截止電壓（V/電

32、池）0.2C1.00.5C1.01C1.03C0.95C0.810C0.7注：放電截止電壓受環(huán)境溫度影響很大。在環(huán)境溫度很低的情況下，如20，放電截止電壓比常溫的要低0.10.2V。但溫度較高時，放電截止電壓和常溫一致。6.2.2環(huán)境對電池放電性能的影響電池所處的環(huán)境對電池放電性能有一定的影響。20時倍率容量為100%。溫度升高或下降電池容量下降。6.2.3放電倍率對電池放電性能的影響電池的放電倍率對電池放電電壓平臺（放電電壓）、放電容量等都有很大的影響。一般來說在電池放電倍率較?。ㄐ∮?C）時放電性能隨放電倍率變化不大，但當放電倍率較大時（大于1C）隨放電倍率的增加電池的放電性能衰降的速率增

33、大，而且放電倍率越大衰降速度越快。7、電動工具用鎳氫電池的特點目前在圓柱形鎳氫電池的應用范圍中，電動工具是用量最大的。最早電動工具應用的均為鎳鎘電池，但鎳鎘電池在應用中也存在一定的問題，如放電時間短、有記憶效應等。并且隨著人們環(huán)保意識的增強，各國也在逐漸限制鎳鎘電池的使用，給我們的電動工具的出口帶來影響。所以，鎳鎘電池逐漸為鎳氫電池所取代。電動工具用鎳氫電池有以下特點：（1） 高功率性能這是電動工具應用的最大特點。需要大電流放電。在低溫條件下，由于電解液粘稠度加大，化學反應變慢，會影響到電池的放電電壓平臺等，不能達到功率要求。一般在強制應用一會兒后，由于電池內(nèi)部溫度升高，會逐漸滿足使用要求。（

34、2） 快速充電性能要求電池要能夠快速充電；在電池進行連續(xù)使用的過程中，由于大電流放電會使電池的溫度很高，而在高溫下對電池充電是極為不利的，嚴重影響電池的壽命，并有可能出現(xiàn)泄露等情況。所以一般應在電池涼下來再進行充電，效果會比較好。為提高高溫情況下的充電效率，從電池設計方面也采取了許多方法，包括原材料、配方、電解液等。（3） 高溫放電性能好。是由鎳氫電池自身的特點決定的。（4） 低內(nèi)阻特點作為高功率應用的電池，內(nèi)阻一般均比較小。（5） 一致性好作為電動工具應用，是數(shù)只電池組合應用，并且為大電流充放電應用，對電池的一致性相對要求較高。在出廠前，電池一般都經(jīng)過分類、組合，一致性滿足使用要求。（6）

35、無記憶效應（7） 無污染8、鎳氫電池的使用與維護使用電池時，務必遵守下列事項。l 電池的保管與運輸:為了運輸安全，應將電池放電后進行包裝運輸，消除運輸過程中因電池短路引起的發(fā)熱或燃燒。電池保管的好壞，與電池周圍環(huán)境溫度、空氣濕度、以及電池保管前狀態(tài)有關(guān)。正確的維護和保護，可以延長電池使用壽命。準備長期貯存的電池，應將電池進行一次正常的充放電循環(huán)后，再充電40%以上，進行貯存。貯存期間電池表面應清理干凈，放在通風、干燥、無酸霧及溫度為常溫情況下保存。l 氫鎳電池一般以放電態(tài)出廠，使用前應先充電。l 應嚴禁與酸類電池及其他酸類物質(zhì)接觸。l 電池的充放電和投入正常使用的過程中，必須正確識別正極和負極

36、，注意正確連接。l 電池使用過程中應按照使用說明書規(guī)定事項進行正常的使用和維護。在一般情況下，可執(zhí)行正常的充放電制度。l 不同類型、不同型號的電池所用的充電方式不同，嚴禁更換充電器類型對電池進行充電。l 嚴禁電池正負極短路而損壞電池。不允許用金屬工具接觸電池的正負極接線柱，以防短路燒傷。電池組中電池間應進廠保持干燥絕緣，以避免其他原因造成短路或容量損失。l 請勿將電池投入火中或加熱。絕緣物溶解、排氣閥、保護部件受到損傷，電解液從電池中噴出是造成電池破裂、起火的原因。l 請使用本公司指定的充電器充電或在我們指定的充電條件下進行充電。如在其他條件下充電，可能會產(chǎn)生大電流充電，或無法控制充電的程度。

37、從而造成電池漏電、發(fā)熱、破裂甚至起火。l 請勿拆開電池。否則會使電池內(nèi)部、外部短路，或使電池內(nèi)物質(zhì)與空氣發(fā)生反應，而使電池發(fā)熱，破裂甚至起火。而且堿性液體濺出也非常危險。l 請勿改裝本電池。在電池（電池組）中，為了防止發(fā)生危險裝有保護組織。若損壞了這些組織，有可能無法控制充電，電池被大電流充電或大電流放電，從而造成電池漏液、發(fā)熱、破裂甚至起火。l 請勿直接焊接電池。熱度會使絕緣物溶解或損傷排氣閥、保護部件，從而造成電池漏液、發(fā)熱、破裂甚至起火。l 電池的正、負極方向是固定的。若電池裝入充電器、機器而不能接通，請勿勉強。若正負極反接，反相充電，電池內(nèi)部會發(fā)生異常反應，從而造成電池漏液、發(fā)熱、破裂

38、甚至起火。l 電池在正極處設有放出內(nèi)部氣體的安全閥，所以請勿堵塞此閥，或使正極接線柱變形。否則，排氣閥不能正常工作，會引起電池漏液、發(fā)熱、破裂甚至起火。l 在未指定使用本電池的機器上請勿使用本電池。有的機器會產(chǎn)生異常電流，從而造成電池漏液、發(fā)熱、破裂甚至起火。l 內(nèi)部有堿性液體，如濺入眼睛會造成失明，因此，這時不能揉眼睛，要趕快用清水沖洗，并立即請醫(yī)生治療。l 將本電池裝入機器或收入盒子時請勿密閉機器或盒子。如果電池內(nèi)產(chǎn)生的氣體不能釋放出，會損壞機器或盒子，甚至造成人身傷害。警告l 請勿將電池浸在水或海水等里，不要弄濕接線柱部分。否則會使電池發(fā)熱，使電池接線柱等處生銹。l 請把使用本電池的機器和電池放在嬰幼兒拿不到的地方以免誤食。萬一誤食，請馬上與醫(yī)生商量。l 請勿將電池正負極顛倒放入電器中或反相充電。若反相充電，電池內(nèi)會發(fā)生異常發(fā)應，放電時則有異常電流，會引起池漏液、發(fā)熱、破