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为何不能通过增大充电电流来缩短电动汽车蓄电池充电时间

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  • 发布时间:2017/12/11 19:43:23
  • 作者:ly_yinhe

  电动汽车蓄电池常规充电时,充电电流较小,使充电时间过长,给使用带来很大不便。人们为了克服上述缺点,曾采用过大电流充电的方法,试图缩短充电时间。但事与愿违,充电电流加大后,不仅不能使蓄电池充到额定容量,反而还会使蓄电池温度升得很高,产生大量气泡(氢气、氧气),造成极板活性物质脱落、弯曲,严重影响了电动汽车电池的寿命。

电动汽车电池配置示意图

图示:电动汽车电池配置示意图

  用大电流充电会产生不良后果的原因,主要是因为蓄电池极化现象造成的。

电动汽车蓄电池极化现象

  极化现象是一般“二次电池”在充、放电过程中所共有的现象。这是因为蓄电池在充、放电时,正、负极板均要发生极化。所谓极化,是指当电流通过蓄电池时,正、负极板表面极电位的移动。通常,电极极化可分为欧姆极化、浓差极 化和电化学极化三部。

  极化是电流通过极板、隔板、电解 等 所产生的压降。它随正、负极板上参加化学反应活性物质的多少、电解液的密度以及温度的高低而变,而且在电流停止后能自动消失。

  在电解液中的各种离子在电场作用下,按自己遵循的方向向极板移动,并开始在极板界面上参加化学反应,使离子消耗。此时,电解液中的各种离子,由于电迁移和扩散作用继续向极板运动。当其运动速度不能补偿电化学反应的消耗时,在电解液中就会形成离子的浓度差。例如在充电过程中,由于在极板孔隙内形成硫酸,就会使极板孔隙中与外面的电解液浓度有所差异。这种液相中传递过程迟缓所引起的极化就是浓差极化。

  随着电动汽车电池充电过程的进行以及充电电流的增加,浓差极化的现象会更加显著。但停止充电后,由于扩散作用的结果,浓差极化会逐渐消失。

  蓄电池在充、放电过程中,极板上的活性物质与电解液发生电化学反应,有的放出电子,有的接受电子。在反应初期,交换电子与生成新物质可以顺利进行;但到后期,由于新物质的不断生成,极板表面参加电化学反应的物质不断减少,使得极板深处的活性物质继续参加反应。

  但是电化学反应的速度比电子运动的速度要慢,因此在极板上形成了电荷的积累。这些积累的电荷则对电化学反应起阻碍作用。例如蓄电池随着充电过程的进行,当极板表面上的硫酸铅大部分变为二氧化铅和铅时(此时单格电池的端电压为2.4V左右),如再继续充电,则水开始分解。在负极上逸出氢气是因为氢离子在极板上与电子的结合不是瞬间的,而是较为缓慢,使靠近负极板处积存有大量的氢离子,因此负极电位降低。与此同时,正极板逐渐被氧所包围,形成了过氧化电极,提高了正极电位。这种由于电化学反应的迟缓而引起的极化,就是电化学极化。随着充电过程的进行,以及充电电流的增加,这种电化学极化的现象也会更加显著。

电动汽车蓄电池极化现象结果

  极化的结果造成了蓄电池在充电过程中的出气和温升,并且充电电流越大,极化现象越厉害。出气和温升越严重。出气是水被分解的结果,由于出气在极板内部造成压力,因而易使活性物质容易脱落。此外,温升过高(电解液超过45℃)也会使极板、隔板加速损坏,因此,必将使蓄电池寿命缩短。

  根据上述分析可知,极化现象是阻碍电动汽车蓄电池进行大电流充电的主要原因。因此,要实现快速充电,就必须采取措施消除极化,否则,不允许快速充电。


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