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電動(dòng)車電池

 loongwu 2011-01-12

現(xiàn)在的電動(dòng)車上絕大多數(shù)裝的是鉛酸蓄電池,因?yàn)殂U酸蓄電池成本低,性價(jià)比高。1860年,法國(guó)的普朗泰發(fā)明出用鉛做電極的電池。這種電池的獨(dú)特之處是,當(dāng)電池使用一段使電壓下降時(shí),可以給它通以反向電流,使電池電壓回升。因?yàn)檫@種電池能充電,可以反復(fù)使用,所以稱它為“鉛酸蓄電池”。

目錄

電動(dòng)車種類
  1. 鉛酸蓄電池
  2. 膠體鉛酸蓄電池
  3. 鎳氫蓄電池(Ni-MH)
  4. 鋰離子電池
鉛蓄電池原理圖
  1. 鉛蓄電池
  2. 特點(diǎn)
  3. 工作原理
鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)原
鋰電池
  1. 簡(jiǎn)介
  2. 結(jié)構(gòu)
  3. 應(yīng)用
電動(dòng)車電池保養(yǎng)
保養(yǎng)技巧
  1. 嚴(yán)禁存放時(shí)虧電
  2. 定期檢驗(yàn)
  3. 避免大電流放電
  4. 正確掌握充電時(shí)間
  5. 防止曝曬
  6. 避免充電時(shí)插頭發(fā)熱
壽命短原因
存在問(wèn)題
展開

編輯本段電動(dòng)車種類

  電動(dòng)車四大種類蓄電池
  [1]目前能夠被電動(dòng)自行車采用的有以下四種動(dòng)力蓄電池,即閥控鉛酸免維護(hù)蓄電池、膠體鉛酸蓄電池、鎳氫蓄電池和鋰離子蓄電池。
  
  

鉛酸蓄電池

  目前市場(chǎng)上能夠大量提供的是鉛酸蓄電池,鉛酸蓄電池已經(jīng)有130年的歷史了,可以說(shuō)是使用最多的蓄電池。它的性能可靠,生產(chǎn)工藝成熟,價(jià)格也較低。目前已商品化的電動(dòng)自行車的絕大多數(shù)是使用的密封式鉛酸蓄電池,使用中不需要補(bǔ)充水分,免維護(hù)。其主要化學(xué)反應(yīng)是:PbO2+2H2SO4+Pb←充電、放電→ PhSO4+2H2O+PhSO4
  鉛酸蓄電池充電時(shí)變成硫酸鉛的陰陽(yáng)兩極的海綿狀鉛把固定在其中的硫酸成分釋放到電解液中,分別變成海綿狀鉛和氧化鉛,電解液中的硫酸濃度不斷變大;反之放電時(shí)陽(yáng)極中的氧化鉛和陰極板上的海綿狀鉛與電解液中的硫酸發(fā)生反應(yīng)變成硫酸鉛,而電解液中的硫酸濃度不斷降低。當(dāng)鉛酸蓄電池充電不足時(shí),陰陽(yáng)兩極板的硫酸鉛不能完全轉(zhuǎn)化變成海綿狀鉛和氧化鉛,如果長(zhǎng)期充電不足,則會(huì)造成硫酸鉛結(jié)晶,使極板硫化,電池品質(zhì)變劣;反之如果電池過(guò)度充電,陽(yáng)極產(chǎn)生的氧氣量大于陰極的吸附能力,使得蓄電池內(nèi)壓增大,導(dǎo)致氣體外溢,電解液減少,還可能導(dǎo)致活性物質(zhì)軟化或脫落,電池壽命大大縮短。
  鉛酸蓄電池重量比能量為28-40 Wh/Kg,體積比能量64-72 Wh/I,太重、太大,而提供的電能較少,使用壽命較短,作為電動(dòng)自行車的動(dòng)力電源一般只能夠使用一年左右,若是性能差或使用不當(dāng)?shù)闹挥卸?、三個(gè)月。此外,鉛酸蓄電池還有深度放電能力和低溫放電能力較差,不能快速充電(但是近來(lái)在鉛酸蓄電池的快速充電的研究方面已有些進(jìn)展)等缺點(diǎn)。鉛酸蓄電池的改進(jìn)型——膠體鉛酸蓄電池,用膠體電解液代換硫酸電解液,在安全性、蓄電量、放電性能和使用壽命等方面較普通鉛酸蓄電池有改善。但是總而言之,從長(zhǎng)遠(yuǎn)看,鉛酸蓄電池在電動(dòng)車上的利用前景不佳。報(bào)廢的鉛酸蓄電池因廢棄會(huì)造成二次污染,這也是有些地方政府不肯支持電動(dòng)自行車大量上路的重要原因之一。

膠體鉛酸蓄電池

  膠體蓄電池是對(duì)液態(tài)電解質(zhì)的普通鉛酸蓄電池的改進(jìn)。它采用凝膠狀電解質(zhì),內(nèi)部無(wú)游離的液體存在, 在同等體積下電解質(zhì)容量大,熱容量大,熱消散能力強(qiáng),能避免一般蓄電池易產(chǎn)生的熱失控現(xiàn)象;電解質(zhì)濃度低,對(duì)極板腐蝕弱;濃度均勻,不存在酸分層的現(xiàn)象。
  上述改進(jìn)使其在多項(xiàng)重要性能優(yōu)于閥控式鉛酸免維護(hù)蓄電池,例如:使用性能穩(wěn)定,可靠性高,使用壽命長(zhǎng),對(duì)環(huán)境溫度的適應(yīng)能力(高、低溫)強(qiáng),承受長(zhǎng)時(shí)間放電能力、循環(huán)放電能力、深度放電及大電流放電能力強(qiáng),有過(guò)充電及過(guò)放電自我保護(hù),電池在100%放電后仍可繼續(xù)接在負(fù)載上,在幾周內(nèi)充電仍可恢復(fù)至原容量等等優(yōu)點(diǎn)。

