电池如何充电?

电器工程 电池 电压 电池充电
2022-02-03 07:49:47

好吧,我可能应该知道这一点,但我不知道。对于学校项目,我需要能够从交流发电机为 12v 电池充电。我坚持的是电池(一般来说)如何充电的方法。它只是普通的旧电压进入电池吗?还是更多?

3个回答

在有效但不造成损坏的情况下为电池充电的方法因电池化学成分而异。

由于您有一个“12V”电池,我猜它是一种铅酸类型,就像您在汽车中发现的那样。与其他化学物质不同,尤其是某些类型的锂,铅酸在充电方式上相当宽容。基本上用电流和电压限制的功率给铅酸充电。汽车电池的电压限制通常为 13.6 V。最大电流取决于电池的大小。一个普通的汽车电池可以轻松消耗几安培。例如,限制为 5 A 和 13.6 V 的电源可以很好地为普通汽车电池充电,尽管这并没有推动最大允许电流。这意味着它将电压下降到不超过 5 A 或将电流下降到不超过 13.6 V,以较低者为准。硬件和汽车商店出售内置所有这些的汽车电池充电器。唯一的问题是充电器被宣传为“快速”可能会滥用电池。充满电应该需要几个小时,尽管大多数时候电池电量不应该低到需要这样的程度。

如果您的电池较小,那么您必须挖掘其数据表或以某种方式获取它的规格,并确保充电器不会产生太多电流。

如果您的电池不是铅酸电池,那么情况可能会大不相同。在这种情况下,您确实必须获得规格,其中应包括所需的充电配置文件。弄错这一点,尤其是某些类型的锂,可能会导致烟火。

电池是电源,这种电源的特点是电压(伏特)和电流(安培)现在当您仔细查看电池(在这种情况下为 12V)时,这意味着电池可以提供其触点之间的最大电位差为 12V.. 也有相同的额定功率.. 手机电池可能读取 1300mAh@3.2V,这意味着电池可以在 3.2V 下提供 1300mA 电流 1 小时。电池内的化学物质会发生一些反应并产生电位差,反应会在特定的电位差处停止,高于该电压时反应无法进行(在您的情况下为 12V),尽管这并不意味着电池很弱!当您从电池中获取电力时,您为这些电子从一端移出并到达另一个终端提供了一种方式,从而为反应提供了一种方式,反应一直持续到任何耗电设备连接到终端时化学物质在反应中被消耗殆尽。当电池耗尽时,在您的情况下,通过端子电压下降来识别电压水平应低于 12V。

现在开始充电:在充电期间,我们提供相反方向的电压(在您的情况下为 12V 或更高),即您的充电源的 +ve 到电池的 -ve 和您的充电源的 -ve 到电池的 +ve 这会产生正在充电的电池的相反方向的电子路径,这会使化学反应逆转(这是可充电电池和不可充电电池之间的区别,后者没有可逆反应)并将内部的化学物质带入充电时的状态并产生12V的电位差。

在某种程度上,我们将内部的化学物质恢复到较早的状态,我们没有在内部存储任何电子......同样基于电子的漂移速度,插座中的电子几乎不可能在它之前到达你的电池充满电。

对于实际充电,标准电源可能会损坏您的电池(恒压电源。)

相反,最简单的方法是用恒定的小电流涓流充电。确切的电流将取决于电池的类型及其额定容量。(也不要乱用 DIY 充电器来爆炸锂,使用镍镉或铅酸。或者只是为锂可充电电池购买充电设备。)

我使用带过流旋钮的实验室电源给电池充电。

将电源电压设置为高于电池的工作电压(因此,12V 电池为 14V。)然后将恒流旋钮设置为高电流,以便对电压过低的电池进行快速充电。随着电池电压快速上升,大电流会回落到一个较小的值,以进行长期涓流充电。


理论:

电池是充电泵。它通过一个端子吸入电荷,将其泵入自身,然后通过另一个端子将其吐出。内部不会产生任何电荷。这是有道理的,因为电池电解液是一种良导体,所有电池的行为都像“短路”一样,内阻非常低。电池由导电材料制成,电流的路径是通过电池,通过极板之间的电解质,然后再返回。内部不会产生任何电荷。

