การวิเคราะห์ความเสียหายของชาร์จเจอร์

Time : 2024-10-23

สารอิเล็กโทรไลต์ในแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดมีค่าเทียบเท่ากับเลือดในร่างกายมนุษย์ และเมื่อสารอิเล็กโทรไลต์สูญเสียไป ก็หมายความว่าแบตเตอรี่ถูกทิ้งแล้ว สารอิเล็กโทรไลต์ประกอบด้วยกรดซัลฟูริกเจือจางและน้ำ ในกระบวนการชาร์จไฟ มักจะยากที่จะหลีกเลี่ยงการสูญเสียน้ำ และโหมดการชาร์จแตกต่างกัน การสูญเสียน้ำก็แตกต่างกัน เช่น โหมดการชาร์จสามขั้นตอนทั่วไป การสูญเสียน้ำในระหว่างการชาร์จนั้นมากกว่าสองเท่าของโหมด pulsed Collin! นอกจากอายุการใช้งานตามธรรมชาติของแบตเตอรี่แล้ว ยังมีอายุการใช้งานจากการสูญเสียน้ำ: เมื่อแบตเตอรี่เดี่ยวสูญเสียน้ำมากกว่า 90 กรัม แบตเตอรี่จะถูกทิ้ง อุณหภูมิห้อง (25 ° C), การสูญเสียน้ำของชาร์จทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 0.25 กรัม ในขณะที่ Colin pulse อยู่ที่ 0.12 กรัม ที่อุณหภูมิสูง (35 ° C) การสูญเสียน้ำของชาร์จทั่วไปอยู่ที่ 0.5 กรัม ในขณะที่ Colin pulse อยู่ที่ 0.23 กรัม ตามการคำนวณนี้ ชาร์จทั่วไปจะแห้งหลังจาก 250 รอบ และ Colin pulse จะแห้งหลังจาก 600 รอบ ดังนั้น Collin pulse สามารถยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ได้มากกว่าสองเท่า

① การสูญเสียน้ำ ② การวัลคาไนเซชั่น ③ ความไม่สมดุล ④ การหลุดควบคุมทางความร้อน (ถังที่เต็ม)

สองข้อแรก (1) และ (2) คิดเป็น 97% ของความเสียหายของแบตเตอรี่ในตลาด

(1) การวิเคราะห์ ① : สาเหตุหลักของการสูญเสียน้ำในแบตเตอรี่ตะกั่วกรด

เครื่องชาร์จรถไฟฟ้า

ปัญหาใหญ่ของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดในระหว่างการชาร์จคือการปล่อยก๊าซ

ตามการศึกษาเกี่ยวกับสาเหตุและกฎของการปล่อยก๊าซในกระบวนการชาร์จของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดโดยนักวิทยาศาสตร์ชาวอเมริกัน J.A.Mas เพื่อให้บรรลุอัตราการปล่อยก๊าซที่ต่ำมาก แบตเตอรี่ตะกั่วกรดสามารถยอมรับเส้นโค้งกระแสไฟฟ้าชาร์จได้ดังนี้:

สูตรสำหรับเส้นโค้งการวิวัฒนาการของก๊าซสำคัญคือ: I=I0e-at %h^2

ในกระบวนการชาร์จ กระแสชาร์จเกินส่วนของเส้นโค้งการวิวัฒนาการของก๊าซสำคัญ ซึ่งสามารถนำไปสู่ปฏิกิริยาการแยกน้ำของแบตเตอรี่เพื่อสร้างก๊าซและทำให้อุณหภูมิเพิ่มขึ้น และไม่สามารถเพิ่มความจุของแบตเตอรี่ได้

① ในระยะชาร์จด้วยกระแสคงที่ กระแสชาร์จจะคงที่ ปริมาณไฟฟ้าที่ถูกชาร์จเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว และแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้น;

ในระยะชาร์จด้วยแรงดันไฟฟ้าคงที่ แรงดันไฟฟ้าชาร์จจะคงที่ ปริมาณไฟฟ้าที่ถูกชาร์จยังคงเพิ่มขึ้น และกระแสชาร์จลดลง;

③ แบตเตอรี่เต็ม กระแสลดลงต่ำกว่ากระแสแปลงการชาร์จลอย และแรงดันไฟฟ้าชาร์จลดลงเป็นแรงดันไฟฟ้าชาร์จลอย;

