电池充电技术

第一节 初充电

用一般的浮充电压可使阀控铅酸蓄电池充满电。要使大部分放出的能量（＞90%）得以恢复，所需的时间主要取决于初始充电电流的大小。例如，对于额定容量为100AH（3小时率）的蓄电池，所用的充电电流在5A（16小时率）至30A（2.7小时率）之间。递减曲线表明蓄电池的充电接受能力逐渐下降，从开始的大电流降至相当小的浮充电流，在这样低的充电电压下，这是最终能达到的小浮充电流。与用浮充电方式相比，开始采用大电流充电充电时间可以大大缩短而不会加大副反应的速率。在接近完全充电时，因为充电接受能力的下降，要充入最后不多的电量需用更长的时间（约3天）

特别是对于较大型号怕蓄电池，由于充电机投资费用高，这个方法是昂贵的。

提高充电电压一定程度上也能缩短再充电的时间。对于阀控蓄电池，浮充电压应当不超过，2.4V（单体电池），且只能偶然使用，否则由于失水量加大，蓄电池的寿命会缩短。此外，为了避免各单体电池以大电流过充电，使用高电压充电时，充电电流应当限制在5小时率。否则将超过内部氧循环的最大速率，并且失水量加大。用这个方法可以用不到4小时的时间达到100%的再充电。

第二节 一般充电方法

恒流充电的方法也用于阀控铅酸蓄电池，主要是那些偶尔放电的小型蓄电池，如闪光灯用，庭院工具用、或类似便携式用具用的蓄电池。简单的恒流充电机价格便宜，因为除了限时装置外，它不需要任何控制电路。这种方法一般不适用于阀控蓄电池，因为电压会增高且不易控制。而电压升高总是意味着氢析出和板栅腐蚀速率的增加。此外，当电流超过了量大内部氧循环速率时，失水量增加的更多。与镍/镉蓄电池相比，铅酸蓄电池的最大氧循环速率相对较低，在用10小时率（I10或0.1C(A)）进行恒流过充电时，甚至可以达到危险的电池电压。

只在有限的时间内用大电流进行恒流充电，然后转用小电流或转用恒电压充电。可用这种方法来改进恒流充电方法。

涓流充电是指用小电流连续充电，充入电量大约相当于蓄电池内部损耗的电量，使蓄电池保持在全充电状态。涓流充电用电流小于100mA/100Ah,即小于1000小时率。

涓流充电可用于恒流充电第二阶段的降流充电。涓流充电有时也用于储存蓄电池的充电。

如前所述，处在热失控危险中的蓄电池可以转用涓流充电方法，既能保证蓄电池处于全充电状态，又使能量输入保持在低水平。

第三节 快速充电方法

如前所述，一般在正常充电时，以10h或20h率电流进行充电，这时需要时间一般为10多个小时，甚至20多个小时，充电时间长，对使用不便，特别对于某些用途的电池希望能缩短时间。但电流过大时，电液温度上升，电流利用率也下降。所以从对电池的寿命以及经济上考虑都是不利的。因而快速充电电流不能是通常的直流电，而是采用脉冲电流充电，有许多设计，利用各种不同线路产生不同的波形进行过试验。

目前所谓快速充电有其特殊含意。它的特点是采用1C（A）（C是蓄电池的容量数值）以上的大电流。在短时间内（1~2小时）把电池充好，而在这个过程中，既不产生大量气体，又不使电解液温度过高（在45度以下）

解决不产生大量气体和不使温升过高的办法是采用脉冲充电，并用反向电流短时间放电的方法消除极化。这样可以保证不大量产生气体，又不发热，从而可达到大缩短充电时间的目的。

快速充电装置的设计原则：

（1） 应在整个充电时期内，始终适时地采取去极化措施。在开始充电时，蓄电池的可接受电流，随时间呈指数规律下降，充电电流终会超过可接受电流，若采用大电流充电，几秒钟、最多几分钟就会因接受电流下降而产生气体，故充电前期也应有去极化措施。

