近一百年来大多数阀控式铅酸蓄电池在浮充和循环应用中的充电方法跟富液式铅酸蓄电池基本一样。对浮充来说，这指的是常规的恒压充电(CV)，可能有温度补偿。对循环充电，使用限流恒压(IU) 或末期阶段恒流的限流恒压充电(IUI) 方法，但用这两种方法，末期阶段都相对较长，且电流较低。可以看出，它不是阀控式铅酸蓄电池取得最长寿命的最好方法，但在各种应用中，它已经成功地取得了满意的寿命。正因为如此，大多数蓄电池领域仍继续用这些常规的充电方法，所以有必要对它们做- -些详尽地回顾。

一、浮充充电

备用电源应用包括以这种方法对单格电池或电池组进行充电，以使它在主要的电源断电时总是处于完全充饱状态,并且成为维持它所支持的设备的唯一模式。最普通的应用是作为电信系统备用分布式电源、电脑、防盗门铃、紧急照明等的不间断供电系统(UPS)。 在这些用途中，蓄电池组不能被严重过充电，因为这将大大地缩短电池6~ 10年的预期寿命。这就产生了一个微妙的平衡，即在串联的大电池组或多串联并行排列的电池组中，所有的电池都必须维持在- -个较窄的荷电状态范围内。这几乎总是用恒压充电来实现，其充电电压是2.25 ~2.40V的倍数，具体值由电解液的密度决定。由于对于很多阀控式铅酸蓄电池来说，自放电速率很重要，因此在两次交流电源中断之间，充电通常要持续进以上充电方法已成功地运用于富液式铅酸蓄电池好多年了。虽然这种蓄电池易产生严重的性能问题一这大多 与杂质、充电电压的变化和板栅腐蚀程度有关一-但是对一个已安装 好的蓄电池，每个电池之间的变化通常很小。因此，可以使用每个单格电池充电电压的倍数(也就是每个电池的标称电压乘以电池的个数)，以保证每个电池将采用大致相同的充电电压。富液式备用铅酸蓄电池在恒压浮充电时，仍然可能充电不足或过充电，但如果这种情况发生，所有的电池都会以大致相同的方式受到影响。另外，这些电池- -般都很大并具有相应的大量电解液。浮充充电时的氢气和氧气的化学计量比及这些气体的量大致与充电电流的量相等，可以看出这些充电电流相对较低。因此，蓄电池的热稳定性相当好，事实上，并不会因为热失控而失效(热失控所包含的各种因素的具体解释见参考文献[3])。阀控式铅酸蓄电池中的电池电压不会-致，除非所有电池完全饱和，即使如此，电池的饱和度也会随着失水和电解液从隔板到极板的重新分布而变化。如前所述，氧传输的难易与饱和度直接相关，所以当电池空间体积发生变化时，氧再化合电流也将发生相应的变化。这又会引起浮充电压的变化。虽然每个电池电压加起来应该等于电池组所应有的电压，但它们的电压不可能都相同。表1列出了2x 24只多串联并行排列的阀控式铅酸蓄电池-半电池的电压。起初电池电压的变化相对较小(90mV),但在长达106天中，它会随着时间变化，电压变化范围扩展到250mV。单个电池电压随时间波动，这是阀控式铅酸蓄电池浮充电的典型情况。即使所应用的串联电压设置为单电池2.28V, 32号电池的电压(2. 15V)在第106天时还低于开路电压值，而30号电池很明显处在析气区域(2.40V)。表9-2所示的数据可得到进一一步说明，它是-一个由12个不同类型的单电池串联组成的阀控式铅酸蓄电池。这里记录的不仅仅有电压，也有气体体积，还可以看到，尽管标称浮充电压低于析气电压，但是好几个电池析气相当严重。

