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阀控式密封铅酸蓄电池充电进程极化景象

2017-07-07 08:05分类:机械维修 阅读:

 

(一)ALABC对活络充电的恳求
  1992年世界抢先铅酸蓄电池联合体(ALABC,Advanced Lead Acid Battery Consortium)拟定了电动轿车用铅酸蓄电池的开发政策,其间对蓄电池充电时刻的恳求见表6-2。

表6-2 ALABC对蓄电池充电时刻的恳求
充入容量(%) 50 80 100
充电时刻/min 3 10 30

  从表6-2能够看出,ALABC恳求蓄电池充电时刻很短。以往铅酸蓄电池每次充电要8~12h,而如今恳求30min充完电。用时还可看出ALABC容许每次充电不用都充到额外容量的100%
  (二)充电进程中的极化景象
  充电进程中蓄电池端电压U要高于开路电压Uo,它们的差△U=U-Uo即是电池充电时的过电压。为了跋涉电池充电功率抵达活络充电的意图,有必要尽或许选用办法下降△U。理论电化学指出,△U是由三有些构成的。
  1.殴姆极化UΩ
  它是由充电时电流流过电池内部组件的纯欧姆内组致使的。它包含极柱、联接条、汇流排、板栅、活性物质、隔板、电解液等的电阻。这有些压降遵从殴姆规矩。

UΩ=IRΩ

  2.浓差极化Uc
  蓄电池充电时,在正和负极板上别离进行氧化和康复反响,使电极邻近液层中各种参与电化学反响的粒子浓度跟正本电解液中的浓度有所纷歧样,致使电极电位发作改动,这种改动称为浓差极化ηc。

\

式中Id——极限涣散电流密度;
  R——气体常数;
  T——必定温度;
  F——法拉第常数。
  悉数电池的浓差极化是正和负极浓差极化的代数和。
  因为蓄电池的正、负极均为多孔性电极,它比理论上的平板电极要凌乱得多。此外,电池充电时又包含了多种传质进程,而且传质进程与电化学进程在彼此交织的区域内进行,因而从理论上定量核算出电池的浓差极化是比照艰难的。实习阅历标明,正常充电进程的中前期,Uc只需20~30mV;待到充电中后期,极板上存在的活性PbSO4已不多了,而且溶液中的H2SO4含量已许多时,那么由极板上存在的活性PbSO4溶解而生成的铅离子浓度就恰当低,此刻极限涣散电流密度Id就会减小,充电电流密度I就挨近Id,所以浓差极化Uc要活络添加,使充电电压添加,直到发作电解水反响。
  3.电化学极化Ue

  蓄电池充电时,正负极板上都要发作电化学反响,使正极电位向正方向偏移,使负极电位向负方向偏移。这种由电化学反响而致使的电极电位的改动称为电化学极化ηe。它在数值上等于:

\


式中Io——沟通电流密度。
  悉数电池的电化学极化Ue是正和负极极化电化学极化ηe的代数和。因为铅酸蓄电池的正极系统PbO2/PbSO4的沟通电流密度远大于负极系统PbSO4/Pb的沟通电流密度,因而悉数电池的电化学极化Ue实习上首要是由负极的电化学反响致使的。所以Io能够用负极系统PbSO4/Pb的沟通电流密度来替代,其值约为0.1mA/cm2<实在电极面积)。
  因为铅酸蓄电池的极板是多孔性的,正本在外表积为表观面积的数百倍,那么实在的充电电流密度就很小,通常为1.5×10-2~5×10-3mA/cm2,由此算出Ue很小。
  由此看来,充电前期的过电压首要是由殴姆极化致使的。加大充电电流会使IRΩ成正比地添加,但Uc只以对数联络添加较慢。Ue改动不大。待到充电中后期,溶液中的H2SO4含量逐步增多,PbSO4溶解而生成的铅离子浓度就恰当低,此刻极限涣散电流密度Id就会减小,充电电流密度I就挨近Id,所以浓差极化Uc要活络添加,它对充电电压的添加就起着要害性效果了。
  (三)活络充电
  为了缩短电动轿车电池的充电时刻,有必要合理地加大充电电流,而且要在电池电压抵达析气电压前充人尽或许多的电量。为此,就要设法下降电池充 电过电压。
  1.改善电池计划下降电池欧姆内阻
  依照ALABC对活络充电的恳求,要使6DZMl0电动车电池在10min内由20%充到80%,即充入电量6Ah,则充电电流应不小于36A,即3.6C。如按30min内充到100%的恳求,则充电电流应不小于20A,即2.0C。如今市售的电池和充电器没有抵达这一恳求。也有别的报道,用5C初始电流进行充电,能够在15min的时刻内活络充电到80%荷电态,且温升小于25℃。选用这种充电办法,初始发作的热量首要是由电池殴姆内阻致使的。直到充电到40%~50%的荷电态,浓差极化和热焓才占主导方位。VRLA电池内阻很小,对完结活络充电比照有利。选用拉网板栅或水平式电池及卷式电池将会十分好。
  2.选用脉冲充电下降浓差极化
  脉冲活络充电办法的理论根底,即是通过在充电电流中叠加必定频率、宽度、高度的负脉冲或短时刻的接连充电,使参与反响的各个离(粒)子来得及生成或涣散到电极外表,使反响生成的各个离(粒)子来得及从电极外表涣散开来。总的效果是增大了极限涣散电流密度,下降了浓差极化,容许加大充电电流缩短充电时刻。
  应当指出,电动轿车蓄电池在充电进程中端电压是不断添加的,也即是说在纷歧样的充电时期蓄电池的极化散布是纷歧样的。因而在计划脉冲充电设备时,应当依据电池充电时容许抵达的电压值来主动调度充电电流和时刻;一同还有必要依照负脉冲放电进程中电池电压下降值来主动调度负脉冲的宽度和高度。这么尽管充电电流很大,但因为当令地有用地选用了下降浓差极化的办法,蓄电池电压上升就慢,可使蓄电池充入更多的电量。如今开发的各种智能化充电器即是思考到这些状况后计划的。

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