使用水泵,内部不会积水:电流的路径是通过并再次流出,与电荷泵相同。

那么,当我们为电池“充电”时,我们没有储存任何电荷吗?是的,没错。电池内的总电荷永远不会改变。

但有些事情确实发生了变化。电池是电荷泵,化学燃料的电荷泵。他们只能“运行”,直到他们的化学燃料全部用完。当它消失时,抽水动作就会停止。这意味着您全新的手电筒电池充满了化学燃料。一个“死”的电池已经失去了燃料,只包含废品,所以我们把它送去磨碎和回收。

那么什么是电池的“充电”呢?

啊,现在我们发现了一个单词的问题。电池永远不会用电荷“充电”。它们只被能量“充电”,能量以化学燃料的形式存在。“充电”一词有不止一个含义。(而且,大炮被赋予了火药电荷。完全“充电”的大炮,它不涉及电压或安培,甚至库仑!)

电池的充电和放电涉及以焦耳或瓦时等为单位测量的能量“电荷”的移动,而不是库仑。每当一些能量流入电池或流出电池时,库仑就会流过。

可充电电池做了一些非常奇怪的事情。如果我们向后运行他们的“电泵”,例如将电池连接到发电机……那么废物会再次转化为化学燃料!手电筒电池中的氯化锌被转化回锌金属。或者,镍镉电池中的氢氧化镉会转化回镉金属。这与正常电池操作相反,其中金属板在“电动泵”运行时溶解掉,从而提供能量。金属板可以通过腐蚀提供能量。如果我们想“腐蚀”一块金属板,这需要从电池外部提供能量。

因此,在电池放电期间,金属板本身就是驱动电流泵送操作的“化学燃料”。当电池运行时,极板会腐蚀,金属变成溶解的化学废物。为了给电池“充电”,我们只需将电流推向相反的方向。金属板被电镀。它们变厚了,理想情况下与新的一样。理想情况下,如果金属板提供了一定量的能量,那么当我们解开金属板时,必须将相同的能量注入电池。“充电”电池正在溶解其金属板。“放电”电池正在腐蚀其金属板,以便为外部设备供电。

电池是小型金属燃烧发电机,不需要蒸汽轮机!但是对于普通的发电厂,如果我们在将烟雾推回锅炉的同时向后运行涡轮机,它不会产生任何新的煤或油!

在对电池进行数学分析时,一切都变得很容易计算,因为电池电压几乎是恒定的。

这意味着,如果电池在外部电路中产生可变电流,它也会向该电路发送可变能量,并且能量流率将与安培成正比。而且,电池内包含的总能量将与通过它的电荷成正比。一库仑电荷等于一安培秒。(一安培流动一秒钟意味着一库仑的电荷已通过电池。)

这意味着我们可以(暂时)忽略电压,然后根据安培秒、安培小时等来估计电池内部的能量(请注意,它是安培时间秒,而不是安培每秒。)

但是......电池内是否曾储存过任何安培?或者任何安培小时存储?没有。安培小时(如果乘以恒定电压)只是能量的一种过度简化的简写,而电能总是基于电压和库仑。由于我们不想使用库仑电荷,而是更喜欢安培,......并且由于在充电或放电期间电压保持恒定,......那么AH安培小时成为我们的主要能量等级。是的,它很曲折,很难理解。

能量实际上是伏库仑,与伏安秒相同,即伏特乘以AH乘以3600。但如果伏特保持不变,而3600保持不变,那么所有的变化只发生在安培小时额定值。最后,我们以安培小时为单位对电池进行评级。然而,这背后的真实额定值是:伏特,乘以电池能够通过电池泵送的总库仑

要计算实际存储的能量,请将安培秒乘以伏特。或者,使用安培小时乘以 3600 秒/小时,乘以伏特。这给了我们存储在电池内的总化学能焦耳。

但不幸的是,安培小时的使用让每个人都相信安培小时是一种能量形式,或者 AH 存储在电池内。或者说电池是用电荷充电的,而实际上它们只用焦耳的电能充电。电池内的电荷永远不会变大或变小。