¿Cuáles son las características de carga de las baterías de litio?

Las características de carga de la batería se refieren a los cambios de voltaje terminal u, fuerza electromotriz temporal E, fuerza electromotriz estática Ej y densidad del electrolito con el tiempo de carga durante el proceso de carga de corriente constante. El signo principal del terminal de carga de la batería es: el voltaje del terminal de una sola batería aumenta a aproximadamente 2,7 V, pero ya no aumenta; La gravedad específica del electrolito ya no aumenta; Aparece una gran cantidad de burbujas en el electrolito, presentando el llamado estado de ebullición.

Cuando la descarga de la batería alcanza el voltaje de corte o el voltaje de terminación, las características de carga varían con la corriente de carga, el tiempo de carga y la temperatura. La Figura 8-9 muestra la curva característica de carga típica de una batería común. Como puede verse en la figura, las curvas características de carga de diferentes tipos de baterías son diferentes, que son muy diferentes de las curvas de descarga. Esto conduce a los requisitos personalizados para el modo de carga. De acuerdo con los requisitos de las características de carga, los diferentes tipos de baterías tienen diferentes métodos de carga, el mismo tipo de batería también se puede utilizar en una variedad de métodos de carga. Su característica común es que el proceso de carga debe controlar estrictamente el voltaje y la temperatura, evitar la sobrecarga y el sobrecalentamiento, puede causar daños permanentes en la batería de almacenamiento, de lo contrario, producir un accidente incluso. En cuanto al método de carga de la batería, generalmente se basa en el control del voltaje y la corriente de carga, formando la carga de control de voltaje, la carga de control de corriente, la carga de control combinada de voltaje y corriente. Después de un largo período de exploración, se descubre que existen algunos métodos de carga generales adecuados para diferentes baterías, como la carga de corriente constante única a una tasa de carga baja o el uso de corriente de pulso a una tasa de carga alta, la descarga debe detenerse y la batería debe cargarse a tiempo. Sin embargo, está claro que no cumplen plenamente los requisitos de seguridad y eficiencia personalizadas.

Completamente cargado

De acuerdo con las regulaciones de la IEC / T21, batería VRLA (25 + 2) ℃, la temperatura a un voltaje constante u carga 16 h, o en voltaje constante u carga, carga a 3 h la corriente de carga sigue siendo estable, estas dos condiciones Si la batería VRLA tiene suficiente electricidad. El valor de voltaje constante U lo estipula generalmente el fabricante de la batería, y el voltaje de carga y el método de carga pueden ser diferentes según los diferentes USOS de la batería. La carga completa también se denomina cargo de recuperación.

Como se muestra en la figura 2-6, el GFM500 en la profundidad de descarga es del 100% con una corriente de 0.1 C10A, con una limitación de presión de 2.35 V (25 ℃) para la curva característica de carga. Como se puede ver en la figura, después de descargar completamente la batería, 24 horas después de la carga, la potencia de carga puede alcanzar más del 120%.

Como se muestra en la figura 2-7, el GFM500 después de que la profundidad de descarga es del 100% con una corriente de 0.1 C10A, la presión limita 2.23 V (25 ℃) para la curva característica de carga. Después de 24 horas de carga, la carga puede alcanzar más del 110%.

2. Análisis cualitativo de la curva característica de carga

Después de una descarga del 100% de la batería VRLA (consulte la figura 2-6 y la figura 2-7), durante el proceso de carga, la corriente de la batería es constante dentro de 0 ~ 7.5 h en el período de carga inicial, es decir, la corriente se mantiene en 0.1c10a. El voltaje terminal de la batería aumenta gradualmente hasta el voltaje de carga promedio de 2.35v / R o el voltaje de carga flotante de solo 2.23v /, y luego el voltaje permanece constante. Durante el tiempo de carga de 7,5 ha 10 h, la corriente de carga decae rápidamente de acuerdo con la ley exponencial y se ralentiza en 10 ha 20 h. La corriente no cambia desde unas horas antes del final de la carga. El análisis de cada etapa se muestra en la figura.

(1) antes de que la batería se cargue al 70% ~ 80%, la característica de limitación de corriente del rectificador se utiliza para mantener la corriente de carga sin cambios. En este proceso, el voltaje terminal de la batería aumenta casi en línea recta.

Donde, phi + y phi 1 son el potencial de polarización positivo o negativo de la batería con corriente de carga, incluido el potencial del electrodo de equilibrio E + o E-, así como el sobre potencial vertical + o vertical - generado por polarización electroquímica y polarización de concentración. En el proceso de carga de corriente constante, la concentración de electrolito en el poro del material de superficie activa del electrodo aumenta o se vuelve más negativa. La intensificación de la polarización electroquímica y la polarización óhmica con el aumento de la densidad de corriente vertical + o vertical -, el valor aumenta en dirección positiva o negativa. Bajo la acción de la polarización de la concentración, hay una tendencia a mantener la elevación vertical + y continuar volviéndose negativa. El voltaje terminal de la celda no se limita al valor establecido hasta que el rectificador cambia del modo de corriente estable al modo de voltaje estable.

