慢脉冲快速充电方法有效控制电池极化的研究

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1、慢脉冲快速充电方法有效控制电池极化的研究王　坚1　朱松然2(1江苏盐城师院电源技术研究中心　江苏盐城224002)　　　　　　　(2天津大学　　　化工系　　　天津300000)摘　要：本文以铅酸电池为例着重介绍了慢脉冲快速充电方法有效控制电池充电时电池的极化。大电流造成析气反应的电化学极化加剧，抑制析气。慢脉冲的小电流有效地控制离子浓差极化，提高充电效率。由此证实慢脉冲快速充电方法是一种理想的快速充电模式。关键词：慢脉冲，快速充电，极化，析气Thestudyofthefastchargewithslowpulseonavailablyc

2、ontrollingthepolarizationofbatterwangJian1ZhuSongRan2(1JiangsuYanchengTeacher’sCollegeJiangsuYancheng224002)(2JianjinUniversityChemicalDepartmentTianjin300000)Abstract:Ithasbeenemphaticallyintroducedthatthefastchargewithslowpulseavailablycancontrol.Thepolarizationwhenthe

3、batterisbeingchargedinthepaper,forinstancethelead-acidbatter.Thebigamperecanmaketheelectrochemicalpolarizationofthereactionofdecomposedgasexacerbateandthedecomposedgaschoke.Thelittleampereintheslowpulesefficientlycandecreasethepolarizationofion-consistency-differenceandi

4、ncreasetheefficiencyofcharge.Therefromithasbeenconfirmedthatthefastchargewithslowpulseistheexcellentmodeloffastcharge.KeyWords:fastchargewithslowpulse,polarization,decomposedgas1　前言化学电池作为将物质化学反应产生的能量(化学能)转换成电能的一种装置。1859年普莱得(plante)第一次发明了铅酸蓄电池，至今已有一百多年的历史。一百多年来，随着科学技术的发展，

5、蓄电池的工艺、结构不改善，性能不断提高。尤其近年来，电动车的再度兴起，极大地推动电池作为动力源应用的发展。然而，电池的大电流快速充电，引起电池的极化、析气以及电池寿命急减等问题，都一直困扰着人们，并制约着电动车的发展，原有的技术都不能足以地解决这些问题。无论是高幅值、窄脉冲、反向脉冲放电去极化；还是低幅值、宽脉冲、反向脉冲放电去极化等技术[3-7]9，都不能真正消除电池充电过程中的极化，不能制成真正实用的满足电动车使用的快速充电设备。本文介绍的慢脉冲快速充电方法，是一项国家发明专利，从电化学原理上研究并设计出一种具有双稳态充电，非线性反

6、馈消除极化的高效、快速充电技术，适用于所有二次电池快速充电的一种全新充电制度，能保证在快速充电的基础上，有效地消除离子浓差极化，减少电池析气，延长电池使用寿命。本文着重介绍该方法在消除铅酸蓄电池充电时离子浓差极化，减少电池充电时析气量方面研究的结果。2慢脉冲快速充电方法消除电池离子浓差极化的原理。2.1快速充电的极化现象1967年美国J.A.Mass在研究蓄电池能够接受的最大充电电流和可以接受的充电电流曲线时，找出了蓄电池快速充电过程中析气的原因和规律，并在实践的基础上提出了蓄电池快速充电的一些基本规律[1]。在充电过程中，用某一速率的

7、电流进行充电，蓄电池电压只能充到某一极限值，当达到这一极限后，继续充电时，只能导致电解水反应而产生气体和温升，不能提高蓄电池的充电速度。图2.1蓄电池在充电过程中，只持续产生微量气体的充电特性曲线，在充电中任一时刻，蓄电池可接受的充电电流。　　I＝Ioe-at式中IO为t=0时的最大起始电流；　　I为任意时刻t时蓄电池可接受的充电电流；　　a为衰减率常数，也称充电接受比。　　根据J.A.Mass定律，分析一下恒电流充电与恒电流慢脉冲充电的情况。图3.1.1Fig.3.1.1图3.1Fig.3.12.1.1恒电流充电恒电流充电根据J.A.

8、Mass曲线表示为如图3.1.1,当电池以一恒电流I1充电时，到达时间t1,则电池开始出气，如果电池继续以I19电流充电，电池将会析出较多的气体并且温度不断升高，电池的充电效率几乎为零，并且将损坏电池。因此