(4) ในระยะชาร์จลอย แรงดันไฟฟ้าชาร์จจะคงที่ที่แรงดันไฟฟ้าชาร์จลอย;

ขั้นตอนการชาร์จสามขั้นตอนที่พบบ่อยคือการชาร์จด้วยกระแสคงที่ โดยมุ่งเน้นการออกแบบวงจรให้สะดวกยิ่งขึ้น ไม่ใช่การทำให้สมรรถนะของแบตเตอรี่ดีมาก

ในช่วงปลายของการชาร์จด้วยกระแสคงที่และช่วงต้นของการชาร์จด้วยแรงดันไฟฟ้าคงที่ (พื้นที่เงา) กระแสเกินเส้นโค้งวิกฤตของการปลดปล่อยก๊าซ ทำให้เกิดการปลดปล่อยก๊าซจากแบตเตอรี่และส่งผลให้ชีวิตการใช้งานลดลง

กระแสที่เกินเส้นโค้งวิกฤตของการปลดปล่อยก๊าซจะทำให้แบตเตอรี่ปลดปล่อยก๊าซและอุณหภูมิเพิ่มขึ้น และไม่ได้เปลี่ยนเป็นพลังงานของแบตเตอรี่ ส่งผลให้ประสิทธิภาพการชาร์กลดลง

การวิเคราะห์ (2) ② สาเหตุของการเกิดปฏิกิริยาซัลเฟอไรซ์ในแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด

การเก็บแบตเตอรี่ไว้นาน การชาร์จเกินหรือชาร์จน้อยเกินไปเป็นเวลานานในกระบวนการชาร์จ และการปล่อยประจุด้วยกระแสไฟฟ้าสูงในระหว่างการใช้งานสามารถทำให้เกิดการกำมะถันของแบตเตอรี่ได้ง่าย ลักษณะภายนอกคือ: มีน้ำหนักเบา บวม เราเรียกสิ่งนี้ว่า "ความเสียหายปลอม" ของแบตเตอรี่ สารกำมะถันจะเกาะอยู่บนแผ่นขั้ว ลดพื้นที่ปฏิกิริยาระหว่างน้ำกรดและแผ่นขั้ว ทำให้ความจุของแบตเตอรี่ลดลงอย่างรวดเร็ว การสูญเสียน้ำจะเพิ่มการเกิดกำมะถันของแบตเตอรี่ การเกิดกำมะถันจะเพิ่มการสูญเสียน้ำของแบตเตอรี่ และอาจเกิดวงจรปิดที่ไม่ดีได้ง่าย

(3) การวิเคราะห์ ③ : ความไม่สมดุลของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด

แบตเตอรี่ประกอบด้วยเซลล์สามหรือสี่เซลล์ เนื่องจากปัญหาในกระบวนการผลิต จึงไม่สามารถทำสมดุลที่มีประสิทธิภาพให้กับแต่ละแบตเตอรี่ได้ ชาร์จเจอร์ทั่วไปจะใช้กระแสเฉลี่ย ส่งผลให้เซลล์ที่มีความจุน้อยกว่าอื่นๆ ถูกชาร์จจนเต็มก่อน และเกิดการชาร์จเกิน เมื่อปล่อยประจุ เซลล์ที่มีความจุน้อยจะหมดก่อนและเกิดการปล่อยประจุเกิน ในระยะยาว วงจรที่เลวร้ายนี้จะทำให้แบตเตอรี่ทั้งชุดเสื่อมลงและต้องถูกกำจัดออกไป ขั้นตอนการชาร์จลอยตัวของชาร์จเจอร์แบบสามขั้นตอน มีกระแสไฟฟ้าขนาดเล็ก 500mA หน้าที่คือการชดเชยการชาร์จเพื่อให้แบตเตอรี่เต็ม อย่างไรก็ตาม มันยังสร้างผลกระทบสองประการ: 1. หลังจากเต็มแล้ว กระแสไฟฟ้าส่วนเกินยังคงไหลอยู่ พลังงานไฟฟ้าจะเปลี่ยนเป็นพลังงานความร้อน การแยกตัวของน้ำจะเร็วขึ้น ส่งผลให้ระดับน้ำลดลงเร็วขึ้น; 2. การชาร์จด้วยกระแสน้อย จะทำให้เกิดการแยกตัวของกระแสไฟฟ้ามากขึ้น มีแนวโน้มที่จะทำให้แบตเตอรี่ไม่สมดุล

