充電參數(shù)

充電過程基本上是放電的逆向過程。只要電壓剛剛高過平衡電壓，充電就會(huì)立即開始。實(shí)際上要使蓄電池中串聯(lián)連結(jié)的所有電池在要求的時(shí)間內(nèi)達(dá)到完全充電，就必須使用較高的電壓。而隨著電池電壓的增高，副反應(yīng)水分解作為附加反應(yīng)變得更為重要。因此，充電方法總是必須在低速率高效率充電和高速率低效率之間進(jìn)行折衷。其結(jié)果是，人們開發(fā)了大量不同的充電方法以適應(yīng)各種型號的蓄電池以及不同的使用要求。

充電過程主要是由三個(gè)參數(shù)決定的：

充電電流

充電電壓

蓄電池溫度

1充電接受能力，充電-電流效率

“充電接受能力”或“充電-電流效率”表述了蓄電池實(shí)際所能接受的電流份額，并且可以在隨后的放電中放出來。它是由充電反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)和同時(shí)發(fā)生的副反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)之間的制衡來決

定的。充電接受能力不是一個(gè)常數(shù)，其大小主要取決于蓄電池的荷電狀態(tài)。

作為一個(gè)實(shí)例，一個(gè)鉛酸蓄電池典型的恒壓限流充電曲線。這個(gè)例子中，以額定容量Co=200Ah的電池為代表。充電電流限制在40A，這意味著充電時(shí)間大約為4.2個(gè)小時(shí)。起初，放電后電池的充電接受能力很高，充電機(jī)所提供的最大,完全放電的排氣式鉛酸蓄電池用恒流/恒電壓方法進(jìn)行再充電充電之前已放出了200Ah的電量(VARTA bloc 428.Co =200Ah)。充電2.7小時(shí)之后(輸人108Ah=放出電量的54%)，單體電池電壓達(dá)到2.23V。此時(shí)電壓保持恒定，電流開始減小，因?yàn)殡姵氐某潆娊邮苣芰τ鷣碛　Ｗ罱K，電流接近一定值，它使電池保持完全充電，并只有副反應(yīng)發(fā)生，即氫和氧的析出。這就是“浮充電流”，即蓄電池用此電壓連續(xù)充電時(shí)所看到的電流。浮充電流大約為60mA(30mA/100Ah)。在充電2.7和9小時(shí)之間，充入電量為50Ah，如電流遞減曲線下面的斑點(diǎn)區(qū)域所示。所以，用2.23V(單體電池)充電9小時(shí)之后，充人電量為158Ah=79%。使用2.4V(單體電池）作充電電壓時(shí)，要用4.2小時(shí)達(dá)到此電壓(輸人168Ah=放出電量的84%)。用2.4V(單體電池)充電時(shí)，電流衰減得更快，兩個(gè)電流曲線在9小時(shí)左右相遇時(shí)，用較高的充電電壓時(shí)，輸入電量僅僅增加35Ah。那么充人總電量達(dá)203Ah。

所以在充電9小時(shí)之后，蓄電池幾乎充足了電，甚至考慮到充電接受能力有些下降的條件下也是這樣，因?yàn)橛?.4V(單體電池)充電，水分解速率快了7倍。(電壓每升高0.17V，電流增加了0.85

個(gè)單位的10底對數(shù)值，，因此使水分解的無效電流增加至0.4A(0.2A/100Ah)。在用2.23V和2.4V(單體電池)充電的整個(gè)期間(24小時(shí))，其失水分別相當(dāng)于1.2Ah和8Ah。因此用2.23V和2.4V(單體電池)充電9小時(shí)之后，水分解分別失去0.45Ah和3Ah。在有限的時(shí)間內(nèi)必須要達(dá)到一定的充電水平時(shí)，一般只采用高電壓充電，這是失水量增加的原因。圖3-11中，在用2.23V(單體電池)充電24小時(shí)后(充入電量

=183Ah=91%)，蓄電池沒能充足電，而用2.4V(單體電池）充電大約10小時(shí)左右，蓄電池就能充足電。

說明了充電接受能力的強(qiáng)大作用，起初，放了電的蓄電池可以很快地充電，但是蓄電池充足電要用一定的時(shí)間，用升高電壓的方法來縮短這個(gè)過程的可能性是有限的。

鉛酸蓄電池的例子也適用于其他蓄電池體系。一般，設(shè)計(jì)用く于大電流放電的蓄電池(大的電極表面積，低內(nèi)阻)，其充電接受能力高。為此，鎘/鎳和金屬氫化物/鎳電池的充電接受能力相對較高。它們可以用大電流進(jìn)行再充電，但要小心地進(jìn)行，以避免出現(xiàn)有害的析氣和熱效應(yīng)。

溫度也會(huì)影響蓄電池的充電接受能力。低溫下反應(yīng)速度降低，這就要求極化加大，在給定的電壓下，流過的電流較小。對于摩托車用起動(dòng)蓄電池，冬季要使電池充滿電，低溫下有足夠的充電接受能力是很重要的。3.5.2充電效率

由于存在著副反應(yīng)，蓄電池的充電效率從來沒有達(dá)到過100%。實(shí)際達(dá)到的效率取決于上述參數(shù)。通常使用既能達(dá)到完全充電又有好的充電效率的充電方法，充電時(shí)間是一個(gè)重要參數(shù)。效率可用下式表示：

安時(shí)效率71u=可用容量Ah/需要輸入的電量Ah或它的倒數(shù)：

安時(shí)充電系數(shù)au=需要輸入的電量Ah/可用容量Ah(3.8)

對于許多應(yīng)用領(lǐng)域，蓄電池放出的能量是更重要的參數(shù)。對應(yīng)的關(guān)系是：

瓦時(shí)效率nas=可用能量(Wh)/需充人的能量Wh或它的倒數(shù)：

瓦時(shí)充電系數(shù)cms=需輸人的電量Wh/可用能量Wh(3.10)

由于充電和放電之間的電壓降，瓦時(shí)效率總是要小些，并且瓦時(shí)充電系數(shù)大于相應(yīng)的安時(shí)充電系數(shù)。充電系數(shù)有時(shí)也稱做充電因數(shù)。大多數(shù)充電方法是多個(gè)充電階段的組合，各階段的電流或電壓是確定的。有時(shí)，也用恒定電流或恒定電壓進(jìn)行連續(xù)充電。

注1：只有限時(shí)充電，充電效率和充電系數(shù)才是有用的參數(shù)。對于持續(xù)很久的充電，這些參數(shù)就失去任何意義，例如，浮充電期間就是這樣；這時(shí)，電流用于補(bǔ)充副反應(yīng)引起的損失，不再進(jìn)行“充電”。那么，充電系數(shù)會(huì)超過了所有的極限，效率接近于零。

注2：式3.7至式3.10中所有四個(gè)參數(shù)不僅取決于放電和充電速率，而且也依從于充電開始時(shí)電池放電的深度，以及最終達(dá)到的充電程度，因?yàn)殡S著充電的進(jìn)行，蓄電池的充電接受能力逐漸下降。

其結(jié)果是，進(jìn)行相當(dāng)深的放電之后，蓄電池只能部分再充電，因?yàn)閹缀跛械碾娏鞫加糜谠俪潆?，此時(shí)才能達(dá)到高的充電效率《充電系數(shù))。著電濾光全充電時(shí)，完電效率必然降，因?yàn)樵诔潆娔┢冢筻彿蛛娏饔糜谒纸饣騼?nèi)部氧循環(huán)。