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(shí)間,同時(shí)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(jì)的,目的是使充電曲線盡可能地逼近最佳充電曲線。
20世紀(jì)60年代中期,美國科學(xué)家馬斯對蓄電池充問題做了電過程的析氣大量的研究工作,提出了以最低析氣率為前提的蓄電池可接受的充電電流曲線。在充電過程只要充電電流,因而充電時(shí)間大大延長,在充電后期,充電電流又大于蓄電池可接受的電流,因而蓄電池內(nèi)產(chǎn)生大量的氣泡。
但是,如果整個(gè)充電過程中能使實(shí)際充電電流始終等于或者接近蓄電池可接受的充電電流,則充電速度就可大大加快,而且析氣率也可以控制在很低的范圍內(nèi)。這就是快速充電的基本理論依據(jù)。然而在充電過程中,蓄電池中產(chǎn)生的極化電壓會阻礙其本身的充電,并且使析氣率和溫升顯著升高,因此,極化電壓是影響充電速度的重要因素。由此可見,要想實(shí)現(xiàn)快速充電,必須設(shè)法消除極化電壓對蓄電池充電的影響。
從極化電壓的形成機(jī)理可以推知,極化電壓的大小是緊隨充電電流的變化而改變的。當(dāng)停止充電時(shí),電阻極化消失,濃差極化一條放電通道和電化學(xué)計(jì)劃亦逐漸減弱。如果為蓄電池提供一條放電通道讓其反向放電,則濃差極化和電化學(xué)將迅速消失,同時(shí)蓄電池內(nèi)的溫度因放電而降低。因此,在蓄電池充電過程中時(shí)暫停充電,并且適當(dāng)?shù)丶尤敕烹娒}沖,可以迅速的有效地消除各種極化電壓,從而提高充電速度。目前,大家比較認(rèn)同的快速充電方法是脈沖充電,脈沖放電去極化方法。
1、改進(jìn)蓄電池設(shè)計(jì),減小歐姆內(nèi)阻。蓄電池若采用銅拉網(wǎng)負(fù)極柵,則會顯著地減小板柵電阻。這不僅有利于提高活性物質(zhì)的利用率和蓄電池的比功率,而且還可以改善蓄電池的快速充電性能。
2、提高反應(yīng)離子擴(kuò)散電流出現(xiàn)時(shí)間,即延長蓄電池電壓達(dá)到析氣電壓時(shí)間,從而允許加大充電電流,減小極板厚度,增加活性物質(zhì)孔率,增大板柵活性物質(zhì)接觸面積。這些措施均有利于反應(yīng)物和生成物的擴(kuò)散,減小濃度極化,提高允許的充電電流,實(shí)現(xiàn)快速充電。但從蓄電池的壽命考慮,極板也不能做的太薄。
3、改革蓄電池的充電方法。脈沖快速充電方法的理論基本上就是通過充電電流中疊加一定頻率、高度的負(fù)脈沖或短時(shí)間的停充電,使參加反應(yīng)的鉛離子來得及生成并提高其濃度,又使生成的氫離子和硫酸根離子來得及從電極附近移開,其綜合效果是降低了濃度差極的有效措施,蓄電池電壓上升的就慢,使蓄電池充入更多的電量。目前開發(fā)的智能化充電電裝置就是考慮到這些情況后進(jìn)行設(shè)計(jì)的。
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