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铅酸电池皮实耐用,对充电电路要求不高。12V的铅酸电池充电电压不超过15V就可以。而电流不是特别大就可以,偶尔一次过充电过放点也不会导致电池损坏。也不需要保护电路,充电器结构也很简单基本上就就是一个直流电源。
2 L" T0 {/ z6 \" m 因此一般的恒压(14.5V)限流(0.1-0.4C)的电路,都可以为铅酸电池充电。很多铅酸电池充电器采用三级充电方式,即先以恒定电流充电到电池容量的70%左右,然后以较低的电流继续充电至80%左右,最后再以恒定电压充电至充满。
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一般的铅酸蓄电池充电器都具有充电电压和电瓶容量范围广、电量饱和防过充、短路自动保护、安全系数高、热量小、效率高、对电瓶无任何损害的特点。 & G r! @0 F% f9 a: M+ Z) t
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8 ^! U6 P8 P, ~: p( W5 } 由于锂电池具有较高的能量密度和较低的内阻,因此在充电时需要更精确地控制电流和电压,也就是恒流、恒压模式充电。 % S/ @ U. i _- g
为什么先是恒定电流然后是恒定电压呢?在恒定电流充电模式下,反应可以在稳定且相对较大的电流下进行。当反应进行到一定程度时,在电极表面上形成膜。此时,内部电阻增加,内部电阻的极化增加,并且电极的动量偏离。此时,必须开始恒压充电。随着充电的进行,反电动势开始增加,整个电路的总电动势减小,电路电流逐渐减小,极化电压减弱,直到充电正确完成为止。
& F% s6 P' V$ M+ u- m1 V. K! `/ ^ 在这个过程中,如果充电电流过大或电压过高,都会导致电池损坏,严重情况甚至会导致锂电池过热、爆炸等危险。所以锂电池几乎都配备保护电路,保护电路与锂电池封装在一起。
- n% C4 T$ a2 [ 具体而言,恒流的原理是通过改变负载两端的电压来保持电流恒定的,与恒压是完全不同。恒流充电时电池两端的电压会不断上升,如果不加以恒压控制,那么电池就会因为充电电压过高,造成内部极化,直至破坏电池结构,电池失效,甚至爆裂,爆炸。所以,锂电池充电还需要恒压控制。即采用恒流充电和恒压充电相结合的方式。即先以恒定电流充电,等电压上升到标准阈值(电池容量的80%左右),转为恒压充电。随着充电容量的增加,电池的实际电压会越来越接近设定电压,为维持电压的恒定,电流值就会逐渐降低。电池的电压越来越高,与充电电压的压差就越小,能充入的电流也就越小,直至最后电池的电压和充电的电压相等,电流为零。
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锂电池的保护电路都有限流、限压功能。比如在很多4850通信锂电池保护板设计中,充电电流一般限制为0.2C、10a,放电电流限制为0.5c、25a。充电电压限制在单体标准电压(铁锂3.2v、聚合物3.7v)的1.14倍(铁锂3.65v、聚合物4.2v)。 4 }' W' S& B4 ?! }
例如3.7V的聚合物锂电池饱和电压为4.2V。通过恒流充电使电池电压上升,上升到4.2V时就限制不再升高。此时就进入恒压充电阶段,即恒压充电阶段,随着电量增加,充电电流不断减小,电流低于0.02C的时候就可以认为完全充满。
2 j* V) |6 _( Z7 \1 d) J 锂电池充电器必须保证恒流、恒压设计。首先,在设计充电器的标准上必须确保恒流。不管锂电缺电到什么低电量,充电时只能输输入标称的电流,这就是恒流的限制。其次,进行电压限制。锂电池充电器在充电过程中,先以恒定电流充电到电池容量的80%左右,然后再以恒定电压充电到充满。 * ^* a& a% o8 }# B7 u
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1 m9 L3 J4 q0 A 锂电池充电器是恒压恒流电源,其恒定输出的电流不会随电网电压和负载而变化。恒压恒流电源也是一种开关电源,与普通开关电源的区别在于,恒压恒流电源具有恒压和恒流两个电路。在实际工作中,恒压和恒流运行模式可以自动切换。
2 J/ y) M! q' M6 J& a 但并不是所有恒压恒流电源都可以做锂电池充电器,它们的区别在于,锂电池充电器具有监视电池电压的功能,而普通恒压恒流电源则不能。如果必须选择普通恒流电源恒压电源为锂电池进行充电,则锂电池至少要有保护板,且电压和电流不能超出标准范围。 5 Y J( C" N- s) q/ G9 n0 R7 t
强调几点: # e+ ~; `; `; p/ d
铅酸电池和锂电池的工作原理不同。铅酸电池是一种化学反应电池,通过化学反应将化学能转化为电能。而锂电池则是一种离子电池,通过锂离子在电极中的嵌入和脱嵌来存储和释放电能。 " W. f2 j$ s6 A4 |7 i3 c
铅酸电池和锂电池的电池结构也不同。铅酸电池由铅负极、二氧化铅正极和硫酸溶液组成。在充电过程中,正负极上的化学反应会产生氢气和氧气,因此铅酸电池必须有合适的通风设备。而锂电池通常由锂离子负极、钴酸锂、磷酸铁锂等正极材料以及聚合物电解质组成,没有气体反应的问题,因此所需的通风设备较少。
# n& y; [7 E# y 铅酸电池和锂电池在充电特性上也有所不同。铅酸电池充电的时候需要较高的充电电压,一般为2.4V/单体电池,且要求充电电流能够适应电池的容量。而锂电池的充电电压通常在3.6V-4.2V之间,且充电电流要严格控制在规定范围内,否则会对电池的寿命和安全性产生不利影响。 . O m/ G# I4 e
铅酸电池和锂电池的充电器尽量不能互用,这是因为两者工作原理、电池结构和充电特性等方面存在较大差异。选择合适的充电器对于保护电池的寿命和安全非常重要。如果用锂电池充电器对铅酸电池充电,或用铅酸充电器对锂电池进行充电,都有可能会导致电池过充、过热等问题,从而影响电池寿命,甚至危及使用者的安全。
2 d5 e2 X4 b% a4 Q1 _ 同时,为延长电池寿命,需要给电池经常充放电。要尽量养成使用电量80%以后及时充电的习惯,也就是浅放浅充,不能等电池用光了才充电。
5 r: l, ^7 i- y 此外,电池切忌长时间存放,并且不能将电池倒置。在给电池充电的时候,尽量不要同时放电。
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锂电池和铅酸电池的优缺点如下:
; k) R2 D9 Q$ m$ Y% B 循环次数:锂电池1200~2000次,铅酸蓄电池500~900次;
9 H$ O3 K0 U5 d, M 能量密度:锂离子电池150W·h/kg,铅酸蓄电池40W·h/kg;
. ^! {" c' K6 o. y+ H$ m% ? 体积:锂电池的体积是铅酸蓄电池体积的2/3;
5 _$ k; j% [. E 重量:锂电池重量轻,只需铅酸蓄电池的1/3~1/4;
E& i0 r' ?0 |; @ 价格:锂电池较高,24V/10Ah价格:750~1200元,铅酸蓄电池较低,24V/12Ah价格:200~300元。 1 j( e: s: ^( y1 W! p/ {
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