鎳氫蓄電池(Ni-MH)

  鎳氫蓄電池是九十年代涌現(xiàn)出的電池家族中新秀,發(fā)展迅猛。Ni-MH電池的電極反應(yīng)為:
  正極:Ni(OH)2+OH-= NiOOH+H20 +e-
  負(fù)極:M+H2O+e=MHab+OH-Ni(OH)2+M=NiOOH+MHab
  它和鎳鎘蓄電池同屬堿性蓄電池,只是以吸藏氫氣的合金材料(mh)取代鎳鎘蓄電池中的負(fù)極材料鎘cd、電動(dòng)勢(shì)仍為1.32v。它具備鎳鎘蓄電池的所有優(yōu)異特性,而且能量密度還高于鎳鎘蓄電池。主要優(yōu)點(diǎn)是:比能量高(一次充電可行使的距離長(zhǎng));比功率高,在大電流工作時(shí)也能平穩(wěn)放電(加速爬坡能力好);低溫放電性能好;循環(huán)壽命長(zhǎng);安全可靠,免維護(hù);無(wú)記憶效應(yīng);對(duì)環(huán)境不存在任何污染問(wèn)題,可再生利用,符合持續(xù)發(fā)展的理念。但是,Ni-MH蓄電池成本太高,價(jià)格昂貴。

鋰離子電池

  鋰是世界最輕的金屬,構(gòu)成電池時(shí),輸出電壓近4v。鋰離子電池是1990年由日本索尼公司首先推向市場(chǎng)的新型高能蓄電池。其優(yōu)點(diǎn)是比能量高,是當(dāng)前比能量最高的蓄電池。已經(jīng)在便攜式信息產(chǎn)品中獲得推廣應(yīng)用。1995年,索尼公司又開發(fā)成功用于電動(dòng)車的鋰離子蓄電池,共分兩種類型:一種是用于純電動(dòng)車(EV)容量為100Ah的圓柱形單體電池,稱為高能型鋰離子蓄電池;另一種是用于混合動(dòng)力車(HEV),容量為22Ah,8只串聯(lián)成電池模塊,但其輸出功率為前者的2.7倍,稱為高功率型鋰離子電池。高能型電池已于1996年裝在日產(chǎn)汽車公司開發(fā)的第一輛鋰離子電動(dòng)汽車上(日產(chǎn)Al-traEV),在北京第一屆國(guó)際電動(dòng)車展覽會(huì)上展出。該車一次充電可行駛200km,最高時(shí)速120Km/h。
  鋰離子電池被普遍認(rèn)為具有如下的優(yōu)點(diǎn):比能量大;比功率高;自放電小; 無(wú)記憶效應(yīng);循環(huán)特性好;可快速放電,且效率高;工作溫度范圍寬;無(wú)環(huán)境污染等,因此有望進(jìn)入21世紀(jì)最好的動(dòng)力電源行列。預(yù)計(jì)在2006~2012 年期間,當(dāng)鋰離子電池進(jìn)一步發(fā)展時(shí),MH/Ni蓄電池的市場(chǎng)份額將縮小。鋰離子市場(chǎng)份額將會(huì)擴(kuò)大。目前也已經(jīng)有采用鋰離子蓄電池的電動(dòng)自行車產(chǎn)品出售。
  由于鎳氫蓄電池和鋰離子蓄電池是綠色蓄電池,不會(huì)因廢棄造成二次污染,容易被政府環(huán)保部門接受,并且有較好的出口前景,目前雖然價(jià)格比較貴,仍有較大降價(jià)空間,應(yīng)該大力提倡。

編輯本段鉛蓄電池原理圖

鉛蓄電池

  鉛蓄電池(Sealed Rechargeable Battery):常用的充電電池除了鋰電池之外,鉛酸電池也是非常重要的一個(gè)電池統(tǒng)。但其體積和重量一直無(wú)法獲得有效的改善,因此目前最常見還是使用在汽車、摩托車發(fā)動(dòng)之上。鉛酸電池最大的改良,則是新近采用高效率氧氣重組技術(shù)完成水份再生,藉此達(dá)到完全密封不需加水的目的,而制成的“免加水電池”其壽命可長(zhǎng)達(dá)4年(單一極板電壓 2V)。

特點(diǎn)

  鉛蓄電池的優(yōu)點(diǎn)是放電時(shí)電動(dòng)勢(shì)較穩(wěn)定,缺點(diǎn)是比能量(單位重量所蓄電能)小,對(duì)環(huán)境腐蝕性強(qiáng)。鉛蓄電池的工作電壓平穩(wěn)、使用溫度及使用電流范圍寬、能充放電數(shù)百個(gè)循環(huán)、貯存性能好(尤其適于干式荷電貯存)、造價(jià)較低,因而應(yīng)用廣泛。
  