二、循环充电

在循环充电过程中，必须避免出现存在于浮充电的苛刻条件，因为应用了高电压和高电流。然而，甚至在这里，氧循环对富液式铅酸蓄电池提出了独-无二的挑战。用高电压/高电流再充电几百个循环后，阀控式铅酸蓄电池技术人员可能专注于把干涸和板栅腐蚀作为寿命限制因素。结果是很多阀控式铅酸蓄电池由于充电不足，而不是过度充电失效，如图9-16所示。很显然，相对于理想的循;环寿命，过充电将缩短电池的寿命，特别是严重过充电(虚线)，但充电不足将更严重地缩短电池寿命，同时伴随着在起始10 ~ 20次循环电池容量的逐步降低。随着抗腐蚀合金开发用于阀控式铅酸蓄电池，这种情况更是如此，因为界面的钝化减小了恒压充电效率,从而又引起早期容量损失。这些合金对过充电也提供了可能更大的阻抗，为阀控式铅酸蓄电池开辟了新的可能性。然而，大多数循环充电依然是用简单的限流恒压或末期阶段恒流的限流恒压方法。这两种方法首先都用限流恒压充电(限流恒压阶段)，接着以较高电压限流恒压充电或对限流恒压末期恒流阶段不限制电压(图9-6)。对富液式铅酸蓄电池来说，这不是问题，因为正负极板充电相对独立，且氧循环很小或不起作用。这里，低末期电流不会造成困难，最大的问题是完成再充电所需的时间。较高的电流和电压可加速再充电，但这会导致充电接受能力差的电池更严重地过充电。对阀控式铅酸蓄电池，恒压充电是一种有效的充电方法，但在很多情况下，它只有200~ 300次的循环寿命，并且还存在蓄电池进人热失控的危险。这不会在寿命早期发生。实际上，当充电末期电流达到危险水平时，蓄电池容量还能达到80%的标称容量。如果循环继续及因板栅腐蚀和失水而产生更多的空间，末期电流在极端情况下会达到起始的电流限制，起始的电流限制值一般是在G~Cg之间。这种行为的发生是因为充电末期电压由于氧还原电流增大而严重降低，并且在充电终止时，蓄电池将回到电流限定值以试图取得规定的充电电压。又因为几乎所有的末期大电流都被氧循环转化为热，热失控将发生。而在充电开始时(恒压充电的限流部分)，几乎所有的电流都变为活性物质的转化。这一连锁事件所潜伏的问题是，它们会在相对少的循环内发生(不是以线性方式)，如图9-17所示的末期恒流的限流恒压充电过程。在某种程度上，这种转变的循环间隔是极板厚度和间距的函数，这些值越大，变化越慢。12V/50A.h 卷绕式阀控式铅酸蓄电池深循环的充电末期电压和电流如图9-17所示，极板厚度和间距是1.0~ 1.2mm左右，容量逐渐下降，仅133次循环，容量就下降到80%，在312次循环时容量降到了标称容量的50%。当恒压充电时，达到1A逐渐下降的电流值或充电因子为1.2,无论那个先发生，就转变为2A/1h末期阶段(无电压限制)。可以看出，达到220次循环时，在1.2充电因子前电流就可以下降到1A,在这一点，当充电因子到达时，恒压充电末期电流急剧上升。在第400循环时，由于在恒压充电末期蓄电池温度接近70C，循环终止。同时恒压充电末期电流上升，末期恒流充电电压下降，最终电压平衡在13.7V。这种典型的行为是由蓄电池老化氧循环增强引起的。起初，末期恒流的限流恒压充电方法是可以接受的，因为那时蓄电池具有相对高的饱和度，这使氧循环开始前可以进行完全再充电。可是在某点，饱和度达到-个“触发”点---来 自氧还原的过充电量呈指数增加(见图9-11, 饱和度相应地减小),并且在电流时间曲线的锥形部分，必然越来越早地转化为末期恒流阶段。即使在那里，末期阶段2A数量级的电流(这里是C2s水平)都不足以使电池完全再充电，因为氧还原的电流下降超过了这个值，并且它还会随着循环增长。当末期电流振幅小于氧循环稳态电流变化时，蓄电池必然充电不足。实际上，因为电池的放电容量在仅133次循环时就降到80%的失效值，所以，很明显，对于这种电池，末期阶段恒流的限流恒压充电方法是不合适的。

三、快速充电

大约10年前，人们还相信任何类型的铅酸蓄电池都不能被快速充电，因为这对正极活性物质会造成不可修复的损害。另外，在阀控式铅酸蓄电池中，人们认为用这种方法将导致过多的板栅腐蚀和析气，从而使电池早期快速失效。对密闭Ni-Cd蓄电池快速充电首先由科迪奇(Kordesch) 提出[32]， 随后Norvik 技术人员把它发展用于商用蓄电池。用他们的充电器(MinitchargerM) 发现，可在5~10min内对深放电的Ni-Cd蓄电池完全再充电，因为它们的充电过程是吸热反应(过充电除外)[3]。20世纪90年代早期，加拿大Cominco公司Valeriote首先把这种技术应用于富液式铅酸蓄电池[10]，随后又用于薄极板阀控式铅酸蓄电池[34]。这种方法与标准限流恒压充电相似，但使用的是恒定无阻电压(RFV)充电。任何电池的无阻电压值是标称恒压充电值偏移- -个正比于正在充电蓄电池的IR值,图9-18对这种技术作了说明134)。深放电后，蓄电池阻抗高，因此充电从低电流和电压峰值开始，随后电压急剧下降，电流升至电流限Iuanmito所施加的电压VApp随蓄电池充电增加，并达到-个最大值(VAPp= Var+ IR)。电压和电流然后减小直到VAp=VAFo这是由欧姆补偿反馈电路实现的，它会随着欧姆成分的减少降低所施加的电压。用这种方法，发现容量大约为50A.h的富液式铅酸蓄电池、胶体和AGM蓄电池，在15min或更少时间内可被快速充电到80%荷电状态，且温度上升小于25C。为了实现快速充电时间，必须用大约5C的(这里指250A)高输人电流限制。以这种速率充电还发现，热量产生受欧姆因素支配，直到40% ~ 50%的荷电状态，极化和焓热占主导地位，特别是对于阀控式铅酸蓄电池。尽管发现富液式铅酸蓄电池电阻较高，但由于它析气多(一种有效的热量消散源)及电解液体积大(热积累效应)，因此经历较低温升。阀控式铅酸蓄电池具有最小电阻(薄极板，玻璃纤维隔板)和为有效热消散而优化的设计，因此发现对快速充电有利，但与富液式铅酸蓄电池相比，过度发热仍然是一个较大问题。