进步电池循环寿数的压控脉冲快速充电器
电动自行车用蓄电池以中等电流长时刻继续放电为主，间或以大电流放电，用于起动、加快和爬坡，因而电池组经常在深循环状况下作业。现在，国内的电动自行车99%以上选用的是铅酸蓄电池，但是阀控式密封铅酸蓄电池的深循环寿数很低，一般只要200-300个循环左右，因而，怎么进一步进步电池的循环运用寿数以添加铅酸动力电池的市场竞争力已经成为铅酸电池厂家亟待解决的问题。电池是电动自行车开展的技能瓶颈，而充电器则是电池开展的技能瓶颈。充电器对电池寿数的影响首要表现为：1、充电缺乏。从电化学反响看，充电缺乏表现为阴阳两极板硫酸铅不能彻底转变为海绵状铅和二氧化铅，这使得电池放电时容量缺乏，如长时刻充缺乏电，则会构成硫酸铅结晶变大，使极板硫化，电池运用寿数缩短；2、过度充电。充电过度会使阳极发作的氧气量大于阴极的吸收能力，然后使电池内压增大，终究冲开安全阀，气体外溢，导致失水。此外，过度充电还会对正极活性物质发作冲击效果，使活性物质软化，缩短电池的运用寿数。因而，有些电池与其说是用坏的，不如说是充坏的。
对一些失效的电动自行车用12 V10 Ah电池的解剖发现，电池的失效原因并非因为板栅的腐蚀，而是因为负极的硫酸盐化、电解液的干枯和正极活性物质的软化与掉落联合构成的，这些要素都与过高的氧循环功率有关。现在，电动自行车市场上遍及运用的充电器是恒流-恒压-浮充的三段式的充电器，过充量一般为5%-20%，充电后期浮充的充电电流很小，在电池运用的初期因为隔板的饱和度较高，氧循环功率相对较低，因而这种充电方法仍是很有用的，但因为气体的分出、板栅的腐蚀以及电解液从隔板到极板的从头散布等原因构成隔阂中电解液和水分的丢失，然后隔板中空孔的数量添加，氧循环功率添加，氧循环耗费了许多的过充电电流和过充电电量，当耗费的电量超越电池的过充电量的百分数时，电池将处于欠充的状况，放电时容量衰减很快。在此介绍一种压控脉冲快速充电器的原理，并研讨此种充电器对电池循环寿数的影响。
一、压控脉冲快速充电器的特色和充电原理
压控脉冲快速充电进程首要分为两个阶段：一是大电流快速充电阶段，即以6A充到每单体14.7V选用大电流有助于坚持正极活性物质与界面结构的均匀严密性，进步极板的容量及循环寿数；二是压控脉冲充电阶段，经过电压来操控脉冲电流的幅值和占空此，当电压到达单位15V时完毕充电，选用脉冲充电能够供给相对较大的充电完毕电流，然后缩短了充电时刻，一起能够补偿氧循环耗费的充电电流，确保负极始终坚持满足状况，防止欠充和负极的硫酸盐化。
1.1大电流快速充电
依据D.Pavlov提出的晶体-凝胶理论，正极充电时的反响机理为：
充电时的反响首要包含硫酸铅晶体的溶解和二氧化铅固相的构成。反响（3）为电化学反响，在二氧化铅颗粒外表上进行，反响速度由外部电源决议。因为反响（3）的发作，空孔里的溶液组成及固相外表的组成均发作改变。反响生成的Pb4+在水溶液中不稳定，与水发作式（4）的反响，生成的氢离子把式（3）生成的正电荷从空孔中运到电解液本体中。
当硫酸铅晶体的溶解比较容易发作时，能够保持硫酸铅晶体与溶液中离子的平衡，电流的经过影响了空孔中及界面处Pb2+的不饱和度。选用的充电电流越大，Pb2+的不饱和度越大，硫酸溶解的速度越快。此刻二氧化铅构成的区域不同于硫酸铅溶解的区域，因而放电时生成的硫酸铅晶体的尺度关于正极活性物质及界面结构不发作任何影响。当因为某种原因使得硫酸铅晶体的溶解反响发作比较困难时，式（2）的平衡被打破，溶液中的离子缺乏以供给生成二氧化铅所需的离子浓度，影响了式（3）-式（6）的发作，此刻的二氧化铅在硫酸铅晶体外表上成长，二氧化铅的聚合体部分或彻底在硫酸铅晶体的内部生成，这导致了正极活性物质及界面微观结构发作很大的改变，因而放电时生成的硫酸铅晶体的尺度影响了正极活性物质及界面结构。