工作原理

  鉛蓄電池由正極板群、負(fù)極板群、電解液和容器等組成。充電后的正極板是棕褐色的二氧化鉛(PbO2),負(fù)極板是灰色的絨狀鉛(Pb),當(dāng)兩極板放置在濃度為27%~37%的硫酸(H2SO4)水溶液中時(shí),極板的鉛和硫酸發(fā)生化學(xué)反應(yīng),二價(jià)的鉛正離子(Pb2+)轉(zhuǎn)移到電解液中,在負(fù)極板上留下兩個(gè)電子(2e-)。由于正負(fù)電荷的引力,鉛正離子聚集在負(fù)極板的周圍,而正極板在電解液中水分子作用下有少量的二氧化鉛(PbO2)滲入電解液,其中兩價(jià)的氧離子和水化合,使二氧化鉛分子變成可離解的一種不穩(wěn)定的物質(zhì)——?dú)溲趸U〔Pb(OH4〕)。氫氧化鉛由4價(jià)的鉛正離子(Pb4+)和4個(gè)氫氧根〔4(OH)-〕組成。4價(jià)的鉛正離子(Pb4+)留在正極板上,使正極板帶正電。由于負(fù)極板帶負(fù)電,因而兩極板間就產(chǎn)生了一定的電位差,這就是電池的電動(dòng)勢(shì)。當(dāng)接通外電路,電流即由正極流向負(fù)極。在放電過(guò)程中,負(fù)極板上的電子不斷經(jīng)外電路流向正極板,這時(shí)在電解液內(nèi)部因硫酸分子電離成氫正離子(H+)和硫酸根負(fù)離子(SO42-),在離子電場(chǎng)力作用下,兩種離子分別向正負(fù)極移動(dòng),硫酸根負(fù)離子到達(dá)負(fù)極板后與鉛正離子結(jié)合成硫酸鉛(PbSO4)。在正極板上,由于電子自外電路流入,而與4價(jià)的鉛正離子(Pb4+)化合成2價(jià)的鉛正離子(Pb2+),并立即與正極板附近的硫酸根負(fù)離子結(jié)合成硫酸鉛附著在正極上。
  隨著蓄電池的放電,正負(fù)極板都受到硫化,同時(shí)電解液中的硫酸逐漸減少,而水分增多,從而導(dǎo)致電解液的比重下降在實(shí)際使用中,可以通過(guò)測(cè)定電解液的比重來(lái)確定蓄電池的放電程度。在正常使用情況下,鉛蓄電池不宜放電過(guò)度,否則將使和活性物質(zhì)混在一起的細(xì)小硫酸鉛晶體結(jié)成較大的體,這不僅增加了極板的電阻,而且在充電時(shí)很難使它再還原,直接影響蓄池的容量和壽命。鉛蓄電池充電是放電的逆過(guò)程。
  鉛酸蓄電池充、放電化學(xué)反應(yīng)的原理方程式如下:
  
 正極: PbO2 + 2e + SO4 2- + 4H+ == PbSO4 + 2H2O
  負(fù)極: Pb -2e + SO4 2- == PbSO4
  總反應(yīng): PbO2 + 2 H2SO4 + Pb == 2 PbSO4 + 2H2O

編輯本段鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)原

  
Parts組件 材料 作用
  正極
正極為鉛-銻-鈣合金欄板,內(nèi)含氧化鉛為活性物質(zhì) 保證足夠的容量
  長(zhǎng)時(shí)間使用中保持蓄電池容量,減小自放電
  負(fù)極
負(fù)極為鉛-銻-鈣合金欄板,內(nèi)含海綿狀纖維活性物質(zhì) 保證足夠的容量
  長(zhǎng)時(shí)間使用中保持蓄電池容量,減小自放電
  隔板
先進(jìn)的多微孔AGM隔板保持電解液,防止正極裕負(fù)極短路。隔板采用無(wú)紡超細(xì)玻璃纖維,在硫酸中化學(xué)性能穩(wěn)定。多孔結(jié)構(gòu)有助于保持活性物質(zhì)反應(yīng)所需的電解液 防止正負(fù)極短路
  保持電解液
  防止活性物質(zhì)從電極表面脫落
  電解液
在電池的電化學(xué)反應(yīng)中,硫酸作為電解液傳導(dǎo)離子 使電子能在電池正負(fù)極活性物質(zhì)間轉(zhuǎn)移
  外殼和蓋子
在沒(méi)有特別說(shuō)明下,外殼和蓋子為ABS樹脂 提供電池正負(fù)極組合欄板放置的空間
  具有足夠的機(jī)械強(qiáng)度可承受電池內(nèi)部壓力
  安全閥
材質(zhì)為具有優(yōu)質(zhì)耐酸和抗老化的合成橡膠。帽狀閥中有氯丁二烯橡膠制成的單通道排氣閥 電池內(nèi)壓高于正常壓力時(shí)釋放氣體,保持壓力正常
  阻止氧氣進(jìn)入
  端子
根據(jù)電池的不同,正負(fù)極端子可為連接片、棒狀、螺柱或引出線。端子的密封為可靠的粘結(jié)劑密封。
  密封件的顏色:紅色為正極,黑色為負(fù)極
密封端子有助于大電流放電和長(zhǎng)的使用壽命

編輯本段鋰電池

簡(jiǎn)介

  鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液的電池。最早出現(xiàn)的鋰電池來(lái)自于偉大的發(fā)明家愛迪生,使用以下反應(yīng):
  Li+MnO2=LiMnO2
  該反應(yīng)為氧化還原反應(yīng),放電。
  由于鋰金屬的化學(xué)特性非常活潑,使得鋰金屬的加工、保存、使用,對(duì)環(huán)境要求非常高。所以,鋰電池長(zhǎng)期沒(méi)有得到應(yīng)用。
  但現(xiàn)在鋰電池已經(jīng)成為了主流。
  1 具有更高的能量重量比和能量體積比
  2、電壓高,單節(jié)鋰電池電壓為3.6V,約等于3只鎳鎘或鎳氫充電電池的串聯(lián)電壓;
  3、自放電小可長(zhǎng)時(shí)間存放,這是該電池最突出的優(yōu)越性;
  4、鋰電池安全性能較差;
  什么是比能量呢?比能量指的是單位重量或單位體積的能量。比能量用Wh/kg或Wh/L來(lái)表示。Wh是能量的單位,W是瓦、h是小時(shí);kg是千克(重量單位),L是升(體積單位)。

結(jié)構(gòu)

