温度是唯一的电池充电速度限制吗?

电器工程 电池充电 电池化学
2022-01-05 02:11:28

充电过快会导致电池因发热而爆炸。

但是,如果我冷却电池怎么办?如果我充分冷却它,我可以尽可能快地充电吗?

如果电池温度较低,我可以通过增加输入电压来提高充电速度吗?

4个回答

只要我充分冷却,我可以随心所欲地充电吗?

不可以。为了更快地充电,您需要更高的电压来克服内阻。如果电压过高,则可能会因电解或其他影响而造成损坏,具体取决于电池的化学成分。

当电压达到每个电池约 2.45V 时,铅酸电池会“放气”,因为水会分解成氢气和氧气。这会导致“湿”铅酸电池失去电解质,并且气体混合物存在爆炸风险。密封铅酸电池可以吸收和重组一定量的气体,但如果压力太高,它们会排出。必须保持低于放气电压是限制铅酸电池充电速度的主要因素,即使在不会使电池过热的低电流下也是如此。如果您忽略放气并尝试更快地充电,那么充电效率可能会急剧下降,因为气泡会降低有效电解质密度和极板表面积。

高压还会导致腐蚀加剧、绝缘击穿、端子之间产生电弧等。因此,即使您可以设法保留所有内部零件,也不能“随心所欲”地增加电压以获得更快的充电速率电池冷却。

但是,对于某些电池化学成分,您可以将充电电流提高到远远超过标称速率,至少在充电周期的一部分中是这样。

镍镉电池充电时的化学反应是吸热的,因此电池在充电时会自然冷却。如果它具有厚板和互连以保持低欧姆损耗,则镍镉电池可以在非常高的电流下充电,直到完全充电之前。但是,一旦充满电就必须关闭电流,否则它会迅速加热并增加内部压力,这可能会导致其排气和/或短路。

大功率锂离子电池也可以在“恒流”阶段快速充电。锂离子电池具有非常高的充电效率,因此它们在充电过程中通常不会变热。主要限制因素是(非常薄的)隔膜在较高电压下短路的可能性增加。一些高功率 Lipos 的额定充电速率高达 15C - 4 分钟内充满电!然而,由于最大电压受到严格限制,最后 20% 的电流必须减少,因此达到 100% 充电的时间要长得多。

您当然不能随心所欲地充电,但如果您在此过程中不断冷却电池,您确实可以提高充电速率。虽然重点不是让电池比正常温度低,而是要防止它变得更热。

例如,查看特斯拉电池组的拆解,揭示了快速充电所需的冷却系统。

随着温度的降低,电池充电或放电速度的许多化学限制实际上会变得更糟。

例如:冷电池中的电荷载流子迁移率将低于热电池。这导致更高的内阻。所以你不能快速充电或放电,因为电荷根本不会移动得那么快。

这就是为什么在冬天寒冷的日子里,启动电池更难启动汽车,因为它们根本无法提供尽可能多的电流。对于充电,都是一样的。

如果充电速度过快,那么由于热传递不是瞬时的,板会因热膨胀而弯曲并产生局部“短路”,从而导致灾难性故障。

是的,有没有看到它完成:在 12v 电池上设置为 24v 的高速充电器:有人比一条面包少了几片……