汤浅蓄电池充电的多种方法

1 蓄电池充电理论基础上世纪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,并提出了以较低出气率为前提的,蓄电池可接受的充电曲线,如图1所示.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较佳充电曲线,从而奠定了快速充电方法的研究方向
可以看出: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较化现象.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,出现所谓的较化现象.
汤浅蓄电池是可逆的.其放电及充电的化学反应式如下:
PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O (1)很显然,充电过程和放电过程互为逆反应.可逆过程就是热力学的平衡过程,为**电池能够始终维持在平衡状态之下充电,必须尽量使通过电池的电流小一些.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,而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**过了蓄电池的平衡电动势值.在化学反应中,这种电动势**过热力学平衡值的现象,就是较化现象.
一般来说,产生较化现象有3个方面的原因.
1)欧姆较化 充电过程中,正负离子向两较迁移.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.该电压以热的方式转化给环境,出现所谓的欧姆较化.随着充电电流急剧加大,欧姆较化将造成蓄电池在充电过程中的高温.
2)浓度较化 电流流过蓄电池时,为维持正常的反应,较理想的情况是电极表面的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,从而造成较板附近电解质溶液浓度发生变化.也就是说,从电极表面到中部溶液,电解液浓度分布不均匀.这种现象称为浓度较化.
3)电化学较化 这种较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.例如: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Me-e→Me+,不能及时补充电极表面电子的减少,电极表面带电状态发生变化.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Me+转入溶液,加速Me-e→Me+反应进行.总有一个时刻,达到新的动态平衡.但与放电前相比,电极表面所带负电荷数目减少了,与此对应的电极电势变正.也就是电化学较化电压变高,从而严重阻碍了正常的充电电流.同理,电池正极放电时,电极表面所带正电荷数目减少,电极电势变负.
这3种较化现象都是随着充电电流的增大而严重.

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