  鋰電池通常有兩種外型:圓柱型和長(zhǎng)方型。
  電池內(nèi)部采用螺旋繞制結(jié)構(gòu),用一種非常精細(xì)而滲透性很強(qiáng)的聚乙烯薄膜隔離材料在正、負(fù)極間間隔而成。正極包括由鋰和二氧化鈷組成的鋰離子收集極及由鋁薄膜組成的電流收集極。負(fù)極由片狀碳材料組成的鋰離子收集極和銅薄膜組成的電流收集極組成。電池內(nèi)充有有機(jī)電解質(zhì)溶液。另外還裝有安全閥和PTC元件,以便電池在不正常狀態(tài)及輸出短路時(shí)保護(hù)電池不受損壞。
  單節(jié)鋰電池的電壓為3.6V,容量也不可能無(wú)限大,因此,常常將單節(jié)鋰電池進(jìn)行串、并聯(lián)處理,以滿足不同場(chǎng)合的要求。

應(yīng)用

  隨著二十世紀(jì)微電子技術(shù)的發(fā)展,小型化的設(shè)備日益增多,對(duì)電源提出了很高的要求。鋰電池隨之進(jìn)入了大規(guī)模的實(shí)用階段。
  最早得以應(yīng)用于心臟起搏器中。由于鋰電池的自放電率極低,放電電壓平緩。使得起搏器植入人體長(zhǎng)期使用成為可能。
  鋰電池一般有高于3.0伏的標(biāo)稱電壓,更適合作集成電路電源。二氧化錳電池,就廣泛用于計(jì)算機(jī),計(jì)算器,照相機(jī)、手表中。
  現(xiàn)在,鋰電池大量應(yīng)用在手機(jī)上,可以說(shuō)是最大的應(yīng)用群體。
  還有少量用于電動(dòng)車上。

編輯本段電動(dòng)車電池保養(yǎng)

  電動(dòng)車用的電池是貧液鉛酸電池.特點(diǎn)就是維護(hù)少,穩(wěn)定性高。
  聽你說(shuō)不加水不跳燈,考慮到是電池自放電大的原因,天氣過(guò)處在過(guò)充狀態(tài),電池容易充脹失水。補(bǔ)水的方法是打開蓋子有6個(gè)孔,每個(gè)孔加10毫升至20毫升純凈水,最好用專門的電池用純凈水。切記不要隨便加自來(lái)水,實(shí)大沒(méi)有就買一瓶好點(diǎn)的水來(lái)加。 加水后放置24小時(shí),然后倒出多余的水蓋上蓋子。(有時(shí)間倒不出水說(shuō)明水充分吸收到電池內(nèi)的玻璃纖里)再次充電容易能恢復(fù)說(shuō)明成功。如果不能,說(shuō)明電池容量降下來(lái)不是失水造成。有幾種可能,一是極板流酸嚴(yán)化,二是極板脫落。第一種情況可以修復(fù),方法是大電流10A放電至單體電池4至多伏然后再次充電,用兩個(gè)充電器并聯(lián)大電流充。一般能恢復(fù)至7成容量。一般小于500W電機(jī)的電動(dòng)車才有可能修復(fù)。大電機(jī)的基本上級(jí)第二種,極板脫落是無(wú)法修復(fù)的。只能換電池了。

編輯本段保養(yǎng)技巧

  電動(dòng)車電池保養(yǎng)六大技巧:

嚴(yán)禁存放時(shí)虧電

  蓄電池在存放時(shí)嚴(yán)禁處于虧電狀態(tài)。虧電狀態(tài)是指電池使用后沒(méi)有及時(shí)充電。在虧電狀態(tài)存放電池,很容易出現(xiàn)硫酸鹽化,硫酸鉛結(jié)晶物附著在極板上,堵塞了電離子通道,造成充電不足,電池容量下降。虧電狀態(tài)閑置時(shí)間越長(zhǎng),電池?fù)p壞越重。因此,電池閑置不用時(shí),應(yīng)每月補(bǔ)充電一次,這樣能較好地保持電池健康狀態(tài)。

定期檢驗(yàn)

  在使用過(guò)程中,如果電動(dòng)車的續(xù)行里程在短時(shí)間內(nèi)突然下降十幾公里,則很有可能是電池組中最少有一塊電池出現(xiàn)斷格、極板軟化、極板活性物質(zhì)脫落等短路現(xiàn)象。此時(shí),應(yīng)及時(shí)到專業(yè)電池修復(fù)機(jī)構(gòu)進(jìn)行檢查、修復(fù)或配組。這樣能相對(duì)延長(zhǎng)電池組的壽命,最大程度地節(jié)省開支。

避免大電流放電

  電動(dòng)車在起步、載人、上坡時(shí),請(qǐng)用腳蹬助力,盡量避免瞬間大電流放電。大電流放電容易導(dǎo)致產(chǎn)生硫酸鉛結(jié)晶,從而損害電池極板的物理性能。

正確掌握充電時(shí)間

  在使用過(guò)程中,應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況準(zhǔn)確把握充電時(shí)間,參考平時(shí)使用頻率及行駛里程情況,也要注意電池廠家提供的容量大小說(shuō)明,以及配套充電器的性能、充電電流的大小等參數(shù)把握充電頻次。一般情況蓄電池都在夜間進(jìn)行充電,平均充電時(shí)間在8小時(shí)左右。若是淺放電(充電后行駛里程很短),電池很快就會(huì)充滿,繼續(xù)充電就會(huì)出現(xiàn)過(guò)充現(xiàn)象,導(dǎo)致電池失水、發(fā)熱,降低電池壽命。所以,蓄電池以放電深度為60%-70%時(shí)充一次電最佳,實(shí)際使用時(shí)可折算成騎行里程,根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行必要充電,避免傷害性充電。

