智能充电器09701

智能充电器 孙合庆21004054 GUIDE 充电电池及其工作原理 铅蓄电池充电理论 充电方法的研究 Part1充电电池及其工作原理 充电电池的分类 充电电池 也叫蓄电池 蓄电池是电池的一种 它的工作原理就是把化学能转化为电能 普通蓄电池 普通蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成 电解液是硫酸的水溶液 它的主要优点是电压稳定 缺点是比能低 即每公斤蓄电池存储的电能 使用寿命短 干荷蓄电池 它的全称是干式荷电铅酸蓄电池 它的主要特点是负极板有较高的储电能力 在完全干燥状态下 能在两年内保存所得到的电量 使用时 只需加入电解液 等过20 30分钟就可使用 免维护蓄电池 免维护蓄电池由于自身结构上的优势 电解液的消耗量非常小 在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水 它还具有耐震 耐高温等特点 Part1充电电池及其工作原理 铅酸充电电池的工作原理 它用填满海绵状铅的铅板作负极 填满二氧化铅的铅板作正极 并用22 28 的稀硫酸作电解质 在充电时 电能转化为化学能 放电时化学能又转化为电能 电池在放电时 金属铅是负极 发生氧化反应 被氧化为硫酸铅 二氧化铅是正极 发生还原反应 被还原为硫酸铅 电池在用直流电充电时 两极分别生成铅和二氧化铅 移去电源后 它又恢复到放电前的状态 组成化学电池 铅蓄电池是能反复充电 放电的电池 叫做二次电池 化学反应式 显然 充电过程和放电过程互为逆反应 理想条件是外加电压等于电池本身的电动势 但是 实践表明 蓄电池充电时 外加电压必须增大到一定数值才行 这个数值又因为电极材料 溶液浓度等各种因素的差别而在不同程度上超过了蓄电池的平衡电动势值 在化学反应中 这种电动势超过热力学平衡值的现象 就是极化现象 Part1充电电池及其工作原理 Part2铅蓄电池充电理论基础 最佳充电曲线 上世纪60年代中期 美国科学家马斯对开口蓄电池的充电过程作了大量的试验研究 并提出了以最低出气率为前提的 蓄电池可接受的充电曲线 实验表明 如果充电电流按这条曲线变化 就可以大大缩短充电时间 并且对电池的容量和寿命也没有影响 原则上把这条曲线称为最佳充电曲线 Part2铅蓄电池充电理论基础 极化现象 由图看出 初始充电电流很大 但是衰减很快 主要原因是充电过程中产生了极化现象 在密封式蓄电池充电过程中 内部产生氧气和氢气 当氧气不能被及时吸收时 便堆积在正极板 正极板产生氧气 使电池内部压力加大 电池温度上升 同时缩小了正极板的面积 表现为内阻上升 出现所谓的极化现象 极化现象的原因 1 2 3 Part2铅蓄电池充电理论基础 欧姆极化充电过程中 正负离子向两极迁移 在离子迁移过程中不可避免地受到一定的阻力 称为欧姆内阻 为了克服这个内阻 外加电压就必须额外施加一定的电压 以克服阻力推动离子迁移 浓度极化电流流过蓄电池时 为维持正常的反应 最理想的情况是电极表面反应物能及时得到补充 生成物能及时离去 实际上 生成物和反应物的扩散速度远远比不上化学反应速度 从而造成极板附近电解质溶液浓度发生变化 导致电极表面到中部溶液 电解液浓度分布不均匀 电化学极化这种极化是由于电极上进行的电化学反应的速度 落后于电极上电子运动的速度造成的 电池的负极放电前 电极表面带有负电荷 其附近溶液带有正电荷 两者处于平衡状态 放电时 立即有电子释放给外电路 电极表面负电荷减少 而金属溶解的氧化反应进行缓慢 不能及时补充电极表面电子的减少 这种表面负电荷减少的状态促进金属中电子离开电极 金属离子转入溶液 达到新的平衡时 电极表面电子数目减少 对应电极电势变正 电压变高 阻碍了正常充电电流 Part3充电方法的研究 充电方法的理论依据 马斯定律 NO 1最佳充电曲线实验表明 如果充电电流按这条曲线变化 就可以大大缩短充电时间 并且对电池的容量和寿命也没有影响 NO 2马斯三定律在充电过程中 当充电电流接近蓄电池固有的微量析气充电曲线时 适时地对电池进行反向大电流瞬间放电 以消除电池的极化现象 可以提高蓄电池的充电接受能力 Part3充电方法的研究 常用的充电方法 恒流充电法 恒流充电法是用调整充电装置输出电压或改变与蓄电池串联电阻的方法 保持充电电流强度不变的充电方法 优点 控制方法简单 缺点 充电后期 充电电流多用于电解水 产生气体 使出气过甚 恒压充电法 Part3充电方法的研究 特点 充电电压保持不变 缺点 充电初期电流过大 对蓄电池寿命造成很大影响 且容易使蓄电池极板弯曲 造成电池报废 鉴于这种缺点 恒压充电很少使用 脉冲充电方式首先是用脉冲电流对电池充电 然后让电池停充一段时间 如此循环 充电脉冲使蓄电池充满电量 而间歇期使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉 使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除 从而减轻了蓄电池的内压 快速充电新技术 脉冲式充电法 Part3充电方法的研究 间歇脉冲使蓄电池有较充分的反应时间 减少了析气量 提高了蓄电池的充电电流接受率 脉冲充电方式首先是用脉冲电流对电池充电 然后让电池停充一段时间 如此循环 充电脉冲使蓄电池充满电量 而间歇期使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉 使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除 从而减轻了蓄电池的内压 快速充电新技术 Part3充电方法的研究 间歇脉冲使蓄电池有较充分的反应时间 减少了析气量 提高了蓄电池的充电电流接受率 快速充电新技术 Reflex快速充电法 Part3充电方法的研究 Reflex充电法的一个工作周期包括正向充电脉冲 反