组配新材料电池的智能记取效能建设

  　　1实验部分　　1. 1电池组的组装　　由于原来不清楚用于吸尘器和电动工具的电池包应该有什么区别，仅根据都是大电流放电和对容量的要求选用原来顺利供给电动工具使用的SC1500半烧结Cd/Ni电池包给吸尘器生产厂使用， 6只电池串联为一个电池包。　　1. 2吸尘器使用电池包安全电性能测试方法　　用吸尘器用7. 2V /125mA充电器（编号B790）对电池包（编号B790）充电16小时， 10A放电至0. 8V /只电池。重复6次后，用同样的充电器对电池包充电1个月， 10A放电至0. 8V /只电池，连续3次（3个月）。　　1. 3失效电池包的特性恢复。　　下面是我们提供的方法，以观察电池放电电压和放电容量恢复情况。　　①1C充90分钟，停5分钟， 0. 2C放电到1. 0伏/只电池。　　②1C充90分钟，停5分钟， 1C放电到1. 0伏/只电池。　　③1C充90分钟，停5分钟， 10A放电到0.　　8伏/只电池。　　④①～③重复3次。　　说明：以上测试由客户（吸尘器生产厂商）选定他们的质量监控实验室测试。　　2实验结果　　2. 1测试数据　　用吸尘器充电器对电池包充电16h， 10A放电至0. 8伏/只电池的测试数据见1.　　1充电16h， 10A放电至0. 8伏，每只电池的放电容量次容量（Ah）次容量（Ah）1 2 3 1. 50 1. 40 1. 34 4 5 6 1. 28 1. 18 1. 21　　从1数据看出随着循环次数增加电池放电容量减少。　　2. 2电池包充电一个月后的10A放电曲线　　1为用吸尘器充电器对电池包充电一个月后， 10A放电， 3个月3次的放电曲线。曲线1为第1个充电一个月后的10A放电曲线，曲线2为第2个充电一个月后的10A放电曲线，曲线3为第3个充电一个月后的10A放电曲线。　　由1看出，电池包放电平台和放电容量均随循环次数的增加而明显降低。如改变制度放电平台和放电容量均不能恢复，说明电池性能已劣化；如果电池组放电平台和放电容量能恢复，则说明上述劣化是可逆的，可能与记忆效应有关，所以，我们设计了1. 3节的测试。　　2. 3按记忆效应设计恢复后的测试结果　　按设计的充放电制度：每次均用充电效率**高的1C进行充电，**次充电后，用0. 2C放电到1. 0V /只，使容量尽量放出；第二次充电后，用1C放电到1. 0V /只，考查容量恢复情况；第三次充电后，用10A放电到0. 8V /只电池，考查正常使用放电倍率放电平台及放电容量恢复情况。　　以上三次放电为一个循环，共作三个循环。 2为此三个循环中1C充电0. 2C放电的三次放电曲线； 3为三个循环中1C充电1C放电的三次放电曲线； 4为三个循环中1C充电10A放电的三次放电曲线。　　3讨论　　3. 1电池包放电容量降低的原因分析　　由于该种型号电池长期以来是供应电动工具使用的，充电多采用1小时充满电的恒流充电器，这接近Cd/Ni电池充电效率较高的1C充电倍率，放电在10A以上，即电池是用于快充快放过程的，有利于活性物质的活化，而无惰性化倾向，在这种快充快放循环前100次放电容量不仅不衰减，反而有一些增加就是证明。　　改用吸尘器用途时，放电要求仍为10A电流，但这时用的是近似恒功率充电器。 6×SC1500电池包用的B7907. 2V /125mA充电器，标注的125mA电流值是刚开始充电时的数值，实际上充电电流随时间延长不断减小，实测充电前16小时电流值如2所示（仅记16小时）。　　2B7907. 2V /125mA充电器对6×SC1500电池包充电前16小时电流变化　　由2可算出， 16h充入电量约1472. 5mAh，对SC1500电池来说充电不足（电池包用吸尘器充电器充电16h， 10A放电到0. 8伏/只电池是吸尘器厂商自定的对供应商电池包的常规测试方法，他们为他们的客户规定充电24小时）。放电容量明显衰减，原因可能有3个： Cd/Ni电池低倍率充电效率低；且充电量不足；充电量不足也会产生记忆效应。　　从2看出电流变化相当大，总趋势是降低的，继续充电时电流还会降低，但降低速率变小，**后在一个小值上下摆动， 24小时可充满电。对于充电一个月的电池包，则从第二天开始长期处于小电流过充电状态中。　　3. 