膠體電池產生熱失控的原因及其解決方法

保證8小時、最多10小時的充電時間，出路一是提高充電恒壓電壓，另外就是提高進入浮充的的充電電流。事實上，提高進入浮充電電流的方式，往往帶來電池欠充電，形成電池容量慢性下降。而對于這種電池慢性下降，如果沒有特殊的處理方法電池容量也難以恢復。形成電池壽命提前終結。
1•;3  膠體電池失效模式的特殊性
從解剖國內大陸電動自行車電池的失效模式證明，90％的失效電池同時伴有嚴重失水現象。膠體電池失水少于普通電池，所以其壽命應該長于普通電池。
膠體電池內部自放電在貯存期間不比普通的電池大，這可以通過貯存以后容量下降比對可以證明。
在同樣的電池內壓條件下，膠體電池析氣失水少于普通電池。而每次開閥析氣都會帶走部分熱量。膠體電池開閥少于普通電池，失水少是其優點，但是析氣失水少，開閥少，帶走電池內部的熱量就少，所以電池內部溫升就高于普通電池。而電池內部溫升高，自放電也大，產生的熱量就更高。因此在夏季環境溫度較高的條件下，由于析氣電平的下降，析氣量最近，同時溫升也高。這樣膠體電池進入熱失控的概率就大得多了。
2解決膠體電池熱失控的出路
2•;1  一般的解決方式
――降低恒壓值。
把普通電池的恒壓值由44V降到43V。
――提高充電轉入浮充電壓的電流值。由200mA提高到300mA甚至400mA。
然而，一些進入熱失控狀態的電池，恒壓充電時電流降至600mA~1A就不再下降，有一些甚至上升。2002年夏季，有些膠體電池熱失控失效高達10％！
在環境溫度低于10℃以下，又出現低溫欠充電現象，引起電池容量下降。
2•;2  特殊的解決方式——“偽恒壓充電”
――采用帶有負脈沖的充電。
在電化學中，對于極板來說，充電是放熱反應，放電是吸熱反應。足夠的負脈沖可以降低極板溫度。如果放電脈沖是充電脈沖最大電流的1.5～2倍，恒流充電期間電池的溫度上升就小，恒壓充電期間，放電脈沖電流不能減少，反而需要保持，這樣電池溫升就相對于沒有負脈沖的溫升更小。這樣減少進入熱失控的條件。
由于恒流充電期間的負脈沖具有“去極化”作用，達到恒壓充電以前充入電量就多一些，或者可以減少補足充電時間，或者在相同的充電時間以內可以降低進入恒壓充電時間的電壓。
——采用dV/dt和精密溫度控制的“偽恒壓充電”電壓。一般采用下列計算公式：
   Vc=n×2.35V+4mV×n×(25℃－Ta)……………………………………………………………………(1式)
式中：Vc——恒壓充電值
     n ——串連單格電池的數量
     Ta——環境溫度
   在這樣的控制之下，不僅可以使在環境溫度高的條件下減少熱失控的可能，同時可以解決環境溫度低時的欠充電問題。
——充電電流只降不升
熱失控的條件之一是電池內部溫升高導致析氣電壓下降，使充電電流增加，從而進一步提高電池內部溫升。如果控制充電電流不增加，破壞了熱失控的循環條件，電池就會逐步形成熱平衡，所以也不會進入熱失控。
如果充電電流在某一值時不下降或者時間很長，就說明電池將進入熱失控。如果在恒壓充電以后，對某數值的充電電流時間進行限制，達到一定時間以后自動下降，就可以在保證充入電量的前提下，自動降低充電電流，一直到進入浮充電的電流值。這樣充電時間隨稍微長些，但不會出現電流上升，也不會出現充電不中止。

3應用實例
圖4、圖5和圖6是應用澳大利亞電池技術股份有限公司的ABT6502芯片控制的可調占空比脈沖充電器的充電曲線。          
在該芯片的控制之下，精確的測量了環境溫度，依據（1式）計算出恒壓充電電壓。完全解決了夏季熱失控和冬季欠充電問題。
以2A恒流脈沖充電時，有3.5A~4.2A的放電脈沖去極化。恒壓充電時有4.1A~4.4A的放電脈沖去極化。除了提高電池的充電接受能力以外，同時降低了電池極板的溫升。有利于降低電池熱失控的概率。
充電電流分40多個等級，當充電的開路電壓一旦達到（1式）規定的電壓以后，立即降低充電電流。如果充電降低電流以后仍然不能降低開路電壓到（1式）就繼續降低充電電流，直到使開路電壓低于（1式）規定的電壓，這樣，充電電流只降不升，完全避免了熱失控現象產生。圖7就是使用具有熱失控前兆的的膠體電池，充電電流在5分鐘之內由2A降低到1A的實例。
恒壓充電進入浮充充電的電流可以設定在400mA、312mA、200mA和120mA，本例設定在312mA。對同樣電池，充電時間         
為425min，較恒壓限流充電器減少了15min。電池溫升4.3溫度。而放電電量基本一致為10.6Ah。
當充電電流降低到規定的的電流時，自動進入浮充電壓。           圖7 充電電流的突降
浮充電壓規定值為：
Vf=2.25V×n+4mV×n(25℃-Ta) ……………………………………………………………………(2式)

4控制熱失控的實際應用效果
對某公司的膠體電池在環境溫度32℃條件下使用恒壓限流充電。充電電流為1.8A、恒壓值為43V。進入恒壓以后，電池溫升達到46℃。電流由1.8A下降到600mA時，電流不再下降，電池溫度開始上升，充電電流也上升，電池開始進入了熱失控狀態。立即停止充電并且對電池進行放電，使每只電池達到10.5V。在相同環境下重新使用ABT6502控制芯片的脈沖充電器進行充電，恒壓值自動調整流為41.6V，電池最高溫度為37.3℃。440min進入40.0V浮充電壓。沒有出現熱失控。重新放電以后，測得電池容量為10.8Ah。再次進行恒壓限流充電器充電，仍然出現了熱失控前兆。

5測量中的問題
使用一般的數字萬用表（或者數字電壓表）和指針式電流表測量脈沖充電電壓時，往往容易

  更多關于鉛酸膠體電池知識清關我們非凡蓄電池www.nearmykids.com