防止曝曬

  電動(dòng)車嚴(yán)禁在陽(yáng)光下曝曬。溫度過(guò)高的環(huán)境會(huì)使蓄電池內(nèi)部壓力增加而使電池限壓閥被迫自動(dòng)開啟,直接后果就是增加電池的失水量,而電池過(guò)度失水必然引發(fā)電池活性下降,加速極板軟化,充電時(shí)殼體發(fā)熱,殼體起鼓、變形等致命損傷。

避免充電時(shí)插頭發(fā)熱

  充電器輸出插頭松動(dòng)、接觸面氧化等現(xiàn)象都會(huì)導(dǎo)致充電插頭發(fā)熱,發(fā)熱時(shí)間過(guò)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致充電插頭短路,直接損害充電器,帶來(lái)不必要的損失。所以發(fā)現(xiàn)上述情況時(shí),應(yīng)及時(shí)清除氧化物或更換接插件。

編輯本段壽命短原因

  電動(dòng)車電池壽命短的原因:
  1、鉛酸蓄電池工作原理方面的原因
  鉛酸蓄電池充放電的過(guò)程是電化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程,充電時(shí),硫酸鉛形成氧化鉛,放電時(shí)氧化鉛又還原為硫酸鉛。而硫酸鉛是一種非常容易結(jié)晶的物質(zhì),當(dāng)電池中電解溶液的硫酸鉛濃度過(guò)高或靜態(tài)閑置時(shí)間過(guò)長(zhǎng)時(shí),就會(huì)“抱成”團(tuán),結(jié)成小晶體,這些小晶體再吸引周圍的硫酸鉛,就象滾雪球一樣形成大的惰性結(jié)晶,結(jié)晶后的硫酸鉛充電時(shí)不但不能再還原成氧化鉛,還會(huì)沉淀附著在電極板上,造成了電極板工作面積下降,這一現(xiàn)象叫硫化,也就是常說(shuō)的老化。這時(shí)電池容量會(huì)逐漸下降,直至無(wú)法使用。
  2、電動(dòng)自行車特殊工作環(huán)境的原因
  只要是鉛蓄電池,在使用的過(guò)程中都會(huì)硫化,但其它領(lǐng)域的鉛酸電池卻比電動(dòng)自行車上使用的鉛酸電池有著更長(zhǎng)的壽命,這是因?yàn)殡妱?dòng)自行車的鉛酸電池有著一個(gè)更容易硫化的工作環(huán)境。
 ?、偕疃确烹?
  用在汽車上的鉛蓄電池只是在點(diǎn)火時(shí)單向放電,點(diǎn)火后發(fā)電機(jī)會(huì)對(duì)電池自動(dòng)充電,不造成電池深度放電。而電動(dòng)自行車在騎行時(shí)不可能充電,經(jīng)常會(huì)超過(guò)60%的深度放電,深放電時(shí),硫酸鉛濃度增加,硫化就會(huì)相當(dāng)嚴(yán)重。
 ?、诖箅娏鞣烹?
  電動(dòng)車20公里巡航電流一般是4A,這個(gè)值已經(jīng)高于其它領(lǐng)域的電池工作電流,而超速超載的電動(dòng)車的工作電流就更大。電池制造商都進(jìn)行過(guò)1C充電70%,2C放電60%的循環(huán)壽命試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)這樣的壽命試驗(yàn),可達(dá)到充放電循環(huán)350次壽命的電池很多,但是實(shí)際在用的效果就相差甚遠(yuǎn)了。這是因?yàn)榇箅娏鞴ぷ髟黾恿?0%的放電深度,電池會(huì)加速硫化。所以,電動(dòng)三輪摩托車的電池壽命更短,因?yàn)槿?a target=_blank>摩托車的車身太重,工作電流達(dá)6A以上。
  

動(dòng)

