锂电池的充电特性是什么

蓄电池的充电特性是指在恒流充电过程中，蓄电池的端电压u、暂时电动势E、静止电动势Ej和电解液密度随充电时间的变化关系。蓄电池充电终了的主要标志是：单体电池的端电压升高到2.7V左右而不再升高；电解液比重不再增大；电解液中出现大量气泡，呈现所谓沸腾状态。

当蓄电池放电达到截止电压或终止电压时，充电特性随着充电电流、充电时间和温度而变化。图8-9所示是常用蓄电池的典型充电特性曲线。如图可见，不同类型的蓄电池的充电特性曲线是不同的，与放电曲线相比差异大。由此引出对于充电方式个性化的要求。按照充电特性要求，不同类型蓄电池有不同的充电方法，同类电池也可以采用多种充电方式。其共性是在充电过程中必须严格控制电压和温度，防止过充和过热，否则可能造成蓄电池永久性损坏，甚至发生事故。就蓄电池充电方法而言，总体上是立足于充电电压和电流的控制，形成电压控制型充电、电流控制型充电、电压和电流联合控制型充电。经过长期摸索，找到有一些适合不同蓄电池的通用充电方式，如在低充电率下采取单一恒流充电，或者在高充电率下采用脉冲电流就必须停止放电，并需要及时充电。然而，显然它们不能完全满足个性化安全高效的要求。

1.完全充电

按照IEC/T21规定，VRLA蓄电池在温度(25±2)℃，以恒定电压u充电16h，或在恒定电压u充电，充至3h内充电电流仍稳定不变，这两种条件均属于VRLA蓄电池被完全充足电。恒定电压U值一般由电池生产厂家规定，充电电压和充电方法随电池用途不同可以不同。完全充电又称恢复充电。

图2-6所示表示的是GFM500在放电深度为100%用0.1C10A的电流，限压2.35V(25℃)进行充电的特性曲线。从图中可以看出，完全放电后的蓄电池，充电24h后，充入电量可达120%以上。

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图2-7所示为GFM500在放电深度100%后用0.1C10A的电流，限压2.23V(25℃)进行充电的特性曲线。充电24h后，充入电量可达110%以上。

2.充电特性曲线定性分析

VRLA蓄电池100%放电后(见图2-6和图2-7)，在充电过程中，电池电流在充电前期0～7.5h内恒定不变，即保持电流为0.1C10A。电池端电压逐渐上升至均充电压2.35v/R或浮充电压2.23V/只，之后电压恒定不变。在充电时间自7.5h～10h内，充电电流迅速按指数规律衰减，在10h～20h内衰减减慢，充电结束前几小时起，电流不再改变。其各阶段情况分析如图示。

(1)在电池充入电量至70%～80%之前，利用整流器的限流特性维持充电电流不变，此过程电池端电压几乎呈直线上升，

式中，φ+和φ一是电池有充电电流的正极或负极极化电势，其中包含平衡电极电势E+或E-，还包含电化学极化及浓差极化产生的过电位η+或η-。恒流充电过程中，随着电极表面活性物质小孔内电解液浓度增加而提升或变得更负。η+或η-随电流密度增大所产生的电化学极化与欧姆极化的加剧，其值向正或负方向增加。又受浓差极化的作用，有维持η+被提升和η-继续变负的趋势。直到整流器从稳流工作方式转变为稳压工作方式，电池端电压才被限制到设定值。

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(2)当电流的端电压上升至稳压点附近时，由于充电历程已到中后期，此时正极板上PbSO4数量已不多，使交换电流密度随反应面积的变小而增大，所以电化学极化作用已经变小，而电池内阻也明显减少。但是，充电的真实表面积已经变小了，故引起了电极真实电流密度的增大。继而使电极表面附近电解液浓度增高，导致浓差极化影响严重，造成电池内电流迅速衰减。

(3)当充电至后期，电池电流已明显变小，所以浓差极化作用随之减小。而电化学极化作用影响又增加，所以电池电流继续衰减，只是衰减速度变慢。

(4)充电末期，充入电池的电流大部分用于维持电池内氧循环，仅极小的电流用于维持活性物质的恢复，因而电池电流稳定不变。

以不同的充电电压对VRLA蓄电池充电时，电压如用2.23V/只时气压增长较缓慢，充电后期的气压也较平稳；如用2.40V/只以上时，水分解较多，电池内产生较多氢气，数量增多后导致氧循环失效，所以忌用高压长期充电。

3.均衡充电

VRLA蓄电池在使用过程中，有时会发生容量、端电压不一致的情况，为防止其发展为故障电池，所以要定期履行均衡充电。除此之外，凡遇下列情况也需进行均衡充电：一是单独向通信负荷供电15min以上，二是电池深放电后容量不足。

均衡充电方法视具体情况而定。

(1)希望通过均衡充电来改善VRLA电池特性参数，这种情况可采用定期全充电方法。用户在维护中用充电监测器设定周期充电时间(如每三个月或半年)，当VRLA蓄电池浮充运行至设定时间时，整流器自动提升电池端压，待充电至数小时后又转为浮充即可。通过提升电池端压而提升充电电流，可使落后的VRLA电池容量被补足。

(2)希望通过均衡充电恢复VRLA蓄电池在放电之后的容量，常用的方法有两种，一是按完全充电方法进行，二是先浮充再升压，即采用递增电压法。

充电所需的时间，由电池放电深度、限流值选择的大小、充电期间的温度以及充电设备的性能等因素决定。各种产品限流点设定值不尽相同，通常为(0.15～0.25)C10A，但有的国家也采用0.1C10A，也有的采用0.3C10A。充电时问不宜过长，原因如前所述，VRLA蓄电池内的氧再化合效率取浮充电压值时为最高。而均衡充电电压已属高压，当电压每提升100mV，浮充电流平均增加10倍。所以充电时间太长，不仅使VRLA蓄电池内盈余气体增多，影响VRLA蓄电池内部氧再化合效率，而且使板栅腐蚀速度增加，从而损坏电池。[2]