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蓄电池充电初始电流与充电接受率

日期: 2021-03-24
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        充电接受率与电流衰减指数的关系

        根据马斯理论推导出如下公式:

        其中α为任意时刻的电流衰减指数;i为任意时刻充电电流;为待充入容量.        

 

        在分段充电过程中,电流接受率α呈阶段性变化:

 

 

        由于在如图1所示的恒流一恒压充电模式中,to~tmid区间电流衰减指数接近“理想充电”状态中的充电接受率,因此将电流急剧衰减段的。称为电流衰减指数。

        在以下的推理过程中借助充电效率n%(充电效率等于电池放电时提供的电量与在规定条件下恢复到放电前初始荷电状态时充入的电量之比)表征充电质量,因为充电效率可以体现蓄电池能量的可逆程度。实验发现,充电效率是时间的函数,充电时间越长,充电效率越低;反之,充电时间越短,充电效率越高。并且充电效率的高低与电池性能的好坏有关:电池性能好时,充电效率高;而性能差时,充电效率变差。在表1中,充电时间为6h,采用相同的充电初始条件(初始荷电状态、初始充电电流等)。结果显示,当电流衰减指数其电流衰减指数通常较小。普遍认为循环次数少时,电池的充电接受率高,而循环次数多的电池,充电接受率低。

        由此得出结论,电流衰减指数与充电接受率的关系:充电接受率大,电流衰减指数大;充电接受率小,则电流衰减指数小。即可以用电流衰减指数表征充电接受率。

 

        实验中观测到,tmid时刻停止充电,稳定5h后电解液的密度一般达到1.25kg/m³左右,根据公式:

        其中UK为蓄电池单格开路电压,单位:V; p为电解液密度,单位:kg/m³。则对应开路电压=12.54V。电池的开路电压与电池的荷电状态Soc有准线性关系,且将密度为1.10~1.30kg/m³确定为对应荷电状态SOC为0~100的变化范围,则对应开路电压的变化范围为11.64~12.84V。如图3所示。因此电解液密度为1.25kg/而对应电池的soc接近85,从而证明:在O~tmid时间内,莆电池基本完成充电的绝大部分。但对于性能较差的电池,在tmid充电时间内密度上升较少,且充电效率较低。表2显示了4组电池充电时间为tmid的电解液密度增加情况,其中第4组电池由于长时间进行的浅放电实验使其性能大大退化,因此其电解液密度的上升很小。因此对恒流一恒压式充电方式,电流衰减指数越大,tmid越小,充电时间越短;电流衰减指数越小,tmid越大,充电时间越长。

        电流衰减指数与初始充电电流的关系

 

        以上分析表明,成品电池充电接受能力强,其电流衰减指数大,因此快速充电的关键是提高电流衰减指数。由式(2)分析,任意时刻的电流衰减指数取决于充电电流与待充入的容量之比。当初始待充入容量Cr,一定时(初始电解液密度相同),电池:越大(即充电接受能力越强),允许初始充电电流越大;反之,当电池性能变差时,充电接受能力变差,电池α变小,其允许的初始充电电流越小。对于充电接受能力相同的电池,待充入容量Cr,越小(即初始电解液密度越大),允许初始充电电流越小;反之,允许初始充电电流越大。根据试验结果绘制出初始电解液密度与初始充电电流对应所得到的电流衰减指数,如图4。试验结果显示:

 

        1) 相同的初始电解液密度(待充人容量),采用不同的初始充电电流可获得不同的电流衰减指数。       

 

        2) 对于相同的初始充电电流,不同的初始电解液密度(待充入容量)下得到的电流衰减指数也不同。

 

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