電動(dòng)工具專用Ni-講義

1、一、 電動(dòng)工具專用Ni/MH電池特性1 化學(xué)電源的分類1.1化學(xué)電源發(fā)展史化學(xué)電源的定義：化學(xué)電源是將物質(zhì)化學(xué)反應(yīng)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(xué)電源與物理電源，常見的太陽(yáng)能電池、風(fēng)力發(fā)電、水電等都是物理電源，是將光能、機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。我們常用的電源一般為化學(xué)電源，如干電池、鉛酸電池等?；瘜W(xué)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(jì)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(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的是日本，它也是電池研究水平最高的國(guó)家之一。1.2 化學(xué)電源的分類化學(xué)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(jī)電解質(zhì)電池：電解質(zhì)為有機(jī)電解質(zhì)的電池（3） 按化學(xué)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(fù)到初始狀態(tài)，即反應(yīng)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(diǎn)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(shí)，在兩極上進(jìn)行的反應(yīng)均為可逆反應(yīng)。因此可以用充電的方法使兩極活性物質(zhì)恢復(fù)到初始狀態(tài)，從而獲得再生放電的能力?？梢猿浞烹姺磸?fù)使用。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(fù)極和活性物質(zhì)在貯存期間不直接接觸，直到使用時(shí)才借助動(dòng)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(diǎn)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(diǎn)是正負(fù)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(jìn)電池，電池就能不斷放電。如氫-氧燃料電池。2、化學(xué)電源的組成任何一種化學(xué)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(dǎo)電骨架組成?；钚晕镔|(zhì)指正負(fù)極中參加成流反應(yīng)的物質(zhì)，是化學(xué)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(fù)極活性物質(zhì)為貯氫合金（MH表示）。導(dǎo)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(dān)負(fù)著傳遞正負(fù)極之間電荷的作用，所以是一些具有高離子導(dǎo)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(fù)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(jī)械氫度，耐震動(dòng)，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(diǎn)。作為適用電池的性能，應(yīng)包括電性能、機(jī)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(biāo)稱電壓、終止電壓、初始電壓、平均電壓、負(fù)載電壓獲工作電壓等。理論電壓：即電池的電動(dòng)勢(shì)

6、。開路電壓即電池開路時(shí)，電池正負(fù)極之間的電位差。通常開路電壓等于理論電壓。負(fù)載電壓：指電池輸出電流時(shí)兩極間的電位差，負(fù)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(dá)到穩(wěn)定時(shí)刻的負(fù)載電壓，稱為初始電壓，有時(shí)也稱為負(fù)載啟動(dòng)電壓。標(biāo)稱電壓：有時(shí)也稱為公稱電壓，用來鑒別電池類型的適當(dāng)?shù)碾妷航浦??；蛘哒f，在規(guī)定條件下電池工作的標(biāo)準(zhǔn)電壓。終止電壓：通常指放電終止電壓，即認(rèn)為電池放電終止時(shí)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(hào)C來表示，最常用的單位為安培小時(shí)，簡(jiǎn)稱安時(shí)，符號(hào)為Ah。電池的容量可分為理論容量、標(biāo)稱容量和額定容量，實(shí)際應(yīng)用中，

7、有時(shí)也提出了實(shí)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(yīng)所給出的電量，用C理表示。理論容量是計(jì)算值而不是實(shí)驗(yàn)值。在實(shí)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(shí)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(biāo)明的，是一種在規(guī)定條件下的保證容量或法定容量。當(dāng)電池達(dá)不到額定容量時(shí)，可以認(rèn)為是不合格產(chǎn)品，應(yīng)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(duì)用戶的保證容量值。額定容量一般受到放電電流強(qiáng)度、環(huán)境溫度

