一、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(shí)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(shí)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(jì)脈沖充電裝置時(shí),應(yīng)當(dāng)根據(jù)電池充電時(shí)允許達(dá)到的電壓值來自動(dòng)調(diào)節(jié)充電電流和時(shí)間;同時(shí)還必須按照負(fù)脈沖放電過程中電池電壓下降值來自動(dòng)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(shí)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(jì)的。
二、改進(jìn)電池設(shè)計(jì)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(dòng)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(shí)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(shí)的電池歐姆降為 403×3× =0.121V,它比起動(dòng)用電池要低。顯然,水平密封鉛蓄電池在充至析氣電壓時(shí)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(huì)顯著地降低板冊(cè)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??磥聿捎勉~拉網(wǎng)負(fù)板柵的鉛蓄電池會(huì)給電動(dòng)車帶來很大好處。
三、提高反應(yīng)離子擴(kuò)散速度
這是為了提高鉛蓄電池的擴(kuò)散電流密度,也就是推遲電池在充電過程中極限擴(kuò)散電流出現(xiàn)的時(shí)間,即延遲電池電壓達(dá)到析氣電壓的時(shí)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(kuò)散過程,減小濃差極化,提高了允許的充電電流值,實(shí)現(xiàn)快速充電。但從電池壽命考慮,極板也不能做得太薄。
四、快速充電對(duì)電池壽命的影響
大電流快速充電對(duì)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(yàn)中觀察到,即使是從生產(chǎn)線上同時(shí)制取的一批電池,其循環(huán)壽命甚至可相差1倍;再者,長時(shí)期的壽命試驗(yàn)過程中,很難保證各批電池的試驗(yàn)條件完全一致。雖然一般認(rèn)為大電流充電會(huì)縮短電池壽命,但在文獻(xiàn)中卻報(bào)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(yàn)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(dòng)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(gè)月)應(yīng)將電池充足電。尤其在不使用電動(dòng)車時(shí),更應(yīng)當(dāng)將電池充足電后保存。這樣會(huì)有利于延長電池的使用壽命。
結(jié)論
電池電壓升高的因素主要在于電池歐姆內(nèi)阻,由此可見,要想實(shí)現(xiàn)快速充電必須改進(jìn)電池結(jié)構(gòu),這樣才能改變電池內(nèi)阻。其次,要想提高充電效率,采用脈沖充電盒智能化裝置能夠有效地改善效率問題。
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