（2） 去极化措施应能自动适应充电时间内的不同要求，充电初期、中期和后期，蓄电池极化情况是不同的。如只适合中期极化的放电措施，则在充电初期就放电过度，而后期又使放电去极化不足。智能充电就是动态跟踪电池的实际状态，可接受的充电电流，自动确定充电工艺参数。

（3） 充电中蓄电池电压上升到一定程度时，也就是极化现象达到一定程度时，应当停电，进行放电去极化。去极化电压上限应低于出气点电压，即去极化措施应能抑过超电势，使其达不到气体析出的电势。

（4） 去极化是有限度的，收到一定效果即端电压降至一定值时，就适时转化再充电过程。

充电电机根据动态跟踪所获得的状态自动确定充电工艺参数，使充电电流从始至终在电池的可接受充电电流曲线附近，使电池几乎在无气体析出的条件下充电，做到既节约用电又对电池无损伤。检测蓄电池端电压单位时间的变化时dU/dt，充电愈完全，dU/dt就愈小，只要事先确定dU/dt值，充电深度就基本确定，dU/dt值是判断充电终止的依据。

第四节 铅蓄电池的的使用维护

一、铅蓄电池的运行制度

（一） 充放电制也称循环制

蓄电池的工作方式经常是完全放电，然后充电，再完全放电、再充电如此循环。牵引电池是典型的循环制工作。这种工作制多用于移动型，小容量便携式蓄电池，如蓄电池车、矿灯和手提式工具。蓄电池的循环工作方式设备线路简单，直流电流中无脉动交流成分，但由于蓄电池在充放电过程中，活性物质的体积不断收缩和膨胀，正极活性物质的结构、物化性质等的变化，致使正极活性物质软化、脱落，从而蓄电池的使用寿命较短，水损耗也较多，需注意经常维护。

（二） 浮充制

1． 连续浮充制

也称全浮充制，这种运行制度是昼夜将蓄电池组和整流设备并按在负载回路上。平时用电设备所需电流全部由整流设备供给。蓄电池保持少量的充电电流，并在负载上起平滑作用，正常情况下总有2.15~2.20V的直流电压加在蓄电池两端柱上，只要蓄电池电压低于直流供电外电源，外电源就给蓄电池充电。当市电停电或整流设备出故障时，才启用蓄电池对负荷供电，直至自备交流发电机组能供电时为止，这样就保证不中断负荷供电。

2． 定期浮充制

也叫半浮充制，是一种定期将直流电源设备（如整流器）和蓄电池并联的供电方式。部分时间由蓄电池供电，部分时间由整流设备供电，并补充蓄电池组已放出的容量及自放电损失的容量。

采用定期浮充制运行方式，蓄电池的寿命较充放制长些，供电设备的使用效率也较高，不过这种方法输出的电流有脉动交流成分，并需配有电压调节器或用反压电池以抵消高于负载允许的电压。

连续或定期浮充制用于固定蓄电池组。该蓄电池组可进行直流供电，或者作为直流升压、事故照明、信号指示、遥控遥供以及需要不间断供电的通信设备。

连续浮充制比定期浮充制优越，蓄电池的使用寿命比充放电制可长1~2倍，而且所用蓄电池的容量大为减少，电能效率提高，维护简便，整个供电设备使用效率最高。反串在线路中充当特殊变阻器使用的蓄电池称为反压电池，当放电电压高于负载要求的标准电压时，反压电池可将此高出部分电压抵消。

对于一组浮充运行的蓄电池，虽然全组电池都处在同样条件下运行，但由于某种原因，有可能造成全组电池不均衡。在这种情况下，应采用均衡充电的方法来消除电池之间的差别，以达到全组电池的均衡。