8、、終止電壓等條件限制。標(biāo)稱容量或公稱容量，只是用來鑒別電池適當(dāng)?shù)慕频陌矔r(shí)容量。因此，標(biāo)稱容量只標(biāo)明了電池的容量范圍的一般值，而沒有標(biāo)明電池容量的確切值 。這是因?yàn)榉烹娙萘渴艿椒烹姉l件的限制。實(shí)際容量就是電池在實(shí)際負(fù)載條件下所放出的電量。l 放電制度電池放電時(shí)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。通常可放電時(shí)率和放電倍率來表示。放電率是以放電時(shí)間的長(zhǎng)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(shí)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(shí)，則：X=I/Cn。其中I為放電電流，單位為A。Cn為按n小時(shí)率放電時(shí)的額定容量，單位為Ah。放電時(shí)率：是以電池放出全部額定容量，所需要時(shí)間的長(zhǎng)短來表示的放電速度，通常以t表示，單位為小時(shí)。放電時(shí)率與額定容量、電流強(qiáng)度之間的關(guān)系為：t=Cn/I。T為放電時(shí)率，Cn為n小時(shí)率放電的額定容量，I為所指定的放電電流強(qiáng)度。放電時(shí)率和放電倍率之間的關(guān)系為：N=1/tB：放電溫度：放電時(shí)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(shí)，電池的溫度成為初始溫度。C：終止電壓：認(rèn)為放電終止時(shí)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(shí)在電池內(nèi)部自發(fā)反應(yīng)而引起的化學(xué)能損失。自放電%=（初始容量-擱置后容量）/（初始容量*擱置時(shí)間）*100%電池的荷電保持能力：在規(guī)定條件下，開路時(shí)保持荷電的能力。對(duì)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(fù)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(shí)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(shí)的能量損失程度。l 電池失效與記憶效應(yīng)電池壽命是指在規(guī)定條件下，

11、電池的有效壽命期限。當(dāng)電池達(dá)不到預(yù)定特性水平工作時(shí)，稱為電池失效。可分為可逆失效（暫時(shí)失效）和不可逆失效（永久失效）。電池失效后可用一般的恢復(fù)性措施重新恢復(fù)其性能時(shí)，稱為可逆失效。若不能恢復(fù)，稱為不可逆失效。電池長(zhǎng)時(shí)間經(jīng)受特定的工作循環(huán)后，自動(dòng)保持這一特定的電性能傾向，稱為記憶效應(yīng)。出現(xiàn)明顯的容量損失、電壓下降。通常是由長(zhǎng)時(shí)間的淺充淺放循環(huán)引起的，經(jīng)過數(shù)次恢復(fù)性的全充全放循環(huán)后，電池性能得到恢復(fù)，記憶效應(yīng)可以消除。一般鎘鎳電池存在比較嚴(yán)重的記憶效應(yīng)。氫鎳電池記憶效應(yīng)可以忽略，鋰離子電池不存在記憶效應(yīng)。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(shí)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(shí)所受到的阻力，它包括歐姆內(nèi)阻和電極在電化學(xué)反應(yīng)時(shí)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(xué)電源的正負(fù)極在進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時(shí)所引起的內(nèi)阻，包括由于電化學(xué)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(fù)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(fù)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(fù)極比正極多一片，即正極片數(shù)目為n，則負(fù)極片數(shù)目為n+1，正負(fù)極之間用隔膜隔開，或者將正極裝在隔膜袋當(dāng)中，最外面的兩片電極為負(fù)極，正負(fù)極依次錯(cuò)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(hù)電池，均采用可靠的保險(xiǎn)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(xiǎn)。電池的保險(xiǎn)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(fù)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(jìn)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(fù)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(huì)嚴(yán)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(jià)格則降低了，使鎳氫電池實(shí)現(xiàn)了實(shí)用化，其比容量可達(dá)300320mAh/g。AB2型合金貯氫容量高，循環(huán)壽命長(zhǎng)，但電極表面催化活性差，原材料價(jià)格高。A2B型貯氫合金目前正處于探索階段，其貯氫容量高，價(jià)格便宜，但其吸放氫動(dòng)力學(xué)性差，限制了其在電化學(xué)領(lǐng)域的開發(fā)。鎳氫電池在充放電過程中的電化學(xué)反應(yīng)：正極： 充

16、電 Ni（OH）2+ OH- NiOOH+H2O+e-電極電位為：約0.418V 放電負(fù)極： 充電 M+H2O+e- MH+OH- 電極電位為：約-0.9V 放電總的電池反應(yīng)為： 充電 M+ Ni（OH）2 MH+ NiOOH 放電電池理論電壓=正極電位負(fù)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(yīng)過程中，水參與正負(fù)極的反應(yīng)，但在整個(gè)反應(yīng)過程中，水是平衡的，所以可以使電池實(shí)現(xiàn)免維護(hù)。鎳氫電池的充電反應(yīng)是放熱反應(yīng)，即在充電過程中會(huì)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(shí)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(huì)產(chǎn)生氧氣。 4OH- O2+2H2O+4e-若負(fù)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(huì)產(chǎn)生氫氣釋放出來。為了實(shí)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(huì)產(chǎn)生危險(xiǎn)。而對(duì)于電池的正負(fù)極特性來說，負(fù)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?yàn)樵陔姵貎?nèi)部不能被消

