[其他]鎳—鎘電池的充電方法及實現這種方法的電路結構

無效

• 申請號: 87108081
• 申請日: 1987-12-01
• 公開（公告）號: CN87108081A
• 公開（公告）日: 1988-09-21
• 發明（設計）人: 佐拉迪·加伯爾;納吉·桑多爾
• 申請（專利權）人: BRG電機工廠
• 主分類號: H02J7/00
• 分類號: H02J7/00
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利代理部
• 代理人: 張博德

本發明是關于一種鎳-鎘（Ni-Cd）電池充電的方法，其中蓄電池是在充電周期和放電周期重復交替的過程中進行充電的，每一個充電周期具有一個預定的時間，而每一個放電周期具有一個較短的時間。本發明還關系到實現這種方法所采用的電路結構。

在匈牙利專利No，189，832中詳細地闡述了有關鎳-鎘電池充電的問題。在這一專利中已經指出，電池的無負荷電壓在相當大的程度上與電池中的蓄電量沒有什么關系，在相應的數值之間存在著很大變化，因此，在放電周期延遲一定時間后從測試點測得的電壓值達到預定值時，充電過程即可完成。電池中蓄電量的測量實在可以依賴這種測試，因為在一定量的放電（用蓄電程度來確定）以后測得的電壓波動要比無負荷電池電壓小得多。

在這個大家知道的專利中，充電過程和放電過程都是在恒定電流下進行的，并且充電電流的強度約等于電池蓄電能力（以安培/小時計）的十分之一，而放電電流還要小些。

上述專利中的圖2表示在充電過程中測試點的電壓值只以很小的陡度增加，因此，用這個電壓與基準值相比較來確定充電過程的結束時間將帶來很大程度的誤差。

與上面講的充電問題無關，在使用鎳-鎘電池時還有一個缺點，這就是既使在正常操作使用的條件下這種蓄電池也容易出現短路現象。短路的電池是無法再修復的，由于這種電池價格高，所以這將帶來大的損失。

在使用中，鎳-鎘電池的蓄電量開始減小。在開始階段，這種減小過程較為緩慢，但隨著時間的推移，這一過程將迅速加快，如果電池長時間不用，那么這種減小過程會更快些。在有些用途中，蓄電量減小了的電池就不能再用了，以致這些電池只能被處理掉。

本發明的主要目的就是要提供一種方法用于鎳-鎘電池，這種方法既可減小短路的危險，同時又可以使電池蓄電量的減小速度低于一般數值，這種方法能夠使短路的電池再生，或者使蓄電量減小了的電池得到一定程度的恢復，在這種方法中，充電過程更為有效，并且與電池各參數的某些變化的關系不那么密切。

本發明是基于對電池使用中各種現象之間的功能關系的認識和利用，以及充電對這些現象所產生的作用。在充電過程中，電極表面上及其附近形成離子區的不均勻分布，其中金屬原子被吸收，密度很大，金屬粗大晶粒沉積在電極上，而這種沉積金屬是與金屬離子不同的。在電池使用過程中，在這種沉積附近的電流密度要發生變化，這樣首先會減小電池的蓄電量，并且隨著沉積的不斷增加，就會在電極之間引起短路現象。

已經認識到，在用直流充電周期和放電周期重復交替進行鎳-鎘電池充電的時候，如果在相應的直流電上疊加上急變的電流脈沖，脈沖的方向與直流電一致而其強度超過相應的預定值。那么，由于這種重復交替的電流脈沖的作用，經過一定時間以后電極的表面分布將會發生變化，上述沉積的面積將會開始減小，電極表面將逐漸變得均勻些。

這種作用可能是由于以下的事實：緊挨著金屬沉積（在某種情況下還在短路的地方）處，電流密度將接近電流密度的彌散極限（diffusion????limit），從而形成一個高的彌散勢。急變的交替脈沖將會在晶粒的附近，使電解液強烈攪動，以致使晶粒在電解液中的溶解度增大。沉積物的部分溶解可以使已經出現的短路斷開，從而使蓄電池能以再次恢復功能。

另外也已認識到，周期性重復的電流脈沖，在電池的整個充電過程中都可以加以利用，這對于新蓄電池的充電也有好的作用。這個可以這樣來解釋：由這種脈沖在電解液中所產生的離子陣面有一種推力，它可以使這種離子移動并且變成導體，否則它將保持不活動性，因為在一般直流充電的情況下會存在部分的勢能平衡。上述這種離子移動就會在亥姆霍茲（Heimholz）區，使電極表面得到較高的離子活動性，這就改善了充電的效率，減少充電所需要的時間，而后面這一點又意味著能源的顯著節約。

電解液內強烈移動將會阻止局部離子中心的形成，（過去認為這種現象是不可避免的）從而可以防止電池蓄電能力的減小和出現短路的危險。這些特點將大大地延長電池的使用壽命，并增加其可靠性。

在使用本發明的方法正常充電的電池的電極表面上，將會形成大量的細小晶粒，具有很細的組織，電化學性能均勻并且活動性好，從而可以使活性的表面有所增加。這種增加可使電池的蓄電能力提高8～13%。

按照本發明的方法在直流電上疊加的脈沖最好是與相應的充電周期和放電周期的開始點相同步，以便在這種開始時刻得到一個電流跳躍，這一跳躍至少要比一般十分之一蓄電量值高大約7～7.5倍。此外，除了這種開始的脈沖以外，也可以使用其他補充的脈沖。