? ? ? ?充電效率是指電池在充電時用于活性物質轉化的電能與充電時所消耗的總電能之比，以百分數表示。充電電流的大小、充電方法、充電時的溫度直接影響到充電效率。充電效率高表示電池接受充電的能力強，一般說來,充電初期充電效率較高,接近100% ,充電后期由于電極極化增加,充電效率較低,伴隨在電極上有大量的氣體析出。

? ? ? ?充電過程中,另-重要指標即電池的耐過充能力。一種性能優異的二次電源應具有良好的耐過充性能,即使電池處于極端充電條件的情況下,也能擁有較為優良的使用性能。對于MH-Ni電池,往往有下列要求:在1C充電率下,電池充電90min應無泄漏,充電6h內不發生爆裂。

? ? ? ?充電過程的終點控制是一個非常實際的問題,無論從電池的檢測, 還是充電器的開發都必須考慮這一問題,適當的充電控制對優化電池性能、保護電池安全可靠是十分必要的。以MH -Ni電池為例,最常見的充電終點控制方法如下。

? ? ? ?①時間控制。充電過程由事先確定的時間來控制。這種方式一般 只用于小電流充電或作為其他控制技術的輔助手段。

? ? ? ?②-OU控制。使用-AU控制時,充電電壓應始終處于監測之下,直至檢測到一個預定的電壓降時才終止充電。當然,采用這樣一種控制方式需注意的一個問題就是,在小電流情況下(低于0.3C ) ,尤其是溫度較高時, -OU可能并不明顯,從而導致終點難以出現。另外,當電池長時間儲存后, -AU可能會提前出現,而導致充電不足。

? ? ? ?③溫度控制。在充電過程中,當電池溫度到達指定值時,充電過程即被終止。這種方式通常與其他終點控制方式-起使用。影響電池溫度的因素很多,如環境溫度、電池結構、充電倍率、氣流等。

? ? ? ?因此事先很難確定終點溫度。-般在1C充電率下以60°C作為MH-Ni電池的充電終點。

? ? ? ?充電的終點判斷還有很多其他方法,如零OU、溫度上升速率(dT/dt )等,比較理想的充電條件是根據具體使用或測試條件選用其中的幾種綜合使用，以使電池既能充足電,又不會損壞電池。在實驗室測試中,通常采用的方式有時間控制、-0U控制。如AA型MH-Ni電池1C充電率的條件可設定為: I=1200mA , t=75min, -OU= 10mV.圖2-2是該條件下MH-Ni電池的充電曲線。

? ? ? ?研究發現，電池充電過程對電池壽命影響最大，放電過程的影響較少。也就是說,絕大多數的蓄電池不是用壞的，而是”充壞”的。由此可見，一個好的充電器對蓄電池的使用壽命具有舉足輕重的作用。

? ? ? ?②濃度極化。電流流過蓄電池時,為維持正常的反應,最理想的情況是電極表面的反應物能及時得到補充，生成物能及時離去。實際上，生成物和反應物的擴散速度遠遠比不上化學反應速度,從而造成極板附近電解質溶液濃度發生變化。也就是說，從電極表面到中部溶液,電解液濃度分布不均勻。這種現象稱為濃度極化。? ? ? ?③電化學極化。這種極化是由于電極.上進行的電化學反應的速度,落后于電極上電子運動的速度造成的。例如:電池的負極放電前,電極表面帶有負電荷,其附近溶液帶有正電荷,兩者處于平衡狀態。放電時,立即有電子釋放給外電路。電極表面負電荷減少,而金屬溶解的氧化反應進行緩慢Me- -e- →Me+ ,不能及時補充電極表面電子的減少,電極表面帶電狀態發生變化。這種表面負電荷減少的狀態促進金屬中電子離開電極, 金屬離子Me+轉入溶液,加速Me- -e- +Me +反應進行。總有一個時刻,達到新的動態平衡。但與放電前相比,電極表面所帶負電荷數目減少了,與此對應的電極電勢變正。也就是電化學極化電壓變高,從而嚴重阻礙了正常的充電電流。同理,電池正極放電時,電極表面所帶正電荷數目減少,電極電勢變負。

? ? ? ?這3種極化現象都是隨著充電電流的增大而嚴重。

? ? ? ?(2)充電方法

? ? ? ?①常規充電法。

? ? ? ?C.恒壓充電法。充電電源的電壓在全部充電時間里保持恒定的數值，隨著蓄電池端電壓的逐漸升高,電流逐漸減少。與恒流充電法相比,其充電過程更接近于最佳充電曲線。用恒定電壓快速充電，如圖2-6所示。由于充電初期蓄電池電動勢較低,充電電流很大,隨著充電的進行,電流將逐漸減少,因此,只需簡易控制系統。

? ? ? ?這種充電方法電解水很少,避免了蓄電池過充。但在充電初期電流過大,對蓄電池壽命造成很大影響,且容易使蓄電池極板彎曲,造成電池報鑒于這種缺點,恒壓充電很少使用,只有在充電電源電壓低而電流大時采用。例如,汽車運行過程中,蓄電池就是以恒壓充電法充電的。? ? ? ?②快速充電法。為了能夠最大限度地加快蓄電池的化學反應速度,縮短蓄電池達到滿充狀態的時間，同時,保證蓄電池正負極板的極化現象盡量地少或輕,提高蓄電池使用效率。快速充電技術近年來得到了迅速發展。

? ? ? ?下面介紹目前比較流行的幾種快速充電方法。

? ? ? ?這些方法都是圍繞著最佳充電曲線進行設計的,目的就是使其充電曲線盡可能地逼近最佳充電曲線。

? ? ? ?a.脈沖式充電法。這種充電法不僅遵循蓄電池固有的充電接受率,而且能夠提高蓄電池充電接受率，從而打破了蓄電池指數充電接受曲線的限制廢。這也是蓄電池充電理論的新發展。

? ? ? ?c.變電流間歇充電法。這種充電方法建立在恒流充電和脈沖充電的基礎.上,如圖2-9所示。其特點是將恒流充電段改為限壓變電流間歇充電段。充電前期的各段采用變電流間歇充電的方法,保證加大充電電流,獲得絕大部分充電量。充電后期采用定電壓充電段,獲得過充電量,將電池恢復至完全充電態。通過間歇停充,使蓄電池經化學反應產生的氧氣和氫氣有時間重新化合而被吸收掉,使濃度極化和歐姆極化自然而然地得到消除,從而減輕了蓄電池的內壓,使下一輪的恒流充電能夠更加順利地進行,使蓄電池可以吸收更多的電量。

? ? ? ?e.變電壓變電流波浪式間歇正負零脈沖快速充電法。綜合脈沖充電法、ReflexTM快速充電法、 變電流間歇充電法及變電壓間歇充電法的優點,變電壓變電流波浪式正負零脈沖間歇快速充電法得到發展應用。脈沖充電法充電電路的控制一般有兩種:

? ? ? ?脈沖電流的幅值可變,而PWM (驅動充放電開關管)信號的頻率是固定的;

? ? ? ?脈沖電流幅值固定不變，PWM信號的頻率可調。

? ? ? ?圖2-11采用了一種不同于這兩者的控制模式,脈沖電流幅值和PWM信號的頻率均固定, PWM占空比可調,在此基礎.上加入間歇停充階段,能夠在較短的時間內充進更多的電量,提高蓄電池的充電接受能力。