充電器の損傷分析

鉛酸電池の電解液は、人間の体の中の血液と同じくらい重要であり、一度電解液が失われると、それは電池が廃棄されることを意味します。電解液は希硫酸と水で構成されています。充電過程では、水の損失を避けるのは難しく、充電モードが異なると、水の損失も異なります。通常の3段階充電モードでは、コリンパルスモードよりも充電時の水の損失が2倍以上になります！さらに、電池には自然寿命だけでなく、水損失による寿命もあります：単一電池が90グラム以上の水を失うと、電池は廃棄されます。室温（25 違う Cの場合、普通の充電器の水分喪失量は約0.25グラムであり、コリンパルスでは0.12グラムです。高温時（35 違う C）、普通の充電器の水分喪失量は0.5グラムであり、コリンパルスでは0.23グラムです。この計算によれば、普通の充電器は250回のサイクル後に乾き、コリンパルスは600回のサイクル後に乾きます。結果として、コリンパルスはバッテリー寿命を2倍以上に延ばすことができます。

① 水分喪失 ② 加硫 ③ 不均衡 ④ 熱暴走（満たされたドラム）

最初の2つ（1）と（2）は市場におけるバッテリー損傷の97%を占めています。

（1）分析 ① ： 鉛蓄電池の水分喪失の主な原因

電気自動車充電器

鉛酸電池の電解液は、人間の体の中の血液と同じくらい重要であり、一度電解液が失われると、それは電池が廃棄されることを意味します。電解液は希硫酸と水で構成されています。充電過程では、水の損失を避けるのは難しく、充電モードが異なると、水の損失も異なります。通常の3段階充電モードでは、コリンパルスモードよりも充電時の水の損失が2倍以上になります！さらに、電池には自然寿命だけでなく、水損失による寿命もあります：単一電池が90グラム以上の水を失うと、電池は廃棄されます。室温（25 違う Cの場合、普通の充電器の水分喪失量は約0.25グラムであり、コリンパルスでは0.12グラムです。高温時（35 違う C）、普通の充電器の水分喪失量は0.5グラムであり、コリンパルスでは0.23グラムです。この計算によれば、普通の充電器は250回のサイクル後に乾き、コリンパルスは600回のサイクル後に乾きます。結果として、コリンパルスはバッテリー寿命を2倍以上に延ばすことができます。

鉛蓄電池が充電中に直面する大きな問題はガス発生です。

アメリカの科学者J.A.Masによる鉛蓄電池の充電過程におけるガス発生の原因と規則の研究によると、非常に低いガス発生率を達成するために、鉛蓄電池は以下の充電電流曲線を受け入れることができます：

臨界ガス発生曲線の式は：I=I0e-at %h^2です

充電プロセスでは、充電電流が臨界ガス発生曲線を超えると、バッテリーの電解水反応によるガス発生と温度上昇を引き起こし、バッテリーの容量を向上させることはできません。

① 定電流充電段階では、充電電流は一定に保たれ、充電された電力量は急速に増加し、電圧も上昇します。

定電圧充電段階では、充電電圧は一定に保たれ、充電された電力量はさらに増加し、充電電流は減少します。

③ バッテリーが満充電になると、電流はフロート充電への変換電流以下に低下し、充電電圧はフロート充電電圧まで低下します。

（4）フロート充電段階では、充電電圧はフロート充電電圧に保たれます。

一般的な三段階充電のプロセスは定電流充電であり、これは主に回路設計がより便利であることを考慮して行われており、バッテリーの性能を非常に向上させるためではありません。

定電流充電の後期および定電圧充電の初期（影領域）において、電流が臨界気体発生カーブを超えると、バッテリーの気体発生が引き起こされ、寿命が低下します。

臨界気体発生カーブを超える電流は、バッテリーに気体を発生させ、温度が上昇し、電力に変換されず、その結果充電効率が低下します。

（2）分析 ② ：鉛蓄電池の硫化の原因

長期的なバッテリーの保持、充電時の過充電や過放電、使用時の大電流放電は、バッテリーの硫化を引き起こしやすくなります。その外観は次の通りです：軽い、満充電、これを私たちは「偽ダメージ」と呼んでいます。硫酸鉛物質がプレートに付着することで、電解液とプレート間の反応面積が減少し、バッテリー容量が急速に低下します。水分の喪失はバッテリーの硫化を増加させ、硫化はバッテリーの水分喪失を増加させ、悪循環が形成されやすいです。

(3) 分析 ③ ：鉛バッテリーの不均衡

バッテリーは3つまたは4つのセルで構成されています。製造プロセスの問題により、各バッテリーの効果的なバランスを達成することはできません。普通の充電器は平均電流を使用するため、容量が小さい単一のバッテリーが最初に満充電になり、過充電が発生します。放電時には、容量の小さいバッテリーが最初に放出され、過放電が発生します。長期的には、この悪循環が全体のバッテリーグループの性能低下を引き起こし、最終的にバッテリーグループ全体が廃棄されることになります。3段階充電器のフロート充電段階では500mAという小さな電流が使用され、その役割は充電の補償を行い、バッテリーを満充電にすることです。しかし、これには2つの副作用も伴います：1. 満充電後も余分な電流が遮断されず、電気エネルギーが熱エネルギーに変換され、水分解が促進され、水の消耗が加速します；2. 小さな電流での充電は、電流分岐が大きくなりやすく、バッテリーパックの不均衡を引き起こす可能性があります。

(4) 分析 ④ ：鉛酸電池の熱暴走問題

電池の変形は突然起こるわけではなく、通常はプロセスがあります。電池が容量の80%まで充電されると、高電圧充電領域に入ります。このとき、正極に酸素が生成され、酸素は仕切りの穴を通じて負極に移動し、負極で再活性化されます：2Pb+O2(酸素)=2PbO+Q(熱); PbO+H2SO4=PbSO4+H2O+Q(熱)。反応が熱を生じると、充電容量が90%に達すると、酸素生成速度が増加し、負極では水素が生成され始めます。大量のガスが電池内の圧力を上昇させ、バルブ圧力を超えれば安全弁が開き、ガスが逃げ、最終的な結果として水分損失が発生します。2H2Oは2H2に等しい。 ↑ +O2 ↑ 。電池のサイクル数が増えれば増えるほど、水は徐々に減少し、これにより電池には以下の状態が引き起こされます：

(1) 酸素の「チャネル」が滑らかになり、正極によって生成された酸化が「チャネル」を通じて容易に負極に到達します；

(2) 熱容量が減少し、バッテリーの熱容量は非常に大きく、水分が失われるとバッテリーの熱容量は大幅に減少し、発生する熱によりバッテリー温度が急速に上昇します；

(3) バッテリー内の超細繊維ガラスセパレーターが水分を失った後の収縮現象により、正極および負極プレートとの接着性が悪化し、内部抵抗が増加し、充放電過程での発熱も増加します。上記のプロセス後、バッテリー内に発生する熱はバッテリースロットを通じてしか放出されません。もし放熱が熱発生量より少ない場合、温度が上昇します。温度が上昇すると、バッテリーの気体進化過電圧が低下し、気体進化量が増加します。大量の正極酸化物が「チャネル」を通じて負極表面で反応し、大量の熱を発生させ、温度が急激に上昇し、悪循環が形成されます。これを所謂「サーマルランアウェイ」と呼びます。