蓄電池:使蓄電池快速充電的方法
2017-6-27 10:08:25??????點擊：
1.改進電池設計降低歐姆內阻
按照ALABC規(guī)定的快速充電目標，若要求100Ah起動用鉛蓄電池在5min內將電池容量由20%充至50%，即充入電量為100×（0.5-0.2）=30Ah，則充電電流應不小于30÷（5÷60）＝360A，即3.6（A），此時電池歐姆降為360×6×＝0.216V，電池電壓達到1.97＋0.216＋0.030＋0.006＝2.23V，未到析氣電壓，電池可以安全充電。水平式密封鉛蓄電池歐姆內阻更小，112Ah單格電池0.3mΩ，則電池容量在5min內由20%充至50%需要充電電流為112×（0.5－0.2）÷（5÷60）＝403A，用此電流充電時的電池歐姆降為403×3×＝0.121V，它比起動用電池要低。顯然，水平密封鉛蓄電池在充至析氣電壓時可以充入更多的電量，即它的快速充電性能更好。
我們以前的工作已經得到，鉛蓄電池若采用銅拉網負板柵，則會顯著地降低板冊電阻；這不僅有利于提高活性物質利用率和電池比功率，而且還改善了電池快速充電性能。看來采用銅拉網負板柵的鉛蓄電池會給電動車帶來很大好處。
2.提高反應離子擴散速度
這是為了提高鉛蓄電池的擴散電流密度，也就是推遲電池在充電過程中極限擴散電流出現的時間，即延遲電池電壓達到析氣電壓的時間，從而允許加大充電電流，快速充電。
減薄極板厚度、增加活性物質孔率、增加板柵跟活性物質的接觸面積，這些措施均有利于反應物和生成物的擴散過程，減小濃差極化，提高了允許的充電電流值，實現快速充電。但從電池壽命考慮，極板也不能做得太薄。
3.改革蓄電池的充電方法
脈沖快速充電方法的理論基礎就是通過在充電電流中疊加一定頻率、寬度、高度的負脈沖或短時間的中停充電，使參加反應的離子來得及生成并提高其濃度，又使生成的和離子來得及從電極表面附近移開，其綜合效果是降低了濃差極化，允許加大充電電流縮短充電時間。
應當指出，鉛蓄電池在充電過程中端電壓是不斷升高的，也就是說在不同的充電階段蓄電池的極化分布情況是不同的，因而在設計脈沖充電裝置時，應當根據電池充電時允許達到的電壓值來自動調節(jié)充電電流和時間；同時還必須按照負脈沖放電過程中電池電壓下降值來自動調節(jié)負脈沖的寬度和高度。這樣雖然充電電流很大，但由于適時地有效地采取了降低濃差極化的措施，蓄電池電壓上升就慢，使蓄電池充入更多的電量。目前開發(fā)的智能化充電裝置就是考慮到這些情況后進行設計的。
4.快速充電對電池壽命的影響
大電流快速充電對電池壽命的影響是好還是壞眾論紛紜；出現這種不同的看法不足為怪。這首先是由于電池壽命不是一致的，在我們的試驗中觀察到，即使是從生產線上同時制取的一批電池，其循環(huán)壽命甚至可相差1倍；再者，長時期的壽命試驗過程中，很難保證各批電池的試驗條件完全一致。雖然一般認為大電流充電會縮短電池壽命，但在文獻中卻報道了在有適當冷卻的情況下，閥控式密封鉛蓄電池的循環(huán)壽命卻因大電流充電而有改善。
我們的試驗表明，在保持電池充電電壓低于析氣電壓的條件下，大電流快速充電并沒有給電池壽命帶來不利影響。電動車電池在使用過程中，可以不必每次充電都充至額定容量的100%，但每隔一星期（最好不超過半個月）應將電池充足電。尤其在不使用電動車時，更應當將電池充足電后保存。這樣會有利于延長電池的使用壽命。
結論
（1）鉛蓄電池價格便宜，且壽命長，電池本身又在不斷更新和發(fā)展，因而近期內它仍然是電動車的切實可行的動力源。
（2）電池歐姆內阻是大電流充電時引起電池電壓升高的主要因素；必須改進電池結構降低內阻方可滿足電動車對電池快速充電的要求。
（3）采用脈沖充電和智能化充電裝置，有利于降低濃差極化，提高充電效率。