③充放電頻率高
  用在后備供電領(lǐng)域的電池,只有在停電時(shí)才會(huì)放電,如果一年停8次電,要達(dá)到10年的壽命,只用做到80次循環(huán)充電壽命,而電動(dòng)車一年充放電循環(huán)300次以上很常見。
 ?、芏虝r(shí)充電
  由于電動(dòng)自行車是交通工具,可充電的時(shí)間不多,要在8小時(shí)內(nèi)完成36伏或48伏的20安時(shí)充電,這就必須提高充電電壓(一般為單節(jié)2.7~2.9伏),當(dāng)充電電壓超過(guò)單節(jié)電池的析氧電壓(2.35伏)或析氫電壓(2.42伏)時(shí),電池就會(huì)因過(guò)度析氧而開閥排氣,造成失水,使電解液濃度增加,電池的硫化現(xiàn)象加重。
 ?、莘烹姾蟛荒芗皶r(shí)充電
  作為交通工具,電動(dòng)自行車的充電及放電被完全分離開來(lái),放電后很難有條件及時(shí)充電,而放電后形成的大量硫酸鉛如果超過(guò)半小時(shí)不充電還原為氧化鉛,就會(huì)硫化結(jié)成晶體。
  3、鉛蓄電池生產(chǎn)方面的原因
  針對(duì)電動(dòng)自行車用鉛酸蓄電池的特殊性,各個(gè)電池制造商采取了多種方法。最典型的方法如下:
 ?、僭黾訕O板數(shù)量。
  把原設(shè)計(jì)的單格5片6片制改為6片7片制,7片8片制,甚至8片9片制??繙p薄極板厚度和隔板,增加極板數(shù)量來(lái)提高電池容量。
 ?、谔岣唠姵氐牧蛩岜戎?
  原來(lái)浮充電池的硫酸比重一般都在1.21~1.28之間,而電動(dòng)自行車的電池的硫酸比重一般都在1.36~1.38左右,這樣可以提供較大的電流,提升電池的初期容量。
  ③增加正極板活性物質(zhì)氧化鉛的用量和比例。
  增加氧化鉛就增加了參與放電的電化學(xué)反應(yīng)物質(zhì),也就增加了放電時(shí)間,增加了電池容量。
  通過(guò)這些措施,電池的初期容量滿足了電動(dòng)自行車的容量要求,特別是改善了電池的大電流放電的特性。但是,極板增加了,硫酸的容量就減少了,電池發(fā)熱導(dǎo)致大量失水,同時(shí),電池的微短路和鉛枝搭橋的概率增加了。提高硫酸比重增加了電池的初期容量,但是,硫化現(xiàn)象就更嚴(yán)重。密封電池的最基本原理之一就是正極板析氧以后,氧氣直接到負(fù)極板,被負(fù)極板吸收而還原為水,考核電池這個(gè)技術(shù)指標(biāo)的參數(shù)叫做“密封反應(yīng)效率”,這種現(xiàn)象叫做“氧循環(huán)”。這樣,電池的失水很少,實(shí)現(xiàn)了“免維護(hù)”,就是免加水。
  為此,都要求負(fù)極板容量做的比正極板容量大一些,又稱為負(fù)極過(guò)渡。增加正極板活性物質(zhì)必然使得,負(fù)極過(guò)渡減少了,氧循環(huán)變差了,失水增加了,又會(huì)造成硫化。這些措施雖然提升了電池的初期容量,但是卻會(huì)造成失水和硫化,而失水和硫化又會(huì)相互促成,最終結(jié)果卻是犧牲電池的壽命。
  還有就是極群組裝虛焊問(wèn)題。容易產(chǎn)生虛焊的地方是極板。而每個(gè)電池的單格有15片極板,就是15個(gè)焊點(diǎn),一個(gè)電池有6個(gè)單格,就有90個(gè)焊點(diǎn),一組電池由3個(gè)12V電池組成,就有270個(gè)焊點(diǎn)。如果一個(gè)焊點(diǎn)存在虛焊,該單格容量就下降,進(jìn)而該單格形成電池落后,造成整個(gè)電池都落后,電池就會(huì)形成嚴(yán)重的不均衡,使這組電池提前失效。就算虛焊控制在萬(wàn)分之一,平均每37組電池就會(huì)有一組電池存在虛焊,這是絕對(duì)不能夠允許的。而鉛鈣合金板柵的電池,在焊接的時(shí)候會(huì)析出鈣而掩蓋虛焊問(wèn)題,這樣,很多電池制造商寧愿采用低銻合金的板柵而沒(méi)有采用鉛鈣合金。而低銻合金的板柵析氧析氫電壓更低,電池出氣量大,失水相對(duì)嚴(yán)重,電池更容易硫化。
  4、電動(dòng)自行車生產(chǎn)方面的原因
  大多數(shù)車的控制器都留了一個(gè)線損插頭,很多經(jīng)銷商以去掉限速來(lái)招攬顧客。一些車廠干脆就去掉限速器出廠,既可以吸引看重車速的客戶,也能降低成本,這樣的車在高速行駛時(shí)電流非常大,會(huì)嚴(yán)重縮短電池壽命。
  12V鉛酸電池的最低保護(hù)電壓為10.5V,如果是36V電池組,最低保留電壓就是31.5V,目前大多數(shù)車廠采用的控制器欠壓保護(hù)電壓也都是31.5V。表面上看這是正確的,但是,實(shí)際當(dāng)36V電池組只剩下31.5V電壓時(shí),由于電池存在容量差,肯定就會(huì)有一個(gè)電池電壓低于10.5V,該電池就處于過(guò)放電狀態(tài)。
  這時(shí)候,過(guò)放電的電池容量急劇下降,這時(shí)對(duì)電池的損傷影響不僅僅是該單只電池,而是影響整組電池的壽命。其實(shí),在電池電壓低于32V以后一直到27V,所增加的續(xù)行能力不到2公里,而對(duì)電池的損傷卻非常大。只要出現(xiàn)這樣的情況10次,電池的容量就會(huì)低于標(biāo)稱容量的70%。
