DETA蓄电池充放电机理研究

摘要：因为储蓄电池许多突出的长处，在各个领域得到了广泛的运用。铅酸蓄电池在运用进程中，影响电池的充放电功率要素有许多，这都会直接影响到电池的运用功率及寿数。本文结合笔者多年的作业经验，将就铅蓄电池充放电机理这一课题进行详细阐述。 关键词：蓄电池；充放电；电气设备；机理研讨 近年来，铅酸蓄电池因为其制作成本低，容量大，价格低廉而得到了广泛的运用。但是若运用不当，其寿数将大大缩短。影响铅酸蓄电池寿数的要素许多，而采用正确的充电办法，能有效延长蓄电池的运用寿数。研讨发现，电池充电进程对电池寿数影响最大，放电进程的影响较少。现在铅酸蓄电池的充放电进程得到了很大的发展，但在运用进程中也存在着许多的缺陷，本文对储蓄电池电充电原理和极化原因进行剖析，以及多种充电办法进行深入研讨。 1.储蓄电池充电原理与极化 在过去的几十年，国内外相关技能人员对蓄电池的充电进程作了大量的实验研讨，最佳充电曲线这一概念开端呈现，便是以最低出气率为前提的，蓄电池可承受的充电曲线，如图1所示。实验表明，如果充电电流按这条曲线变化，就能够大大缩短充电时刻，并且对电池的容量和寿数也没有影响，然后奠定了快速充电办法的研讨方向。 图1最佳充电曲线 可见初始充电电流很大，但是衰减很快，首要原因是充电进程中发生了极化现象。实践表明，蓄电池充电时，外加电压有必要增大到必定数值才行，而这个数值又因为电极材料，溶液浓度等各种要素的差别而在不同程度上超过了蓄电池的平衡电动势值。一般来说，发生极化现象有3个方面的原因。 1）欧姆极化充电进程中，正负离子向南北极搬迁。在离子搬迁进程中不可避免地遭到必定的阻力，称为欧姆内阻。为了战胜这个内阻，外加电压就有必要额外施加必定的电压，以战胜阻力推动离子搬迁。该电压以热的办法转化给环境，呈现所谓的欧姆极化。跟着充电电流急剧加大，欧姆极化将造成蓄电池在充电进程中的高温。 2）浓度极化电流流过蓄电池时，为保持正常的反响，最理想的情况是电极外表的反响物能及时得到弥补，生成物能及时离去。实际上，生成物和反响物的扩散速度远远比不上化学反响速度，然后造成极板附近电解质溶液浓度发生变化。 3）电化学极化这种极化是因为电极上进行的电化学反响的速度，落后于电极上电子运动的速度造成的。例如：电池的负极放电前，电极外表带有负电荷，其附近溶液带有正电荷，两者处于平衡状况。放电时，立即有电子释放给外电路。电极外表负电荷削减，而金属溶解的氧化反响进行缓慢Me－e→Me＋，不能及时弥补电极外表电子的削减，电极外表带电状况发生变化。这种外表负电荷削减的状况促进金属中电子离开电极，金属离子Me＋转入溶液，加快Me－e→Me＋反响进行。电化学极化电压变高，严峻阻碍了正常的充电电流，同理，电池正极放电时，电极外表所带正电荷数目削减，电极电势变负。 二、储蓄电池充电办法剖析 2.1惯例充电法 惯例充电的速度被蓄电池在充电进程中的温升和气体的发生所限制。这个现象对蓄电池充电所有必要的最短时刻具有重要意义。一般来说，惯例充电有以下3种。 1）恒流充电法。恒流充电法是用调整充电设备输出电压或改动与蓄电池串联电阻的办法，坚持充电电流强度不变的充电办法，如图2所示。操控办法简单，但因为电池的可承受电流能力是跟着充电进程的进行而逐步下降的，到充电后期，充电电流多用于电解水，发生气体，使出气过甚，因而，常选用阶段充电法。 图2恒流充电曲线 2）阶段充电法。此办法包含二阶段充电法和三阶段充电法。二阶段法采用恒电流和恒电压相结合的快速充电办法，首先，以恒电流充电至预订的电压值，然后，改为恒电压完结剩下的充电。一般两阶段之间的转换电压便是第二阶段的恒电压。三阶段充电法在充电开端和结束时采用恒电流充电，中间用恒电压充电。当电流衰减到预订值时，由第二阶段转换到第三阶段。这种办法能够将出气量减到最少，但作为一种快速充电办法运用，遭到必定的限制。 3）恒压充电法。充电电源的电压在悉数充电时刻里坚持恒定的数值，跟着蓄电池端电压的逐步升高，电流逐步削减。与恒流充电法相比，其充电进程更接近于最佳充电曲线。用恒定电压快速充电。因为充电初期蓄电池电动势较低，充电电流很大，跟着充电的进行，电流将逐步削减，因而，只需简易操控系统。 论2.2快速充电技能 为了能够最大限度地加快蓄电池的化学反响速度，缩短蓄电池到达满充状况的时刻，同时，保证蓄电池正负极板的极化现象尽量地少或轻，进步蓄电池运用功率。快速充电技能近年来得到了迅速发展。下面介绍现在比较流行的几种快速充电办法。这些办法都是围绕着最佳充电曲线进行规划的，目的便是使其充电曲线尽可能地逼进最佳充电曲线。 1）脉冲式充电法。这种充电法不仅遵循蓄电池固有的充电承受率，并且能够进步蓄电池充电承受率，然后打破了蓄电池指数充电承受曲线的限制，这也是蓄电池充电理论的新发展。脉冲充电办法首先是用脉冲电流对电池充电，然后让电池停充一段时刻，如此循环，如图3所示： 图3脉冲式充电曲线 2）REFLEXTM快速充电法。这种技能是美国的一项专利技能，它首要面临的充电对象是镍镉电池。因为它采用了新式的充电办法，解决了镍镉电池的记忆效应，因而，大大降低了蓄电池的快速充电的时刻。铅酸蓄电池的充电办法和对充电状况的检测办法与镍镉电池有很大的不同，但它们之间能够相互借鉴。如图4所示，REFLEXTM充电法的一个作业周期包含正向充电脉冲，反向瞬间放电脉冲，停充保持3个阶段。 图4REFLEXTM快速充电法 3）变电流间歇充电法。这种充电办法建立在恒流充电和脉冲充电的基础上。其特点是将恒流充电段改为限压变电流间歇充电段。充电前期的各段采用变电流间歇充电的办法，保证加大充电电流，取得绝大部分充电量。经过间歇停充，使蓄电池经化学反响发生的氧气和氢气有时刻重新化合而被吸收掉，使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除，然后减轻了蓄电池的内压，使下一轮的恒流充电能够愈加顺畅地进行，使蓄电池能够吸收更多的电量。 4）变电压间歇充电法。在变电流间歇充电法的基础上又有人提出了变电压间歇充电法。与变电流间歇充电办法不同之处在于第一阶段的不是间歇恒流，而是间歇恒压。 结语 储蓄电池的充放电是一个复杂的电化学进程，并且充电进程中影响充电的要素许多，电解液浓度、极板活性物的浓度和环境温度等的不同都会使充电发生很大的差异。现在的蓄电池制作工艺，首要是针对惯例的小电流充电办法规划和制作，其最大充电电流遭到必定的限制，要得到愈加高效的充电办法，还需要进行大量的实验和理论研讨来取得愈加适宜的充电参数。