均衡充电实际上是用小电流（约20h率的电流）进行1~3h的过充电，所以均衡充电不能频繁进行，但当出现下列情况时，也要进行均衡充电。

（1） 浮充电电机退出运行蓄电池组担负直流负荷；

（2） 由于某种原因迫使蓄电池组以较大电流放电；

（3） 放电后未能及时充电；

（4） 发现有个别电池电压、电解液密度偏低，全组电池产生差别时；

（5） 电池维护上的定期充、放电的周期延长后，以实行定期放电之前。

（三） 混合制

有些电池的运行制度并不那么典型，例如汽车、摩托车、内燃机车用起动型蓄电池，就是带有循环成分的浮充方式运行。

二、铅蓄电池的维护

除免维护蓄电池外，其日常维护应注意下列各点：

（1） 蓄电池必须经常保持清洁；

（2） 不要使任何外来杂质落入蓄电池内；

（3） 使用的一切工具、材料必须保存在干净的有遮盖的地方；

（4） 必须定期擦净蓄电池整个外部的硫酸痕迹和灰尘；

（5） 各单体电池内的接触装置以及与导线的联接都必须完全可靠。

（6） 如果蓄电池有密封盖和通气栓塞，就必须经常检查和清拭通气孔；

（7） 必须注意电解液面，不要让极板和隔板露出液面；

（8） 必须将电解液调整到正常密度，而且只能在充电终止时进行；

（9） 放电过程中要经常检查各单位电池端电压和电解液密度，密切注意蓄电池的放电程度，绝不允许电解液密度和端电压低于该型蓄电池规定的放电制度所允许的程度；

（10） 要注意槽底的沉淀量，不要大量堆积；

（11） 不许蓄电池放电电流超过制造厂规定的最大限度；

（12） 电解液温度不行超过说明书规定值，一般是45度；

（13） 充电电流不得超过制造厂的规定；

（14） 按照说明书，定期进行均衡充电；

（15） 如果蓄电池长期搁置，为了避免过度的自放电和严重硫酸盐化，应每月进行一次补充充电。

第五节 铅蓄电池的故障原因与修理

如果维护得当，蓄电池能有相当长的寿命，一般故障往往是由于使用维护不当造成。

一、过放电

不考虑放电终止电压而过放电，反复这样做不仅会使充电效率低，容量减退，而且也会造成极板弯曲，板栅损坏，活性物质脱落等。偶尔过放电，不一定会造成损害，但如果和不正确的充电结合一起反复进行，将会造成严重后果。如果铅蓄电池遭受了过放电，则其后的充电应以20h率以下的电流充电，或以适当的分阶段电流进行充电，充电量约为放电量的15%即可。

二、充电不正确

不按照电池规格，而采取过大电流充电、充电量不足或过量充电，后果都和过放电一样，因此要尽量掌握放电量并进行正确地充电。蓄电池在放电后，长时间搁置会生成难以恢复的硫酸铅，故放电后，不管放多少电量都应及时充电。

三、电解液不当

（一） 电解液量与电解液浓度

由于电解液中的水分在充电终期的电解和蒸发而逐渐消耗，应适当地补加纯水，否则极板露出液面，在负极板与电解液接触的液线处，由于空气中氧气的作用而变成硫酸铅，使极板受到损伤。当电槽内电解液减少时，一般不要补加稀硫酸，否则会使电解液浓度逐渐增大，促使自放电增大和硫酸盐化，成为缩短极板寿命的原因。所以除非确认电解液因漏掉等原因外，切忌加入稀硫酸，而应补加纯水。

（二） 含有金属杂质

含有金属杂质会产生自放电，如当含有氢的超电势比铅低的镍、铁、锑等离子，在充电时，它们在负极上析出与活性物质海绵状铅形成局部电池，由于这个电池是短路的，所以该局部电池的负极铅不断地溶解成硫酸铅，同时氢气不断析出。当测定充电电压时其值很低，充电停止后，负极板还明显地析出氢气，就表明金属杂质在负极的聚集，当发现此问题严重时，应在充足电后，将电池拆开更换负极板。如果没有新的负极板，可将原负极板用水洗涤后，将负极表面附着的杂质刮掉后再装好，就可以大大减轻自放电。