電動車幾乎成了家家必備的交通工具,即使有買了汽車,仍然會在家裏備輛電驢,因為在家附近幾公里範圍出行,開車實在是太麻煩了!電動車的充電器,早期的有36V,後來是48V,還有60V和72V等,這些充電器接口都一樣,如果放一起,很容易就插錯了!
我們一般説的48V電瓶或者電池,指的都是鉛酸電池!這種電池使用歷史非常悠久,法國人普蘭特早在1859年就發明了鉛酸電池,它皮實耐操,維護方便,經過一百多年的發展,生活的方方面面都能找到它,比如汽車啓動電池,UPS不間斷電源以及你家的電驢等等!
鉛酸電池的結構
鉛酸電池的標準電壓是2V,因此它只能組成2V的倍數電壓,不過一般情況下鉛酸電池的電壓都是2V的單體串聯構成的2V,6V和12V,然後不同的電壓再通過這個組合後的電池再串聯!比如典型的電驢電池是48V,它由四組12V的電池串聯而成!UPS比如10KVA的後背電池電壓192V,由16組12V的電池串聯!
鉛酸電池的原理是什麼?它是怎麼儲存電能的?
鉛酸電池的正極板主要是二氧化鉛,負極板則是鉛,充電狀態下正極的二氧化鉛材料在稀硫酸溶液(電解液)中離解成不穩定物質一氧化鉛,氫氧根離子轉移到了電解液中,鉛離子則留在了正極板上,在這個過程中,你會發現正極的一氧化鉛中缺少了電子!
電池負極的材料鉛在稀硫酸溶液中通過電化學反應生成了鉛離子,轉移到了稀硫酸構成的電解液中,此時負極上多了2個電子(離子是遊離了部分或者全部電子的原子)
正極和負極之間的電動勢就來自於此,如果在兩極之間接上用電設備,那麼負極的電子就會源源不斷的通過用電設備到達正極,形成電流!而電池內部的化學反應則是負極板上鉛原子釋放出兩個電子後生成鉛離子,和電解液中的硫酸根離子反應生成硫酸鉛。正極板上的鉛離子獲得兩個電子後成為二價鉛離子,和電解液中的硫酸根離子反應在極板上生成硫酸鉛。
放電過程中正負極板上的硫酸鉛增加,鉛酸電池的內阻加大,電池電動勢降低,負載帶動能力逐漸下降。
鉛酸電池的充電電壓一般都比額定電壓要高一些,比如2V的單格電池最高充電電壓可以達到2.5V以上,因此6格的12V鉛酸電池充電電壓可以高到15V左右,按4個電池串聯算,用60V標準電壓充電一點問題都沒有!
但事實上卻不能這樣理解,因為48V的充電器最高電壓就是60V左右,那麼60V的充電器最高電壓就會更高,因此在48V的電池在60V的充電器下,它獲得的電壓是遠高於60V的,但如果能控制充電時間的話,對電池損傷並不大!
因為鉛酸電池可以在高電壓下快充,儘管快充模式下會對電池造成很大的影響,但只要控制電壓和時間,短時間內充電對電池影響並不大!如果時間太久或者電壓過高的話,會造成電解液中的水被電解,電解液濃度增加,電池嚴重發熱,以及正極板上軟化等問題!當然在電池熱失控的狀態下,電解形成的氫氣在電池周圍的密閉空間內聚集,達到4%時遭遇明火即可引發氫氣爆炸!
2013年11月9日上午,江蘇儀徵紅山體育公園一艘自駕電瓶船發生爆炸,事故原因系船用鉛酸蓄電池充電氫氣積聚引起的意外爆炸事故!2012年4月份,南京莫愁湖公園內,一艘載有6名遊客的仿古花船突然發生電池爆裂事故,煙霧竄出一米多高,原因是電池使用過程中短路引起爆裂起火!
電池鼓包
因此48V的電池用48V的充電器充電時,充電器檢測到電壓已經接近60V時會停止充電,但如果用60V的充電器充電時,它的停止充電電壓在73-74V左右,而48V的電池永遠都衝不到這個電壓,所以會持續充電,嚴重發熱,到鼓包,電池正負極之間短路等等,輕則電池報廢,重則導致過充電引發的火災!
另外充電電壓過高還會對容量有嚴重影響
電池電解和發熱會導致電解液濃度增加,容易在正負極板上形成不可逆的硫酸鉛鹽化組成一層白色粗粒結晶的硫酸鉛,這種結晶在正常充電狀態下無法去除,結果是內阻增加,充電電壓上升快,容量下降,直至報廢!
如果不小心用60V的充電器給48V的電池充電了,那麼下次充電時按正常操作即可,無需徹底放電再充,這個充進去的電是一樣的,並不是60V的充電器充進去是60V的電,48V的充電器充進去是48V的電,兩者沒有區別,即使剛斷開那會電壓會稍高,很快就會回落到標準48V的電池電壓!
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