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實現(xiàn)蓄電池快速充電的技術(shù)途徑

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-10-21  作者:鑫欏資訊
摘要:為了能夠最大限度地加快蓄電池的化學(xué)反應(yīng)速度,縮短蓄電池達(dá)到滿充狀態(tài)時間,同時保證蓄電池正、負(fù)極板的極化現(xiàn)象盡量地減少或輕,提高蓄電池的使用效率,快速充電技術(shù)近年來得到了迅速發(fā)展。目前比較流行的幾種快速充電的方法都是圍繞著最佳充電曲線進(jìn)行設(shè)計的,目的是使充電曲線盡可能地逼近最佳充電曲線。
1.改進(jìn)電池設(shè)計降低歐姆內(nèi)阻
       按照ALABC規(guī)定的快速充電目標(biāo),若要求100Ah起動用鉛蓄電池在 5min內(nèi)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(yīng)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(dá)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(nèi)阻更小,112Ah單格電池0.3mΩ ,則電池容量在5min內(nèi)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(jīng)得到,鉛蓄電池若采用銅拉網(wǎng)負(fù)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(zhì)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(wǎng)負(fù)板柵的鉛蓄電池會給電動車帶來很大好處。
2.提高反應(yīng)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(xiàn)的時間,即延遲電池電壓達(dá)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(zhì)孔率、增加板柵跟活性物質(zhì)的接觸面積,這些措施均有利于反應(yīng)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(xiàn)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(chǔ)就是通過在充電電流中疊加一定頻率、寬度、高度的負(fù)脈沖或短時間的中停充電,使參加反應(yīng)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(yīng)當(dāng)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(shè)計脈沖充電裝置時,應(yīng)當(dāng)根據(jù)電池充電時允許達(dá)到的電壓值來自動調(diào)節(jié)充電電流和時間;同時還必須按照負(fù)脈沖放電過程中電池電壓下降值來自動調(diào)節(jié)負(fù)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(jìn)行設(shè)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(xiàn)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(chǎn)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(rèn)為大電流充 電會縮短電池壽命,但在文獻(xiàn)中卻報道了在有適當(dāng)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(yīng)將電池充足電。尤其在不使用電動車時,更應(yīng)當(dāng)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(jié)論
  1. 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(nèi)它仍然是電動車的切實可行的動力源。
  2. 電池歐姆內(nèi)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(jìn)電池結(jié)構(gòu)降低內(nèi)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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