2放电电压和放电容量降低的原因　　长期小电流过充电状态，正极产生氧气速率很小，负极Cd有充足时间吸收O 2并转化为Cd（OH）2，负极继续充电又使Cd （OH ）2转化为Cd，这就促使金属Cd晶粒有充足的时间长大或惰性化。当有Ni存在时，有充足时间促使Ni5Cd21合金的生成，使不能放电的物质产生和积累。正极也会有NiOOH晶粒长大和γ- NiOOH的积累使电极膨胀。当接着进行10A大电流放电时，放电容量明显减少，放电电压平台也有降低，当继续进行这种小电流长期充电， 10A放电循环时，放电电压和容量进一步降低，从可看出三个月循环放电平台和放电容量均在不断降低。　　此放电制度是吸尘器厂商自定的对供应商电池包的常规测试方法，目的是为了满足用户使用的安全性，例如电池包正充电时外出（如去旅游等）忘记拔掉，一个月后回来能正常使用，希望这种循环能作2年（24次） ，因一般Cd/ /Ni电池都达不到，且费时太长。吸尘器厂商说这种循环能作8次仍保留80%以上初始容量定为可以接受。上述电池包显然仍达不到。　　3. 3放电电压平台和放电容量降低的恢复　　为了了解电池包电性能能否恢复及恢复的快慢，我们设计了1. 3节所述的充放电制度。 2～4是其测试结果。我们主要看，图中曲线1为电池包经过1C充电0. 2C放电，又1C充电1C放电后作1C充电10A放电的放电曲线；曲线2为第二个上述三个充放电循环中10A放电曲线，曲线3为第三个上述三个充放电循环中10A放电曲线，从这三条曲线看出，**个循环后电池包10A放电容量已经恢复，放电平台部分恢复；第二个循环后则放电容量和放电平台均完全恢复，因为第二、三个循环中10A放电曲线基本完全重合了。观察和也可得出相似的结论，但用户只关心10A放电。因此电池包放电容量和放电平台的降低是暂时的，是可逆的，经过1C充电0. 2C放电和1C充电1C放电两个循环就能基本恢复电性能，属于记忆效应。　　3. 4问题的解决　　电池性能恢复了，也得到吸尘器生产厂商的认可，但是他们说吸尘器用户除用吸尘器放电，用吸尘器充电器充电外，没有其它任何充放电手段。我们建议用充满电自动断电方式的充电器，吸尘器生产厂不同意，说如断电装置失灵会造成严重后果，家用吸尘器必须**安全！因此，我们采取多种添加剂抑制活性物晶粒长大和惰性化，又对负极预充部分电使其形成导电网络，不仅小电流充电效率大大提高，小电流长期过充电记忆效也应明显减弱，用吸尘器(http://www.echuchen.com/news/html/jsyy/79.html 袋式除尘设备在净化中的应用)充电器对电池包充电1个月， 10A放电至0. 8V /只电池，已可连续循环十多次容量仍符合要求，完全满足了厂家修订后的标准，而且吸尘器厂商提供给用户的充电制度是用吸尘器充电器小电流充电24小时（已充）后使用，实际使用中更没有问题。　　3. 5关于消除记忆的问题　　1.由于普遍认为碱性蓄电池（Cd/ Ni， MH / Ni）不完全放电或放电截止电压过高时，会产生放电电压平台和放电容量的暂时降低，因此在不完全放电的使用场合，就需要相应采取消除记忆效应和恢复电性能的措施。为此已专门设计有降低和消除碱性蓄电池记忆效应的电源电路和装置。　　2.有人注意到不完全充电循环也会产生记忆效应，并发明了消除蓄电池充电记忆效应的装置。　　3.本文发现了小电流长期过充电10A放电循环的小型组合碱性蓄电池包亦产生记忆效应，同时也证明电池包不完全充电循环也可能产生记忆效应，研究并找到了降低和消除记忆效应的有效方法。　　4.通常使用碱性蓄电池时，若放电电压平台和放电容量明显降低，用0. 2C满充电，用0. 2C放电到1. 0V，循环2～3次，若电池电性能恢复，说明是记忆效应。若电性能不能恢复，则属于电性能的不可逆劣化，是电池损坏报废的征兆。　　4结论　　Cd/Ni、MH /Ni电池在一定充放电制度下循环，会产生记忆效应，使放电平台和放电容量下降。这种现象过去认为是由于连续不完全放电或放电截止电压较高情况下产生的。现又发现不完全充电循环和长期小电流过充电，大电流放电至0. 8V /只的Cd/Ni电池包也有这种现象，采取适当措施可以减小和避免记忆效应的影响。但由于其产生记忆效应原因尚未完全弄清，目前要完全消除它尚不可能。                             来源:http://www.edianchi.com/news/html/Tech/9301.html