  另外,一些用戶發(fā)現(xiàn)電池在欠壓以后,過(guò)10分鐘,電池又不欠壓了,就又采取給電行駛,這對(duì)電池破壞更大,而大多數(shù)車的說(shuō)明書沒(méi)有給用戶以警示。目前多數(shù)控制器內(nèi)部都有可調(diào)的電位器,而這個(gè)可調(diào)的電位器的振動(dòng)漂移是比較嚴(yán)重的。在價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)中,面對(duì)更注重車外表的用戶群,很少有產(chǎn)品采用抗振動(dòng)的精密多圈電位器,這樣的控制器發(fā)生振動(dòng)后漂移也不奇怪。
  5、充電設(shè)備的原因
  業(yè)界廣為流傳的一句話就是:電池不是用壞的,是充壞的。為了滿足電動(dòng)自行車電池的短時(shí)高容量充電,在三段式恒壓限流充電中,不得不通過(guò)提高恒壓值到2.47V~2.49V。這樣,大大超過(guò)電池正極板析氧電壓和負(fù)極板析氫電壓。一些充電器制造商的產(chǎn)品為了降低充電時(shí)間的指示,提高了恒壓轉(zhuǎn)浮充的電流,而使得充電指示充滿電以后,還沒(méi)有充滿電,就靠提高浮充電壓來(lái)彌補(bǔ)。這樣,很多充電器的浮充電壓超過(guò)單格電壓2.35V,這樣在浮充階段還在大量析氧。
  而電池的氧循環(huán)又不好,這樣在浮充階段也在不斷的排氣。恒壓值高了,保證了充電時(shí)間,但是犧牲的是失水和硫化。恒壓值低了,充電時(shí)間和充入電量又難以保證。在改善電池的電池板柵合金、提高析氣電位、改善氧循環(huán)性能,提高密封反應(yīng)效率的基礎(chǔ)上,控制充電最高充電電壓在2.42V以下,也就是在析氫電位以下。這樣做必然會(huì)導(dǎo)致充電時(shí)間的延長(zhǎng),這就必須在大電流充電(限流充電)的狀態(tài)下,加入去極化的負(fù)脈沖,改善電池的充電接受能力,在大電流充電的時(shí)候多充入一些電量,縮短充電時(shí)間。70%的2C電流充電,是電池在充電接受能力比較大的時(shí)候,對(duì)電池采用大電流充電,對(duì)電池的損傷比較小。電池基本上沒(méi)有高于嚴(yán)重析氫電壓。
  一旦高于析氫電壓,電池也會(huì)快速的失水。使用這類充電器,必須采用連續(xù)充放電,如果中途停止幾天充電,電池就會(huì)產(chǎn)生比較嚴(yán)重的硫化而提前失效。而用戶使用電池,是無(wú)法保證每次使用以后,都能夠及時(shí)充電的,一年以內(nèi)發(fā)生數(shù)次沒(méi)有及時(shí)充電的情況,電池的硫化就會(huì)積累。多數(shù)充電器制造商都說(shuō)車廠因?yàn)閮r(jià)格因素不接受可以保證電池壽命的充電器。應(yīng)該承認(rèn),這是大多數(shù)小企業(yè)是如此,但是,有發(fā)展的、規(guī)模性大企業(yè)確實(shí)出高價(jià)也買不到好的充電器。一些充電器制造商把某些功能夸大,成品的功效沒(méi)有其宣傳的那樣好。還有不少功能是屬于賣概念的功能,實(shí)效有限。
  6、其它原因
  不少電池在單體測(cè)試中,可以獲得比較好的結(jié)果,但是,對(duì)于串連電池組來(lái)說(shuō),由于容量、開路電壓、荷電狀態(tài)、硫化程度各不相同,這個(gè)差異會(huì)在串連電池組被擴(kuò)大,狀態(tài)差的單體會(huì)影響整組電池,其壽命明顯下降。
  從電池在生產(chǎn)線上充電,到用戶購(gòu)車后配車使用這段時(shí)間要經(jīng)過(guò)很多環(huán)節(jié),間隔時(shí)間甚至?xí)L(zhǎng)達(dá)數(shù)月,在這期間,由于沒(méi)對(duì)電池進(jìn)行補(bǔ)充電,自放電產(chǎn)生的硫酸鉛大量堆積結(jié)晶,用戶剛買到的新電池可能是已經(jīng)老化甚至報(bào)費(fèi)的電池。
  電池廠家在執(zhí)行質(zhì)保時(shí),對(duì)回收電池并不是完全的淘汰。電池返退以后,電池制造商重新進(jìn)行充放電檢驗(yàn),在檢驗(yàn)中往往會(huì)發(fā)現(xiàn)有60%以上的單體電池是不符合返退條件的電池。其原因也就是在串連電池組中,個(gè)別的電池落后形成整組電池功能下降而引起整組返退。不少電池制造商對(duì)返退電池采取配組、補(bǔ)水、除硫、包裝后,又重新提供給用戶,以提高電池的有效使用壽命,降低報(bào)廢率,減少電池制造商的部分理索賠的損失,所以,很多經(jīng)銷商已經(jīng)感覺(jué)到廠家提供的電池明顯“一代不如一代”。
  電動(dòng)車電池如果使用得當(dāng),普通電池使用3年左右問(wèn)題不大,反之,使用壽命大大減短。因此,消費(fèi)者日常對(duì)電動(dòng)車電池的保養(yǎng)是決定電動(dòng)車電池壽命的關(guān)鍵所在。

