充電

通常我們采用2.35 V（對于2 V蓄電池）電壓給蓄電池均衡充電。

圖1展示電池放電后以0.1C10A電流進行均衡充電的過程

（1）在充電前期，電池電流恒定不變，直流電源系統(tǒng)的保持電池限流在0.1C10A，而電池電壓不斷上升。初期時蓄電池電壓比較低，在限流的情況下，充電電壓也較低。隨著充電的進行，蓄電池容量逐漸增加，為保持充電電流維持0.1C10A，充電電壓逐步提高，直到充電電流限流工作方式到充電電壓恒壓的工作方式。此時蓄電池電壓達到最大設(shè)定值（2.35V）。

（2）在充電中期，蓄電池端電壓達到穩(wěn)定值后，充電電流按指數(shù)規(guī)律衰減。

（3）充電至后期，蓄電池容量充滿，此時充電電流很小。一般認為在恒壓充電情況下，充電后期充電電流連續(xù)3小時不變或者小于某個值，可以認為電池已完全充足。均衡充電過程結(jié)束。

1.完全充電

按照IEC/T21規(guī)定，VRLA蓄電池在溫度(25±2)℃，以恒定電壓u充電16h，或在恒定電壓u充電，充至3h內(nèi)充電電流仍穩(wěn)定不變，這兩種條件均屬于VRLA蓄電池被完全充足電。恒定電壓U值一般由電池生產(chǎn)廠家規(guī)定，充電電壓和充電方法隨電池用途不同可以不同。完全充電又稱恢復充電。

圖2所示表示的是GFM500在放電深度為100%用0.1C₁₀A的電流，限壓2.35V(25℃)進行充電的特性曲線。從圖2中可以看出，完全放電后的蓄電池，充電24h后，充入電量可達120%以上。

圖2所示為GFM500在放電深度100%后用0.1C₁₀A的電流，限壓2.23V(25℃)進行充電的特性曲線。充電24h后，充入電量可達110%以上。

2.充電特性曲線定性分析

VRLA蓄電池100%放電后(見圖2，在充電過程中，電池電流在充電前期0～7.5h內(nèi)恒定不變，即保持電流為0.1C₁₀A。電池端電壓逐漸上升至均充電壓2.35v/R或浮充電壓2.23V/只，之后電壓恒定不變。在充電時間自7.5h～10h內(nèi)，充電電流迅速按指數(shù)規(guī)律衰減，在10h～20h內(nèi)衰減減慢，充電結(jié)束前幾小時起，電流不再改變。其各階段情況分析如圖2示。

(1)在電池充入電量至70%～80%之前，利用整流器的限流特性維持充電電流不變，此過程電池端電壓幾乎呈直線上升，其公式為。

式中，φ 和φ一是電池有充電電流的正極或負極極化電勢，其中包含平衡電極電勢E 或E_-，還包含電化學極化及濃差極化產(chǎn)生的過電位η 或η_-。恒流充電過程中，隨著電極表面活性物質(zhì)小孔內(nèi)電解液濃度增加而提升或變得更負。η 或η_-隨電流密度增大所產(chǎn)生的電化學極化與歐姆極化的加劇，其值向正或負方向增加。又受濃差極化的作用，有維持η 被提升和η_-繼續(xù)變負的趨勢。直到整流器從穩(wěn)流工作方式轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)壓工作方式，電池端電壓才被限制到設(shè)定值。

(2)當電流的端電壓上升至穩(wěn)壓點附近時，由于充電歷程已到中后期，此時正極板上PbSO₄數(shù)量已不多，使交換電流密度隨反應(yīng)面積的變小而增大，所以電化學極化作用已經(jīng)變小，而電池內(nèi)阻也明顯減少。但是，充電的真實表面積已經(jīng)變小了，故引起了電極真實電流密度的增大。繼而使電極表面附近電解液濃度增高，導致濃差極化影響嚴重，造成電池內(nèi)電流迅速衰減。

(3)當充電至后期，電池電流已明顯變小，所以濃差極化作用隨之減小。而電化學極化作用影響又增加，所以電池電流繼續(xù)衰減，只是衰減速度變慢。

(4)充電末期，充入電池的電流大部分用于維持電池內(nèi)氧循環(huán)，僅極小的電流用于維持活性物質(zhì)的恢復，因而電池電流穩(wěn)定不變。

以不同的充電電壓對VRLA蓄電池充電時，電壓如用2.23V/只時氣壓增長較緩慢，充電后期的氣壓也較平穩(wěn)；如用2.40V/只以上時，水分解較多，電池內(nèi)產(chǎn)生較多氫氣，數(shù)量增多后導致氧循環(huán)失效，所以忌用高壓長期充電。