18、耗掉。因此一般電池設(shè)計(jì)均為負(fù)極容量高于正極容量，正負(fù)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(fù)極上消耗，重新生成貯氫合金，造成負(fù)極始終處于未充滿狀態(tài)，避免了氫氣的產(chǎn)生，實(shí)現(xiàn)電池的密封。在過放電情況下，正極上面析出氫氣，負(fù)極析出氧氣，負(fù)極析氧對(duì)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(fù)合會(huì)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(yán)重的話還會(huì)發(fā)生熱失控，發(fā)生危險(xiǎn)。所以一般在充電末期，采用小電流充電。大量電池組合時(shí)還要進(jìn)行強(qiáng)制制冷。5、鎳氫電池

19、與鎳鎘電池的比較鎳氫電池的設(shè)計(jì)源于鎳鎘電池，但在改善鎳鎘電池的記憶效應(yīng)上，有極大的進(jìn)展。其主要的改變，在以儲(chǔ)氫合金取代負(fù)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(guó)OVONIC公司請(qǐng)求儲(chǔ)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(chǔ)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(fù)極材料有差異。制作工藝、設(shè)備等相同或相似；l 外形尺寸、型號(hào)等相同；l 二者標(biāo)稱電壓相同，在應(yīng)用中可以互換，而不需對(duì)用電器

20、進(jìn)行改造。5.2成本鎳氫電池負(fù)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(duì)較高，所以成本高。鎳鎘電池負(fù)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(huì)對(duì)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(huì)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(duì)含鉛、鎘、汞等電子產(chǎn)品的生產(chǎn)、使用、進(jìn)口等進(jìn)行限制。目前除特殊的用途外，鎳鎘電池正逐漸退出市場(chǎng)。5.4 比能量鎳氫電池相對(duì)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(yīng)鎳鎘電池有嚴(yán)重的記憶效應(yīng)。一般在長(zhǎng)期的淺充放電狀態(tài)下，過一段時(shí)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(yīng)用，可以設(shè)計(jì)不同性能的電池，使電池的放電容量和放電電流達(dá)到最佳配合。鎳氫電池與鎳鎘電池之比較項(xiàng)目差異標(biāo)稱電壓相同，均為1.2V（有些標(biāo)1.25V）放電容量同型號(hào)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(jī)械配合性相同機(jī)械設(shè)備相同容量、型號(hào)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(duì)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(dá)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(huì)損壞電池，電池長(zhǎng)

23、期在高溫環(huán)境下工作，循環(huán)壽命會(huì)迅速降低；高溫下充電效率降低，反應(yīng)效率的降低推動(dòng)電池溫度的進(jìn)一步升高，最終可能會(huì)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(gè)方面，一個(gè)是充電過程中反應(yīng)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(biāo)是使電池充滿電，所用時(shí)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(fù)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(yīng)的電量占電池充電電量的比例。對(duì)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(duì)充電接受能力的影響NiMH電池的充電接受能力在1030附近達(dá)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(dāng)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(dāng)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(duì)充電接受能力的影響由于電池的型號(hào)不同，電池充電倍率對(duì)其充電接受能力的影響也不盡相同，但大致趨勢(shì)是一致的。任何電池都有一個(gè)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(gè)充電倍率的程度而降低。6.1.1.2充電方法一個(gè)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(zhǎng)使用壽命等相平衡的結(jié)果。同時(shí)必須保證所選用的充電方式是最經(jīng)濟(jì)且最可靠的。l 恒流充電在整個(gè)充電過程中充電電流始終保持在一個(gè)特定值的充電形式稱為恒流充電。恒流充電一般采用時(shí)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(shí)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(dāng)電池充電完成后，繼續(xù)充電電池電壓會(huì)下降，此時(shí)出現(xiàn)V。環(huán)境溫度對(duì)充電電壓有較大影響。 跟電池類別和型號(hào)的不同，充電電流從1/10CA到1CA不同。對(duì)于高功率電池，充電電流可以達(dá)到1CA。對(duì)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(cè)充電時(shí)間、電壓以及電池的溫度等進(jìn)行控制。 l 階梯式充電為提高充電效率，降低充電時(shí)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(jìn)行充電，當(dāng)充電時(shí)間、電壓或電池溫度達(dá)到設(shè)定值時(shí)，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(dāng)控制參數(shù)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，終止充電。這一般情況下電池在第一步充電時(shí)就能達(dá)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(shí)不會(huì)對(duì)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(shí)間、電壓、溫度及較嚴(yán)