(2) cuando el voltaje terminal de la corriente aumenta hasta las proximidades del punto de estabilización del voltaje, dado que el proceso de carga ha alcanzado la etapa media y tardía, el número de PbSO4 en la placa del electrodo positivo no es grande en este momento, por lo que el La densidad de la corriente de intercambio aumenta con la disminución del área de reacción, por lo que la polarización electroquímica se ha vuelto más pequeña y la resistencia interna de la batería también ha disminuido significativamente. Sin embargo, el área de superficie real de carga se ha vuelto más pequeña, lo que da como resultado un aumento de la densidad de corriente real del electrodo. Entonces, la concentración de electrolito cerca de la superficie del electrodo aumenta, lo que resulta en una influencia seria de la polarización de la concentración y una rápida atenuación de la corriente en la batería.

(3) cuando se carga a la última etapa, la corriente de la batería ha disminuido significativamente, por lo que el efecto de polarización de la concentración disminuye en consecuencia. El efecto de la polarización electroquímica aumenta, por lo que la corriente continúa decayendo, pero a un ritmo más lento.

(4) al final de la carga, la mayor parte de la corriente cargada en la batería se usa para mantener la circulación de oxígeno en la batería, y solo se usa una pequeña corriente para mantener la recuperación del material activo, por lo que la corriente de la batería es estable y sin cambios.

Al cargar la batería VRLA con diferentes voltajes de carga, la presión del aire aumenta lentamente cuando el voltaje es de 2,23 v / unidad, y la presión del aire en la última etapa de carga es estable. Si se utilizan más de 2.40v, el agua se descompondrá cada vez más y se generará más hidrógeno en la batería, lo que provocará la falla de la circulación de oxígeno después del aumento de la cantidad. Por lo tanto, no se recomienda la carga de alto voltaje a largo plazo.

3. Carga equilibrada

Batería VRLA en el uso del proceso, a veces la capacidad, el voltaje del terminal no es constante, para evitar que se convierta en una batería defectuosa, para realizar una carga equilibrada con regularidad. Además, en el caso de las siguientes situaciones, también se requiere una carga equilibrada: primero, suministro de energía a la carga de comunicación solo durante más de 15 minutos; en segundo lugar, la capacidad de la batería es insuficiente después de una descarga profunda.

El método de carga equilibrado depende de la situación específica.

(1) se espera que los parámetros característicos de la batería VRLA puedan mejorarse mediante una carga equilibrada. En este caso, se puede adoptar el método de carga completa regular. El monitor de carga se utiliza para configurar el tiempo de carga del ciclo (por ejemplo, cada tres meses o medio año) durante el mantenimiento. Cuando la carga flotante de la batería VRLA llega al tiempo establecido, el rectificador aumentará automáticamente la presión final de la batería y luego cambiará a carga flotante después de unas horas de carga. La capacidad de la batería VRLA hacia atrás se puede compensar aumentando la corriente de carga aumentando el voltaje terminal de la batería.

(2) se espera restaurar la capacidad de la batería VRLA después de la descarga mediante una carga equilibrada. Hay dos métodos comunes: uno es cargar completamente la batería y el otro es hacer flotar la batería primero y luego aumentar el voltaje, es decir, adoptar el método de voltaje incremental.

El tiempo necesario para la carga está determinado por la profundidad de descarga de la batería, el tamaño de la selección del valor límite de corriente, la temperatura durante la carga y el rendimiento del equipo de carga. El punto de ajuste del punto límite de flujo de varios productos no es el mismo, generalmente (0.15 ~ 0.25) C10A, pero algunos países también usan 0.1C10A, y algunos usan 0.3C10A. El tiempo de carga no debe ser demasiado largo. Como se mencionó anteriormente, la eficiencia de recombinación de oxígeno en la batería VRLA es la más alta cuando se toma como valor la presión de carga flotante. Sin embargo, el voltaje de carga equilibrado ya es alto. Cuando el voltaje aumenta en 100 mV, la corriente de carga flotante aumenta 10 veces en promedio. Por lo tanto, el tiempo de carga es demasiado largo, lo que no solo aumenta el exceso de gas en la batería VRLA y afecta la eficiencia de recombinación de oxígeno dentro de la batería VRLA, sino que también aumenta la velocidad de corrosión de la red, dañando así la batería.

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