充電電池類(lèi)型和單機快速充電器概述及設計和檢測

充電電池已經(jīng)成為當今電子產(chǎn)品的一種標準電源，特別是便攜設備：筆記本電腦、掌上導航儀、手機等。這些產(chǎn)品需要消耗的功率越來(lái)越大，而可充電電池容量的增長(cháng)速度遠遠不能滿(mǎn)足它們的需求。功耗增長(cháng)的主要原因是設備功能的增強，例如：數碼相機與手機的功能整合，筆記本電腦更高的運算速度以及大尺寸屏幕的需求等等。便攜設備功耗的增大使得用可充電電池要比標準電池更便宜、更環(huán)保。

本文介紹了可充電電池的化學(xué)成份，同時(shí)說(shuō)明了各種充電電池的典型特征和選擇電池類(lèi)型時(shí)需要重點(diǎn)注意的事項。另外還討論了在不使用微控制器或使用電源浪涌保護的主適配器的情況下如何構建單機結構，安全、快速地對鎳氫和鋰離子充電電池進(jìn)行充電。

可充電電池類(lèi)型

20世紀80年代的便攜設備，如數字無(wú)繩電話(huà)、隨身聽(tīng)和電動(dòng)剃須刀等，主要由鎳鎘(NiCd)電池供電。到了90年代后期，鎳氫(NiMH)電池和鋰離子(Li-Ion)電池逐漸進(jìn)入市場(chǎng)并開(kāi)始流行

因為價(jià)格比鎳氫和鋰離子電池便宜，鎳鎘電池在低端應用中十分普遍。鎳鎘電池可提供最高的放電電流，適合短時(shí)間內需要大功率輸出的應用。

另一方面，鎳鎘電池曾經(jīng)被所謂的記憶效應困擾(現在的鎳鎘電池很少考慮這個(gè)因素)，使電池容量降低。如果鎳鎘電池在未完全放電的情況下再充電，一些活性物質(zhì)會(huì )累積并且開(kāi)始結晶(在陽(yáng)極有100微米的鎘累積層)，通過(guò)化學(xué)反應這層物質(zhì)會(huì )自行消失(一塊全新電池的陽(yáng)極大約有1微米厚度的鎘結晶)。

出現記憶效應會(huì )導致電池容量越來(lái)越小，端電壓越來(lái)越低，使得電池到達最低可用端電壓(關(guān)斷點(diǎn))的時(shí)間比預期的早許多，如圖1所示。鎳鎘電池的另一個(gè)缺點(diǎn)是它的活性物質(zhì)中含有有毒的鎘。所以，歐洲法規2000/53/EG在2005年12月31號后禁止銷(xiāo)售鎳鎘充電電池。

鎳氫電池比鎳鎘電池更環(huán)保，但是價(jià)格更貴。鎳氫電池的放電電流略小，但受惰性效應的影響。惰性效應是比鎳鎘電池記憶效應稍輕的一種現象。惰性效應是由于鎳的結晶導致的。惰性效應和記憶效應一樣，導致無(wú)法完全使用可充電電池的全部容量，但都可以通過(guò)使用帶有放電功能的充電器來(lái)避免。

鋰電子可充電電池價(jià)格最高，但具有足夠高的能量密度，因而可以在給定尺寸下提供更優(yōu)性能，更適合小尺寸、高集成度的便攜設備。表1給出了各種類(lèi)型電池的主要特性。