27、格控制條件下的內(nèi)阻、內(nèi)壓等。6.1.2.1充電時(shí)間控制充電截止雖然電池采用階梯式充電，在整個(gè)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(shí)間和充電接受能力可以準(zhǔn)確的確定電池的充電量。一般情況下時(shí)間截止在其它截止條件沒有達(dá)到時(shí)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(huì)有一個(gè)明顯的臺(tái)升過程，這樣曲線的斜率即dV/dt就會(huì)發(fā)生很大的變化，這樣通過檢測(cè)電池充電時(shí)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(huì)達(dá)到一個(gè)峰值電壓（設(shè)為Vt1），之后電池電壓（設(shè)為Vt2，t2t1）開始下降，Vt1與Vt2間就有一個(gè)就有一個(gè)差值即Vt2Vt1V，是一個(gè)負(fù)值。這樣通過設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)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(shè)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(dá)到時(shí)最高值電池已經(jīng)完全充電。對(duì)于全充放使用狀態(tài)的電池，由于電池充電開始時(shí)的基礎(chǔ)電壓相近，可以設(shè)定一個(gè)合適的電壓增量V來控制電池充電，即當(dāng)實(shí)時(shí)電壓增量大于V時(shí)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(huì)出現(xiàn)一個(gè)峰值電壓即最高電壓，此時(shí)電池已經(jīng)完全充電，若繼續(xù)充電電池進(jìn)入過充電階段。所以通過設(shè)定充電電壓最高值，并實(shí)時(shí)的將檢測(cè)值與設(shè)定值對(duì)比，當(dāng)實(shí)時(shí)檢測(cè)電壓與設(shè)定電壓相等時(shí)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(bǔ)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(duì)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(shí)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(duì)比實(shí)時(shí)斜率值與設(shè)定斜率值，當(dāng)實(shí)時(shí)斜率值大于等于設(shè)定斜率值時(shí)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(shí)的溫度，此溫度是正常充電過程中的最高溫度值。實(shí)時(shí)檢測(cè)電池充電溫度必與此最高溫度對(duì)比，當(dāng)實(shí)時(shí)溫度大于等于此最高溫度時(shí)就終止充電。另外，為保護(hù)電池，每種電池一般都規(guī)定了最高使用溫度，當(dāng)電池溫度達(dá)到這個(gè)最高使用溫度時(shí)也終止對(duì)電池的充電。6.1.3溫度對(duì)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(jìn)行強(qiáng)制冷卻，否則不能進(jìn)行正常有效地充電，嚴(yán)重會(huì)造成熱失控。如果溫度非常低（如20），電壓會(huì)非常高，充電效率也會(huì)降低。6.2鎳氫電池的放電6.2.1放電截止當(dāng)電池放電截止條件達(dá)到時(shí)，終止對(duì)電池的充電稱為放電截止。放電截止可以有效的保護(hù)電池，放至電池出現(xiàn)過放電。放電終止電壓為電池在負(fù)載狀態(tài)下在保證電池不出現(xiàn)過放電的情況下可以達(dá)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?cái)?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(shí)，放電截止電壓和常溫一致。6.2.2環(huán)境對(duì)電池放電性能的影響電池所處的環(huán)境對(duì)電池放電性能有一定的影響。20時(shí)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(duì)電池放電性能的影響電池的放電倍率對(duì)電池放電電壓平臺(tái)（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(shí)放電性能隨放電倍率變化不大，但當(dāng)放電倍率較大時(shí)（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(dòng)工具用鎳氫電池的特點(diǎn)目前在圓柱形鎳氫電池的應(yīng)用范圍中，電動(dòng)工具是用量最大的。最早電動(dòng)工具應(yīng)用的均為鎳鎘電池，但鎳鎘電池在應(yīng)用中也存在一定的問題，如放電時(shí)間短、有記憶效應(yīng)等。并且隨著人們環(huán)保意識(shí)的增強(qiáng)，各國(guó)也在逐漸限制鎳鎘電池的使用，給我們的電動(dòng)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(dòng)工具用鎳氫電池有以下特點(diǎn)：（1） 高功率性能這是電動(dòng)工具應(yīng)用的最大特點(diǎn)。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(xué)反應(yīng)變慢，會(huì)影響到電池的放電電壓平臺(tái)等，不能達(dá)到功率要求。一般在強(qiáng)制應(yīng)用一會(huì)兒后，由于電池內(nèi)部溫度升高，會(huì)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(jìn)行連續(xù)使用的過程中，由于大電流放電會(huì)使電池的溫度很高，而在高溫下對(duì)電池充電是極為不利的，嚴(yán)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(yīng)在電池涼下來再進(jìn)行充電，效果會(huì)比較好。為提高高溫情況下的充電效率，從電池設(shè)計(jì)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(diǎn)決定的。（4） 低內(nèi)阻特點(diǎn)作為高功率應(yīng)用的電池，內(nèi)阻一般均比較小。（5） 一致性好作為電動(dòng)工具應(yīng)用，是數(shù)只電池組合應(yīng)用，并且為大電流充放電應(yīng)用，對(duì)電池的一致性相對(duì)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(yīng)（7） 無污染8、鎳氫電池的使用與維護(hù)使用電池時(shí)，務(wù)必遵守下列事項(xiàng)。l 電池的保管與運(yùn)輸:為了運(yùn)輸安全，應(yīng)將電池放電后進(jìn)行包裝運(yùn)輸，消除運(yùn)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(hù)和保護(hù)，可以延長(zhǎng)電池使用壽命。準(zhǔn)備長(zhǎng)期貯存的電池，應(yīng)將電池進(jìn)行一次正常的充放電循環(huán)后，再充電40%以上，進(jìn)行貯存。貯存期間電池表面應(yīng)清理干凈，放在通風(fēng)、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(yīng)先充電。l 應(yīng)嚴(yán)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(shí)別正極和負(fù)極

