淺談鎘鎳蓄電池的正確使用

高清倫，劉雨田，趙江波

(石家莊機械化步兵學院，河北石家莊050083)

0 引言

為了滿足便攜式設計的要求，適應野戰條件下使用，我軍大量配備了各種型號的鎘鎳蓄電池，現在許多便攜式電臺均采用鎘鎳蓄電池組進行供電。因此，掌握鎘鎳蓄電池的正確使用方法非常重要。如果使用方法不正確，就不能發揮蓄電池應有的效能，不僅會影響蓄電池的使用壽命，還會影響裝備戰斗力的正常發揮。

1 消除蓄電池的“記憶效應”

很多人都感到沒用多長時間電池的容量就降低了，這主要是因為鎘鎳電池產生了“記憶效應”。在使用中，如果鎘鎳電池頻繁的輕度放電，也就是說一個充滿電量的電池沒有充分放電便又繼續充電，時間長了正負極物質的活化受影響，就會導致鎘鎳電池的放電時間變短，容量下降。這種現象叫做“記憶效應”。通過對正常充好電的電池進行放電試驗，可以作出圖1所示的放電曲線。

從圖1看出，電池在放電過程中基本保持電壓穩定，但是過了這段時間后電壓將明顯下降。假設電池的正常放電時間為tN，電池在使用中的放電時間為t1(通常t1＜tN)，相當于有tN－ t1時間的電量Q沒有被使用，這個過程長時間的重復，電池由于勢壘作用會出現“記憶”現象，表現為使用時間超過t1，電池就會“沒電”，此時電池的放電曲線如圖2所示。因此使用鎘鎳電池最好先根據電池的容量，計算一下電池的大約使用時間，可以這樣來粗略計算:設電池的正常電量為Q，使用時電池供給裝備的電流為Id，則使用時間大約為tN=Q/Id。這里電池供給裝備的電流可按電器消耗功率除以電池電壓(每節鎘鎳電池以1.2 V)計算，經過這樣估計便可以有效地使用電池。

圖1 正常放電曲線

對于已經出現“記憶效應”的電池，可以采取多次重復深度放電的方法來恢復電池的容量。具體做法是:在25±10℃溫度下，對圓柱型單個電池用0.1倍率電流充電14 h左右，終止電壓不大于1.50 V，然后用0.2倍率電流放電至終止電壓1.0 V，經過2～3次循環充放電后電池容量可恢復正常。在實際中，為簡便也可將電池直接安裝在裝備上，利用開機狀態進行連續放電至終止電壓后再充電，重復多次即可。連續幾次便可以消除電池的“記憶”現象，但經過幾次放電后不能正常供電，說明電池已經報廢。

2 盡可能采取慢充電的方式充電

絕大多數充電器以每節鎘鎳電池充電到1.38 V(電池空載)為界來控制充電器的工作狀態，這是不正確的。因為恒壓充電時電池內阻是變化的，充電電流在變小而電池電壓很快達到1.38 V左右，電量并沒有充足，這樣的電池使用一段時間后就充不上電，縮短了壽命。對出現這種現象的電池，應采取慢充的方式充電。

3 適時檢測充電電池的溫度，控制充電器的工作狀態

對電池充電時，一旦電池電量被充足，剩下的時間充電器的輸出將全部轉化在電池發熱上，合理的方法應通過檢測電池的溫度來控制充電器的工作狀態，在電池溫度達到40℃時切斷充電器的輸出。所以在充電器電路中，增加溫度檢測電路來控制充電器的工作狀態對保護蓄電池非常重要。

4 消除單節電池對電池組充電的影響

新的充電電池組合成串聯塊時，一般按常規容量0.1倍率的電流進行充、放電數次后再投入使用。但實際上不論采用多么先進的全自動充電器，經一段時間后仍會發現有個別電池出現反常現象。即電池組中有個別電池電壓會變的很低(接近零伏)，甚至有的電池還會出現電壓極性倒置的現象。久而久之，這只電池必然失效，最后導致電池組中的其它電池也會逐個出現上述現象而損壞。究其原因，主要是這些電池的內阻不一致，在使用過程中又會出現不同程度的過放、過充，使某個內阻增大的電池首先損壞。

設電池組由A、B、C、D四只電池組成，其放電電流方向如圖中箭頭所示。圖3為正常放電過程(即電池內阻基本一致并遠低于負載電阻)，在放電過程中，假設B電池內阻增大，甚至超過負載電阻R，放電時就會出現圖4所示的現象，即A、D、C三只電池對B電池的極性進行反充電，時間稍久，B電池的極性就會顛倒而損壞。筆者在試驗過程中，對圖3所示的電池在線一一進行測量時發現，放電過程中各單只電池的電壓大多不一致，而且總會有一只電池的電壓首先加速降低，最后從零轉為負值(即極性顛倒)。如果將其更換為一只新電池，由于內阻仍然不同，又會加劇上述現象的重復發生，給使用過程中帶來無盡的困擾。經過反復試驗研究，對充電電池的組合使用總結了幾點經驗。

圖3 正常放電示意圖

圖4 B電池內阻增大的放電示意圖

(1)在使用組合電池時，要經常檢測單個電池的電壓，若發現明顯偏低的電池及時取下，單獨進行處理。

(2)在充電前進行放電時要隨時監控每節電池的電壓，若發現有急劇下降到0.8 V以下的，要立即換下，單獨進行處理。

(3)電池組中有問題的電池全部單獨進行處理。

a.單獨放電:放至電壓為0.9～1 V時暫停，大多數電池在停止放電后數秒鐘又會恢復到1.2 V左右，要反復多次進行放電，直至用萬用表500 mA擋測其短路電流，質量好或放電不充分的電池表針會在某位置(如200 mA～500 mA)較長時間不動，而質量差的或放電充分的電池指針會很快降到數十毫安到偏零位為止。一般當指針快速降至數十毫安時說明電池電量基本放盡，可停放待充。

b.單獨充電:內阻相差較大的電池不能組合串聯進行充電，要單個獨立進行，如勉強組合充電，既不能保證每個電池同時充足，更危險的是會出現個別內阻大的電池會被過充或反充而損壞。如圖5所示，仍設B電池內阻RB過大，由于串聯電路電流處處相等，顯然RB兩端電壓降高于其他電池，故RB上消耗的功率也偏大，且內阻相對越大，消耗的功率也越大，因此B電池就會被首先過充發熱而損壞，而其他電池卻不一定能充滿，應選擇單獨充電的方式。

圖5 B電池內阻過大時的充電示意圖

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