(4) การวิเคราะห์ ④ : ปัญหาการหลบหนีของความร้อนของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรด

การเสียรูปของแบตเตอรี่ไม่ได้เกิดขึ้นทันที มักจะมีกระบวนการอยู่ เมื่อแบตเตอรี่ถูกชาร์จจนถึง 80% ของความจุ จะเข้าสู่พื้นที่ชาร์จแรงดันสูง ในเวลานี้ออกซิเจนจะตกผลึกบนแผ่นบวก และออกซิเจนผ่านรูในตัวแยกไปยังขั้วลบ แล้วออกซิเจนจะถูกกระตุ้นใหม่บนแผ่นลบ: 2Pb+O2(ออกซิเจน)=2PbO+Q(ความร้อน); PbO+H2SO4=PbSO4+H2O+Q(ความร้อน) เมื่อปฏิกิริยาสร้างความร้อน เมื่อความจุการชาร์จถึง 90% อัตราการเกิดออกซิเจนเพิ่มขึ้น ขั้วลบเริ่มผลิตไฮโดรเจน ปริมาณก๊าซจำนวนมากเพิ่มความดันภายในแบตเตอรี่เกินกว่าแรงดันวาล์ว วาล์วความปลอดภัยเปิด ก๊าซหลุดออกไป และผลลัพธ์สุดท้ายคือการสูญเสียน้ำ 2H2O เท่ากับ 2H2 ↑ +O2 ↑ เมื่อจำนวนรอบการทำงานของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น น้ำจะค่อยๆ ลดลง ส่งผลให้เกิดสถานการณ์ต่อไปนี้สำหรับแบตเตอรี่:

(1) ช่องทางของออกซิเจนกลายเป็นเรียบ และออกซิเดชันที่เกิดจากขั้วบวกสามารถเข้าถึงขั้วลบผ่าน "ช่องทาง" ได้อย่างง่ายดาย;

(2) ความจุความร้อนลดลง ความจุความร้อนของแบตเตอรี่มีค่าสูงมาก เมื่อสูญเสียน้ำไป ความจุความร้อนของแบตเตอรี่จะลดลงอย่างมาก และความร้อนที่เกิดขึ้นทำให้อุณหภูมิของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว;

(3) เนื่องจากปรากฏการณ์หดตัวของแผ่นแยกไฟเบอร์แก้วอัลตร้าฟินในแบตเตอรี่หลังจากการสูญเสียน้ำ ความยึดเกาะกับแผ่นบวกและแผ่นลบจะแย่ลง ความต้านทานภายในเพิ่มขึ้น และความร้อนที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการชาร์จและปล่อยประจุก็เพิ่มขึ้น เช่นเดียวกัน เมื่อผ่านกระบวนการดังกล่าวแล้ว ความร้อนที่เกิดขึ้นภายในแบตเตอรี่สามารถระบายออกได้เฉพาะผ่านช่องของแบตเตอรี่ หากการระบายความร้อนน้อยกว่าความร้อนที่ถูกสร้างขึ้น อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้น เมื่ออุณหภูมิเพิ่มขึ้น ศักยภาพเหนือของแบตเตอรี่ในการเกิดแก๊สจะลดลง ปริมาณการเกิดแก๊สจะเพิ่มขึ้น ปริมาณออกซิเดชันของขั้วบวกจำนวนมากจะผ่าน "ช่องทาง" และทำปฏิกิริยาบนพื้นผิวของขั้วลบ ส่งผลให้เกิดความร้อนจำนวนมาก อุณหภูมิจะเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว สร้างวงจรที่เลวร้ายลงเรื่อย ๆ ซึ่งเรียกว่า "ภาวะความร้อนล้น"

ก่อนหน้า : ไม่มี

ถัดไป : อแดปเตอร์พลังงานแบบใดที่สามารถใช้แทนกันได้?

หมวดหมู่ทั้งหมด

การวิเคราะห์ความเสียหายของชาร์จเจอร์

ลิงก์ด่วน

ผลิตภัณฑ์

เกี่ยวกับบริษัท