电池的基本知识

1.电池的放电

电池放电是将电池内储存的化学能以电能方式释放出来的过程,即电池向外电路输送电流。蓄电池的放电特性主要由放电深度、放电率和连续放电时间等参数来描述。放电深度是指电池当前的放电状态,用实际放电容量与额定容量的百分比来表示。放电率是指放电的速率,常用时率或倍率表示。时率是指一定的放电电流放完额定容量所需的小时数,倍率是指规定时间内放出其额定容量时所输出电流的数值与额定值的倍数。连续放电时间是指蓄电池从开始不间断地放电到电池电压降至终止电压,这一过程所用的时间。放电的方式又分为工况放电、倍率放电、深度放电、恒流放电、恒功率放电等。

2.电池的充电

电池充电是将外部电源的电能输入蓄电池,在蓄电池内将电能转换为化学能储存起来的过程。蓄电池的充电参数主要有充电特性、完全充电和充电率。充电特性是指充电时蓄电池的电流、电压和时间之间的关系。完全充电是蓄电池内所有可利用的活性物质都已转变成完全荷电的状态。充电率是指充电时的速率,也用时率和倍率来表示。时率是指在一定电流下。充到额定容量所需的小时数,倍率是指在规定时间内,充到额定容量所需要的电流数值与额定值的倍数。蓄电池的荷电状态是指蓄电池当前容量与全荷电容量的百分比。充电方式又分为恒压充电、恒流充电、涓流充电和浮充电。

3.电池的极化

极化是电池在静止状态(对外电路的电流I＝0)时,出现的电池电压、电极电位变化的现象。电压与电流的乘积等于功率,再乘以电池运行时间即为输出电能,所以极化现象反映了在静止状态能量损失的大小,极化损失越小越好。

极化现象也可理解为对平衡现象的偏离。热力学平衡过程与可逆现象紧密相连。可逆过程或平衡过程的变化率是很小的,但实际过程必须有一定的速率,有时还要求有很高的速率,如电动汽车驱动时要求有大电流放电,即要求反应速率很大,这样必然产生偏离平衡值的现象,即极化现象。常见的极化现象有阳极极化、阴极极化、欧姆极化(电阻极化)、浓差和电化学极化等。阳、阴极极化是指电池进入工作状态后阳、阴极电位出现偏离平衡值的现象。电池的电阻有电解质的电阻、电极材料的电阻,甚至还有由于反应物的附着(如氢氧化物沉淀在电极上)造成的电阻等。浓差极化是电化学反应进行时,作用物浓度的变化造成电极电位对平衡值的偏差。任何极化过程均包括一个或几个反应活性物质接收电子或失去电子的过程,由这一过程引起的极化称为电化学极化。

4.记忆效应

记忆效应是指电池在没有完全放电之前就重新充电,电池会储存这一放电平台并在下次循环中将其作为放电的终点,尽管电池本身的容量可以使电池放电到更低的平台上,但在以后的放电过程中,电池将只记得这一容量。同样在每一次使用中,任何一次不完全的放电都将加深这一效应,使电池容量逐渐变低,这主要表现在镍镉电池中。对于其他蓄电池该效应较小或不存在。造成记忆效应的原因是电池内部枝晶的生长,通过深度充放电虽可缓解,但如此会损坏电池,比较好的方法是采用脉冲充电法,不仅可抑制枝晶的生长,还有可能使一些生长的枝晶得到溶解。

5.电池的组合

动力蓄电池作为汽车的动力源,一般要求有较高的电压和电流,所以需要将若干单体电池通过串联、并联与复联的方式组合成电池组使用。电池组合中对单体电池性能有严格的要求,在同一组电池中必须选择同一系列、同一规格、性能尽可能一致的单体电池。