按照ALABC規(guī)定的快速充電目標，若要求100Ah起動用鉛蓄電池在5min內將電池容量由20%充至50%，即充入電量為100×（0.5-0.2）=30Ah，則充電電流應不小于30÷（5÷60）＝360A，即3.6（A），此時電池歐姆降為360×6×＝0.216V，電池電壓達到1.97＋0.216＋0.030＋0.006＝2.23V，未到析氣電壓，電池可以安全充電。水平式密封鉛蓄電池歐姆內阻更小，112Ah單格電池0.3mΩ，則電池容量在5min內由20%充至50%需要充電電流為112×（0.5－0.2）÷（5÷60）＝403A，用此電流充電時的電池歐姆降為403×3×＝0.121V，它比起動用電池要低。顯然，水平密封鉛蓄電池在充至析氣電壓時可以充入更多的電量，即它的快速充電性能更好。
我們以前的工作已經得到，鉛蓄電池若采用銅拉網負板柵，則會顯著地降低板冊電阻；這不僅有利于提高活性物質利用率和電池比功率，而且還改善了電池快速充電性能。看來采用銅拉網負板柵的鉛蓄電池會給電動車帶來很大好處。
2.提高反應離子擴散速度
這是為了提高鉛蓄電池的擴散電流密度，也就是推遲電池在充電過程中極限擴散電流出現的時間，即延遲電池電壓達到析氣電壓的時間，從而允許加大充電電流，快速充電。
減薄極板厚度、增加活性物質孔率、增加板柵跟活性物質的接觸面積，這些措施均有利于反應物和生成物的擴散過程，減小濃差極化，提高了允許的充電電流值，實現快速充電。但從電池壽命考慮，極板也不能做得太薄。
3.改革蓄電池的充電方法
脈沖快速充電方法的理論基礎就是通過在充電電流中疊加一定頻率、寬度、高度的負脈沖或短時間的中停充電，使參加反應的離子來得及生成并提高其濃度，又使生成的和離子來得及從電極表面附近移開，其綜合效果是降低了濃差極化，允許加大充電電流縮短充電時間。
應當指出，鉛蓄電池在充電過程中端電壓是不斷升高的，也就是說在不同的充電階段蓄電池的極化分布情況是不同的，因而在設計脈沖充電裝置時，應當根據電池充電時允許達到的電壓值來自動調節(jié)充電電流和時間；同時還必須按照負脈沖放電過程中電池電壓下降值來自動調節(jié)負脈沖的寬度和高度。這樣雖然充電電流很大，但由于適時地有效地采取了降低濃差極化的措施，蓄電池電壓上升就慢，使蓄電池充入更多的電量。目前開發(fā)的智能化充電裝置就是考慮到這些情況后進行設計的。
4.快速充電對電池壽命的影響
大電流快速充電對電池壽命的影響是好還是壞眾論紛紜；出現這種不同的看法不足為怪。這首先是由于電池壽命不是一致的，在我們的試驗中觀察到，即使是從生產線上同時制取的一批電池，其循環(huán)壽命甚至可相差1倍；再者，長時期的壽命試驗過程中，很難保證各批電池的試驗條件完全一致。雖然一般認為大電流充電會縮短電池壽命，但在文獻中卻報道了在有適當冷卻的情況下，閥控式密封鉛蓄電池的循環(huán)壽命卻因大電流充電而有改善。
我們的試驗表明，在保持電池充電電壓低于析氣電壓的條件下，大電流快速充電并沒有給電池壽命帶來不利影響。電動車電池在使用過程中，可以不必每次充電都充至額定容量的100%，但每隔一星期（最好不超過半個月）應將電池充足電。尤其在不使用電動車時，更應當將電池充足電后保存。這樣會有利于延長電池的使用壽命。
結論
（1）鉛蓄電池價格便宜，且壽命長，電池本身又在不斷更新和發(fā)展，因而近期內它仍然是電動車的切實可行的動力源。
（2）電池歐姆內阻是大電流充電時引起電池電壓升高的主要因素；必須改進電池結構降低內阻方可滿足電動車對電池快速充電的要求。
（3）采用脈沖充電和智能化充電裝置，有利于降低濃差極化，提高充電效率。
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