2.2　恒流充电

在充电过程中，从始至终充电电流不变的充电法叫恒流充电。

恒流充电可以使电池很快充入一定的电量，属于强制性充电。在蓄电池补充性充电中常用此方法，特别是在散热条件较好的小型电池中尤为多用。

图2-3所示是在恒流充电条件下测得的一组曲线。下面分析充电时各阶段电池内的变化情况。

图2-3　充电时端电压和电解液密度的变化

在充电初期，0-a阶段端电压上升较快，这是由于充电时负极上的PbSO₄→Pb，正极上的PbSO₄→PbO₂，这两种转化使极板微孔间酸浓度增大，引起浓差极化；同时，电阻极化和电化学极化都增加，这就使得电池的电动势不断增加，而且电池的动态内阻也增加。因为

U=ε+Ir

式中，U为充电电压；ε为电池电动势；I为充电电流；r为电池内阻。

所以充电时，U就上升。这就是0-a段曲线对应的电池内部情况。

在a-b段，电池的端电压出现了一个平缓的变化。在这期间，由于酸及其离子扩散的速率已和产生酸浓差的速率相平衡，在上述电压表达式中增加的只有ε一项。

在b-c段，在b点时，极板上的PbSO₄大部分已转变成Pb和PbO₂，此时电池的端电压已上升到2.3V左右，水分解就开始明显起来，在两极上便有许多气泡逸出。由于正负极板中活性物质的比例不同，正极和负极产生气体的先后就不一。普通电池中正极活性物质比负极少，所以正极上先产生气体析出。在密封电池中为了尽量少地产生H₂，负极活性物质就大于正极活性物质。在普通电池出气时，正极板上产生O₂，负板上产生2倍体积的H₂。正极板被新生态O₂包围，负极板被H₂包围。两种气体都是不导电的物质，由于气体的包裹使极板的导电面积减少，这就增加了电池的内阻。因此，在恒流充电条件下，蓄电池的端电压又急剧上升，一直升到2.6V左右。

在c-d段，当电压上升到2.6V以后，这时若继续充电，由于活性物质的电化学转化已完结，充入的电量基本上全消耗在水的分解上，所以端电压也不再上升，这时电池温升较快。停止充电后，10s之内，电池端电压立刻降到2.2V以下，端电压相当于电池的电动势。随着毛细孔中酸的扩散，浓差极化引起的高电势逐步降低，最后稳定在2.1V左右。在恒流充电的0-a-b阶段，充电电流的转换率是很高的，可达90%以上，这时充入的电量几乎全部转换为化学能储存在蓄电池中，电池温升较低。但到b点以后，充电效率就急剧下降了。在有的充电工艺中规定，充电时蓄电池端电压达到2.3V以前采用恒流法，三级充电的程序中第一阶段就是这样安排的。

机动车上的启动用蓄电池，其设计工作点都在b点左右。在超过b点的工作条件下工作，电池寿命将明显缩短。