編輯本段存在問(wèn)題

  1、電池為什么在初次使用前要進(jìn)行補(bǔ)充充電?
  答:電池從出廠到使用,一般要經(jīng)過(guò) 1-2 個(gè)月,甚至更長(zhǎng)的時(shí)間,電池在存放期間由于電池內(nèi)部的自放電等自發(fā)反應(yīng),消耗了一部分電量,達(dá)不到額定容量值,所以初次使用前,最好進(jìn)行補(bǔ)充充電,以免顧客誤認(rèn)為是容量不足。
  2、電動(dòng)車如果要存放較長(zhǎng)時(shí)間應(yīng)該怎樣對(duì)電池進(jìn)行處理?
  答:首先應(yīng)將電池充足電存放,并且應(yīng)該一個(gè)月內(nèi)至少充一次電,防止虧電,能有效防止晶技生成造成不可逆鹽化和晶枝短路等。
  

動(dòng)

3、電池充電前要不要先放完電?
  答:鉛酸蓄電池不同于其它二次電池,它無(wú)記憶效應(yīng),所以,無(wú)論電池處于何種荷電狀態(tài),都可直接進(jìn)行充電,無(wú)須放電。
  4、電池是勤充電好還是放完電再充電好?
  答:由于放電越淺,其循環(huán)次數(shù)將大幅度增加。因此,按這一理論,勤充電對(duì)循環(huán)壽命是有益的,但就目前市場(chǎng)上大量流通使用的充電器來(lái)講,由于受價(jià)格因素及技術(shù)水平等影響,充電器存在故障率高,可靠性差,精度低等缺陷。因此,有時(shí)勤充電反而影響電池的使用壽命。將電池放空再充電,充電次數(shù)雖然減少,但放電時(shí)由于單體電池之間總會(huì)存在差異可能造成某些單格過(guò)放電,過(guò)放電池充電接受能力會(huì)大大降低,引起充電不足的故障,另外由于放完電再充電,充電器重負(fù)荷時(shí)間長(zhǎng),易損壞充電器。因此,綜合上述,我們認(rèn)為蓄 電池放出電量的 50-70% 時(shí)進(jìn)行一次充電是較合理的,對(duì)電池的使用有好處。
  5、過(guò)充電和欠充電有什么害處?
  答:過(guò)充電即蓄電池充電電流大于蓄電池可接受電流,多出部分即是過(guò)充電量,過(guò)充電主要是產(chǎn)生電解水的副反應(yīng),由于電池正極產(chǎn)生氧氣轉(zhuǎn)移到負(fù)極發(fā)生氧復(fù)合反應(yīng),會(huì)發(fā)生熱量,因此過(guò)充電量實(shí)際轉(zhuǎn)換成熱量使電池溫度升高,若不加以控制,會(huì)造成大量失水,嚴(yán)重者造成 “ 熱失控 ” 容量劇減,甚至變形等故障。欠充電通俗講就是未充飽電經(jīng)常處于充電不足的情況下,極極就會(huì)逐漸形成一種粗大堅(jiān)硬的硫酸鉛,它幾乎不溶解,即產(chǎn)生所謂的 “ 不可逆硫酸鹽化 ” ,使用普通的方法無(wú)法充進(jìn)電,因此容量會(huì)一次一次地快速衰減。
  6、過(guò)放電對(duì)電池有什么害處?
  電池在放電過(guò)程中正極活性物質(zhì),負(fù)極活性物質(zhì)均逐漸轉(zhuǎn)化成電阻很大 PBSO4 ,并消耗電解液中的硫酸,內(nèi)阻逐漸增大,因此過(guò)放電時(shí),特別是以較大電流過(guò)放電會(huì)發(fā)出大量熱量,并且電池的硫酸量很少,過(guò)放電時(shí)硫酸濃度減得很低, PBSO4 溶解度大幅度增加,因此容易在極板上形成一種粗大堅(jiān)硬的 PBSO4 晶體,即 “ 不可逆硫酸鹽化 ” 大大地減弱電池的充電接受能力,危害特別大。
  7、電動(dòng)車電池什么情況下需進(jìn)行維護(hù)充電,其充電參數(shù)怎樣,怎樣進(jìn)行維護(hù)充電?
  答:電動(dòng)車電池遇下列情況之一時(shí)需要進(jìn)行維護(hù)充電: 1 、電池容量衰減減速太快; 2 、出現(xiàn)落后電池; 3 、電池失液后,重新補(bǔ)液; 4 、電池長(zhǎng)時(shí)間放置后; 5 、電池出現(xiàn)嚴(yán)重過(guò)放電后; 6 、電池長(zhǎng)時(shí)間處于低溫環(huán)境工作等; 7 、充電參數(shù)不合理長(zhǎng)期欠充電;維護(hù)充電的充電參數(shù)怎樣定;一般采用恒壓限流充電或多階段恒流充電。充電前中期與車配充電器參數(shù)基本一致,只是充電后期將充電最高電壓提高到更高。即采用WD充電,進(jìn)行深度充電修復(fù)已落后電池。維護(hù)充電也叫均衡充電。
  8、電池初始容量大小與壽命有什么關(guān)系?
  答:電池容量受活性物質(zhì)和利用率影響。電動(dòng)助力車蓄電池外形尺寸一定,極板的質(zhì)量已被限制到一定的程度,只有提高活性物質(zhì)的利用率,才能提高容量。要提高電池容量,必然增加孔率,提高 PbO2 含量、硫酸比重,但是這些措施都會(huì)加速正極板的軟化,造成電池壽命加速衰減,充放電過(guò)程中活性物質(zhì)會(huì)產(chǎn)生膨脹、收縮 ( 特別是正極板 ) ,放電深度越深,活性物質(zhì)膨脹收縮量越大,更加速活性物質(zhì)軟化。因此,初始容量偏大時(shí)直接影響蓄電池充放電次數(shù)。當(dāng)然要滿足使用,要求初始容量不能太小,需要一種折中的選擇才能滿足需要,既保證延長(zhǎng)壽命,又確保容量滿足使用要求。
  9、電池電壓高容量就大嗎?
  答:電池電壓與容量是兩個(gè)概念,電壓與電極材料和電解液濃度相關(guān),電池的容量是活性物質(zhì)經(jīng)電化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流而釋放出來(lái)的,它與各活性物質(zhì)的量,反應(yīng)條件及利用率,連接等有關(guān),因此電壓高不能說(shuō)容量就高,電壓低也不一定容量就低。
  10、溫度對(duì)電池性能有什么影響?
  答:電池的充電、放電時(shí),在電池電極上發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),溫度越高,電池各活性物質(zhì)的活度增加,電解液粘度降低,電阻減小,因此電化學(xué)反應(yīng)容易進(jìn)行,反之則不容易進(jìn)行。放電時(shí)溫度越低,放出容量越低,在特別低的溫度下,放出容量將大幅度下降,溫度高則相反;充電時(shí)溫度越低,充電接受能力越差,要求充電電壓較高,才能充足電。反之溫度越高,充電接受能力越好,易造成過(guò)充電,因此要求降低充電電壓,才不至于造成過(guò)充電。此溫度的變化,直接影響電池充電和放電性能。
  11、電動(dòng)車電池循環(huán)次數(shù)是一定的嗎?
  答:循環(huán)次數(shù),根據(jù)放電深度不同而差別很大,放電深度越深,循環(huán)次數(shù)越小,放電深度越淺,循環(huán)次數(shù)越多,有時(shí)是呈指數(shù)變化,根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果放電深渡與循環(huán)次數(shù)聯(lián)系如下表:
  放電深度100% 70% 50% 20% 10% 循環(huán)次數(shù)350 次 550 次 1000 次 2800 次 7000 次

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