我从来没有听说过铅酸电池有任何电子设备来平衡它的电池,甚至没有任何手动方式来平衡它们。
但我认为所有的锂电池都有,或者至少是一定尺寸以上的锂电池。
为什么锂电池和铅酸电池之间存在这种差异?
假设我拿了四节 12V 电池串联起来。我是否需要进行任何平衡,或者是否有益,或者我可以假装它是一个 48V 电池?
我从来没有听说过铅酸电池有任何电子设备来平衡它的电池,甚至没有任何手动方式来平衡它们。
但我认为所有的锂电池都有,或者至少是一定尺寸以上的锂电池。
为什么锂电池和铅酸电池之间存在这种差异?
假设我拿了四节 12V 电池串联起来。我是否需要进行任何平衡,或者是否有益,或者我可以假装它是一个 48V 电池?
到目前为止提供的答案对需要平衡锂化学而不是其他化学的实际机制有一点了解。
首先; 所有电池化学成分都从适当的平衡中受益匪浅。平衡器用于航天器镍镉电池、某些类型的(低放电)铅酸电池等。所有电池化学物质都只是某种主要的化学还原-氧化反应,它发生在某些吉布斯能量(或氧化还原电位,如果您同时考虑阳极和阴极反应)之间 - 因此在某个较低和较高的电压水平之间。高于或低于这个“理想”电压范围,可能会发生其他反应 - 否则少数反应会占主导地位。
这些其他反应通常是不可逆的,因此它们会减少“有用”的阳极和阴极材料的数量,从而降低容量。有时这种不需要的反应甚至更加剧烈,产生腐蚀电极、降解电解质或导致形成有毒/爆炸性化学物质的化合物。
现在,这些危险的反应是锂化学真正需要安全电路的主要原因。在过度充电和过度放电时,取决于所使用的电解质,会形成爆炸性气体混合物。更重要的是,当阳极变得太热(约 125 摄氏度)时,会开始放热反应并加速自身,消耗电池中存储的大部分能量(热失控)。这通常是由处理大放电电流时的自热或过度充电引起的不良反应引起的。由于锂化学电池的能量密度比镍和铅化学电池高出一个数量级以上,即在一个小地方有很多能量,这可能会引起巨大的繁荣。尤其是与爆炸性氢氧气氛结合时。
但是,其他化学物质也有同样的问题!湿电池铅酸电池以产生氢气而闻名,即使在“正常”使用中,但主要是在滥用电池时。当硫酸浓度足够高时,铅酸电池也会发生热失控。然而,由于极板的能量密度和热容量相对较低,而且与锂离子相比,热失控发生的温度较高,因此在大多数情况下,这不是需要处理的风险。镍化学品也是如此,通常在大电流应用(例如遥控车)中配备平衡器 - 否则您的电池只能使用 10-50 次充电。
然后是一个实际的问题:你能把很多电池串联起来,假装它是一个大的高压电池吗?是的,你可以,但电池寿命会很糟糕。您的 12 节电池组中的任何电池不匹配都会在每个充电-放电循环中加剧,并且在几十次或可能 100 次充电循环后,您的电池将耗尽。甚至可能造成安全隐患。因此,为了您的安全和电池的最佳使用,强烈建议使用平衡充电管理。
铅酸电池在一定的浮充电电流下是可以的。锂电池会以这种方式损坏。锂电池充满后,再充电会造成损坏。相反,在汽车中,“12 V”铅酸电池通常只需以大约 13.6 V 的固定电压充电。在该电压下,即使充满电也需要少量充电电流,但与锂电池不同,这对铅酸电池没有害处。
电池因电池而异,而不是相同结构中的多电池不匹配。因此 6 细胞铅酸被视为一个。由于最弱的电池首先耗尽会加速单元的老化和容量,因此对于锂而言,优化匹配以提高整体容量并防止最弱的电池过度充电更为关键。每个电池都需要有源齐纳钳位以防止过度充电。
然而,铅酸电池首先在一个电池上失效的频率比所有电池都退化的频率更高,但是成本效益并不能保证延长寿命的这种额外成本。
此外,由于自热会加速锂电池的老化,因此他们更喜欢快速充电和切断,而不是快速充电和 14.2 铅酸的 CV 充电以进行浮动。SLA 类似,但电压较低,也经过温度补偿。
铅酸电池使用称为“均衡”的过程进行平衡充电。串联串中具有最高电荷的电池允许过度充电,这反过来又允许串中较低的电池也完全充电。
锂离子电池不能使用这个过程,因为它们不能容忍过度充电,因此需要一个主动平衡充电过程才能获得相同的效果;所有电池具有相同的电荷水平。