式（4）生成的Pb(OH)4以溶液的方式存在，它经过脱水生成[PbO（OH）2]m胶体，反响（4）与（5）的速度很快，因而，正极板中无法检测到Pb（OH）4的独立相，但许多作者经过试验检测到四价可溶铅化合物的存在。Pb(OH)4的浓度将影响式（5）与式（6）的脱水反响，然后影响了正极活性物质的微观与微观结构。当充电电流较小时，Pb(OH)4的浓度较低，因而胶体颗粒的构成以及它们彼此衔接成聚合体只能在某些区域进行，然后构成正极活性物质结构的不均一性，骨架的分支厚薄不均，此外式（5）与式（6）的脱水反响速率也很低，这使得反响生成的水有满足的时刻脱离聚合体，因而构成的微孔的数量很少，极板的容量较低，一起因为Pb(OH)4的浓度较低，其填充聚合体衔接处的效果较弱，骨架中存在必定数量的衔接单薄区域，这些区域将不能参与随后的放电反响，一切这些都缩短了极板的寿数。当选用较大的充电电流时，Pb(OH)4的浓度较高，充溢了反响区中的一切空孔，这样在活性物质中新构成的聚合体散布得比较均匀，活性物质的结构也均匀，此外脱水反响的速率也变大，生成的水来不及脱离聚合体，因而构成的微孔的数量许多，然后确保极板具有较高的容量。一起式（5）与式（6）所构成的颗粒及聚合体彼此衔接成骨架，一部分Pb(OH)4填充到活性物质骨架中聚合体的衔接处，这样构成的骨架比较严密，活性物质与界面的电导及机械强度都进步了，然后确保了极板具有较高的循环寿数，由此可见选用大电流充电关于活性物质及界面的结构有焊接的效果，能够确保正极活性物质及界面的均一严密结构。
1.2压控脉冲充电
充电时负极的反响为：
PbSO4+2e-→Pb+SO42-，Φ0=0.3586V
负极上氧复原的反响为：
4H++O2+4e-→2H2O，Φ0=1.229V因为氧复原反响的规范电极电位比负极反响的规范电极电位正得多，因而在有明显的氧复原反响存在的前提下，负极不可能彻底满足，而跟着电池循环次数的添加，隔阂的饱和度下降，氧循环功率添加，氧循环耗费了许多的过充电电流和过充电电量，当耗费的电量超越电池的过充电量的百分数时，电池将处于欠充的状况，因而为了确保负极的充沛极化，充电后期应选用较大的充电电流，一方面用于氧复原的反响，一方面用于负极活性物质的转化。选用脉冲充电能够供给相对较大的充电完毕电流，然后缩短了充电时刻，一起能够补偿氧循环耗费的充电电流，确保负极始终坚持满足状况，防止欠充和负极的硫酸盐化。
因为压控脉冲快速充电器选用了上述的充电形式，一方面能够缩短充电时刻，更重要的是既能够确保电池满足电，一起还防止了过充电，然后延伸了电池的循环运用寿数。
二、试验
2.1不同放电深度下电池的充电
将彻底满足的12 V10 Ah阀控铅酸蓄电池别离以5A放电1.5h和2h以及放至停止电压10.5V后，选用压控脉冲快速充电器进行充电，记载充溢电的时刻，一切试验均在25℃的环境中进行。
2.2电池的100%DOD循环寿数测验
为了扫除电池组均一性对电池循环寿数的影响，选用单个电池进行100%DOD循环寿数测验，循环时的放电电流为5A，电池放电的停止电压为10.5V，即100%DOD循环，当电池的容量降至2h率额外容量的80%，即8Ah时，电池的寿数停止。充电时选用12V压控脉冲快速充电器，放电在美国Arbin公司的154519-A充放电测验仪上进行。
三、结果与评论
3.1不同放电深度下电池的充电时刻
将彻底满足电的12 V10 Ah阀控铅酸蓄电池别离放电0.5h，1h,1.5h和2h以及放至停止电压10.5V后的满足电的时刻如表1所示。从表中的数据能够看出选用压控脉冲快速充电器在电池满足电后主动堵截，能够维护电池不过充，一起充电时刻较快，100%DOD放电后满足不超越3h。
3．2电池的100%DOD循环寿数测验
图1为电池的放电容量与循环次数的联系曲线。
从图1能够看出，选用压控脉冲快速充电器进100%DOD循环共进行了447次
四、定论
经过上述试验与剖析能够得出如下定论：
（1）选用压控脉冲快速充电器能够完成快速充电，电池100%DOD放电后满足时刻小于3h；
（2）选用压控脉冲快速充电器使得电池在充溢后主动堵截，防止了过充电；
（3）选用压控脉冲快速充电器能够延伸电池的循环运用寿数，电池的100%DOD循环共进行了447次。■
