如何实现铅酸电池的快速充电?
为了最大限度地提高 电池的化学反应速度,缩短电池达到充满电状态的时间,同时保证电池正负极的极化最小化或减轻。快充技术近年来发展迅速。几种流行的快充方式都是围绕最优充电曲线设计的,目的是让充电曲线尽可能的接近最优充电曲线。常规充电方式采用小电流慢充方式。新电池初次充电需要70H以上,普通充电也需要10H以上。如果充电时间过长,不仅会延长充电检测时间,造成电能浪费,还会限制电池的循环次数,增加维护工作量。1960年代中期,美国科学家马斯对电池充电过程的析气进行了大量研究,在最低析气率的前提下,提出了电池可接受的充电电流曲线。在充电过程中,只需要充电电流,充电时间大大延长。在充电的后期,充电电流大于电池的可接受电流,因此电池内会产生大量气泡。但是,如果在整个充电过程中,实际充电电流始终能够等于或接近电池可接受的充电电流,则可以大大加快充电速度,并且可以将放气率控制在非常低的范围内。这是快速充电的基本原理。然而,在充电过程中,电池产生的极化电压会阻碍自身充电,显着增加放气率和温升。因此,极化电压是影响充电速度的重要因素。为了实现快速充电,必须尽量消除极化电压对电池充电的影响。从极化电压的形成机理可以推断,极化电压的大小随充电电流的变化而变化。当充电停止时,电阻极化消失,放电通道和电化学方案的浓差极化逐渐减弱。如果为电池提供反向放电的放电路径,浓差极化和电化学会很快消失,电池内的温度会因放电而降低。因此,在电池充电过程中暂停充电时,适当加入一个放电脉冲,可以快速有效地消除各种极化电压,从而提高充电速度。目前大家比较认同的快充方式是脉冲充电和脉冲放电去极化方式。- 改进电池设计,降低欧姆内阻。如果电池使用铜丝网负极板栅,板栅电阻会显着降低。这不仅有利于提高活性材料的利用率和电池的比功率,而且可以提高电池的快充性能。
- 提高反应离子扩散电流的发生时间,即延长电池电压达到放气电压的时间,从而允许增加充电电流,减小极板厚度,增加活性材料的孔隙率,增加栅极活性材料的接触面积。
这些措施都有利于反应物和产物的扩散,降低浓差极化,增加允许充电电流,实现快速充电。但是,考虑到电池的寿命,极板不能做得太薄。- 改革电池的充电方式。脉冲快充法的原理基本上是在充电电流中叠加一定频率、高度负脉冲或短时充电停止,以便及时产生参与反应的铅离子,增加其浓度,以及产生的氢离子和硫酸根。
离子有时间离开电极附近,综合作用是减小浓度差的有效措施,电池电压缓慢上升,使电池可以充更多电。目前开发的智能充电电动装置就是考虑到这些情况而设计的。- 快充对电池寿命的影响。大电流快充对电池寿命的影响仍在讨论中。业内也有不同的看法。
首先,电池的使用寿命并不一致,其循环寿命甚至可以相差1倍。再者,在长期的寿命测试过程中,很难保证每批电池的测试条件完全一致。虽然普遍认为大电流快速充电不会对阀控铅酸蓄电池的寿命产生不利影响。