3.均衡充電

VRLA蓄電池在使用過程中，有時會發(fā)生容量、端電壓不一致的情況，為防止其發(fā)展為故障電池，所以要定期履行均衡充電。除此之外，凡遇下列情況也需進行均衡充電：一是單獨向通信負荷供電15min以上，二是電池深放電后容量不足。

均衡充電方法視具體情況而定。

(1)希望通過均衡充電來改善VRLA電池特性參數(shù)，這種情況可采用定期全充電方法。用戶在維護中用充電監(jiān)測器設(shè)定周期充電時間(如每三個月或半年)，當VRLA蓄電池浮充運行至設(shè)定時間時，整流器自動提升電池端壓，待充電至數(shù)小時后又轉(zhuǎn)為浮充即可。通過提升電池端壓而提升充電電流，可使落后的VRLA電池容量被補足。

(2)希望通過均衡充電恢復VRLA蓄電池在放電之后的容量，常用的方法有兩種，一是按完全充電方法進行，二是先浮充再升壓，即采用遞增電壓法。

充電所需的時間，由電池放電深度、限流值選擇的大小、充電期間的溫度以及充電設(shè)備的性能等因素決定。各種產(chǎn)品限流點設(shè)定值不盡相同，通常為(0.15～0.25)C₁₀A，但有的國家也采用0.1C₁₀A，也有的采用0.3C₁₀A。充電時問不宜過長，原因如前所述，VRLA蓄電池內(nèi)的氧再化合效率取浮充電壓值時為最高。而均衡充電電壓已屬高壓，當電壓每提升100mV，浮充電流平均增加10倍。所以充電時間太長，不僅使VRLA蓄電池內(nèi)盈余氣體增多，影響VRLA蓄電池內(nèi)部氧再化合效率，而且使板柵腐蝕速度增加，從而損壞電池。

充電時，電源電壓必須克服蓄電池的電動勢和內(nèi)阻的壓降，因此充電過程中蓄電池的端電壓總是大于電動勢。

充電初期，端電壓迅速上升，是因為充電時極板上的活性物質(zhì)和電解液的反應(yīng)首先在極板孔隙內(nèi)進行．極板孔隙中迅速生成的硫酸來不及向極板外擴散，使孔隙中的電解液密度快速增大，致使電池的電動勢和端電壓迅速上升。

充電中期，隨著充電的進行，新生成的硫酸不斷向周圍擴散，當極板孔隙中生成硫酸的速度和向外擴散的速度處于動態(tài)平衡時，蓄電池端電壓的上升速度比較穩(wěn)定，隨著整個容器內(nèi)電解液密度的E升而相應(yīng)增高。

充電末期，蓄電池端電壓達到2.3V～2.4V，這時極板上的活性物質(zhì)幾乎最大限度地轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸U和海綿狀鉛。如繼續(xù)充電，電解液中的水將開始電解而產(chǎn)生氫氣和氧氣，以氣泡的形式劇烈放出，形成所謂的“沸騰”狀態(tài)。由于氫離子在極板上與電子的結(jié)合不是瞬間完成而是緩慢進行的，二是靠近負極板處會積存有較多的正離子H ，使溶液和極板之間產(chǎn)生了附加電位差(也稱氫過電位，約為0.33V)，因而使端電壓急劇升至2.7V左右。此時應(yīng)停止充電。否則，將造成蓄電池的過充電。過充電時，由于劇烈地放出氣泡。會在極板內(nèi)部造成壓力，加速活性物質(zhì)的脫落。使極板過早損壞。所以，應(yīng)盡量避免長時間的過充電。在實際充電中，為了保證將蓄電池充足，往往需要2h～3h的過充電才行。

全部充電過程中，極板孔隙內(nèi)的電解液密度比容器中的稍大一些。因此，蓄電池的電動勢總是高于靜止電動勢。充電停止后，極板孔隙內(nèi)電解液和容器中的電解液密度趨向平衡，因而蓄電池的端電壓又降至2.1V左右。