36、，注意正確連接。l 電池使用過程中應(yīng)按照使用說明書規(guī)定事項(xiàng)進(jìn)行正常的使用和維護(hù)。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(hào)的電池所用的充電方式不同，嚴(yán)禁更換充電器類型對(duì)電池進(jìn)行充電。l 嚴(yán)禁電池正負(fù)極短路而損壞電池。不允許用金屬工具接觸電池的正負(fù)極接線柱，以防短路燒傷。電池組中電池間應(yīng)進(jìn)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(qǐng)勿將電池投入火中或加熱。絕緣物溶解、排氣閥、保護(hù)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(qǐng)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(jìn)行充電。如在其他條件下充電，可能會(huì)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(qǐng)勿拆開電池。否則會(huì)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(yīng)，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(xiǎn)。l 請(qǐng)勿改裝本電池。在電池（電池組）中，為了防止發(fā)生危險(xiǎn)裝有保護(hù)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(qǐng)勿直接焊接電池。熱度會(huì)使絕緣物溶解或損傷排氣閥、保護(hù)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(fù)極方向是固定的。若電池裝入充電器、機(jī)器而不能接通，請(qǐng)勿勉強(qiáng)。若正負(fù)極反接，反相充電，電池內(nèi)部會(huì)發(fā)生異常反應(yīng)，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(shè)有放出內(nèi)部氣體的安全閥，所以請(qǐng)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(huì)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(jī)器上請(qǐng)勿使用本電池。有的機(jī)器會(huì)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(huì)造成失明，因此，這時(shí)不能揉眼睛，要趕快用清水沖洗，并立即請(qǐng)醫(yī)生治療。l 將本電池裝入機(jī)器或收入盒子時(shí)請(qǐng)勿密閉機(jī)器或盒子。如果電池內(nèi)產(chǎn)生的氣體不能釋放出，會(huì)損壞機(jī)器或盒子，甚至造成人身傷害。警告l 請(qǐng)勿將電池浸在水或海水等里，不要弄濕接線柱部分。否則會(huì)使電池發(fā)熱，使電池接線柱等處生銹。l 請(qǐng)把使用本電池的機(jī)器和電池放在嬰幼兒拿不到的地方以免誤食。萬一誤食，請(qǐng)馬上與醫(yī)生商量。l 請(qǐng)勿將電池正負(fù)極顛倒放入電器中或反相充電。若反相充電，電池內(nèi)會(huì)發(fā)生異常發(fā)應(yīng)，放電時(shí)則有異常電流，會(huì)引起池漏液、發(fā)熱、破