導制鉛酸電池壽命短的原因：

第一個原因：電池本身引起的

為什么這么說呢！在前一期里我們知道了鉛酸電池的工作原理，鉛酸蓄電池充放電的過程是電化學反應的過程，充電時，硫酸鉛形成氧化鉛，放電時氧化鉛又還原為硫酸鉛。而硫酸鉛是一種非常容易結晶的物質，當電池中電解溶液的硫酸鉛濃度過高或靜態(tài)閑置時間過長時，就會“抱成”團，結成小晶體，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晶，結晶后的硫酸鉛充電時不但不能再還原成氧化鉛，還會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。這時電池容量會逐漸下降，直至無法使用。當硫酸鉛大量堆集時還會吸引鉛微粒形成鉛枝，正負極板間的鉛枝搭橋就造成電池短路。如果極板表面或密封塑殼有縫隙，硫酸鉛結晶就會在這些縫隙內堆積，并產生膨脹張力，最終使極板斷裂脫落或外殼破裂，造成電池不可修復性物理損壞。所以，導致鉛酸蓄電池失效和損壞的主要機理就是電池本身無法避免硫化。

第二個原因：電池生產的原因

針對電動自行車用鉛酸蓄電池的特殊性，各個電池制造商采取了多種方法。最典型的方法如下：
①增加極板數(shù)量。
把原設計的單格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)量來提高電池容量。
②提高電池的硫酸比重。
原來浮充電池的硫酸比重一般都在1.21~1.28之間，而電動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反應物質，也就增加了放電時間，增加了電池容量。
通過這些措施，電池的初期容量滿足了電動自行車的容量要求，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)熱導致大量失水，同時，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，氧氣直接到負極板，被負極板吸收而還原為水，考核電池這個技術指標的參數(shù)叫做“密封反應效率”，這種現(xiàn)象叫做“氧循環(huán)”。這樣，電池的失水很少，實現(xiàn)了“免維護”，就是免加水。為此，都要求負極板容量做的比正極板容量大一些，又稱為負極過渡。增加正極板活性物質必然使得，負極過渡減少了，氧循環(huán)變差了，失水增加了，又會造成硫化。這些措施雖然提升了電池的初期容量，但是卻會造成失水和硫化，而失水和硫化又會相互促成，最終結果卻是犧牲電池的壽命。
④還有就是極群組裝虛焊問題。容易產生虛焊的地方是極板。而每個電池的單格有15片極板，就是15個焊點，一個電池有6個單格，就有90個焊點，一組電池由3個12V電池組成，就有270個焊點。如果一個焊點存在虛焊，該單格容量就下降，進而該單格形成電池落后，造成整個電池都落后，電池就會形成嚴重的不均衡，使這組電池提前失效。就算虛焊控制在萬分之一，平均每37組電池就會有一組電池存在虛焊，這是絕對不能夠允許的。而鉛鈣合金板柵的電池，在焊接的時候會析出鈣而掩蓋虛焊問題，這樣，很多電池制造商寧愿采用低銻合金的板柵而沒有采用鉛鈣合金。而低銻合金的板柵析氧析氫電壓更低，電池出氣量大，失水相對嚴重，電池更容易硫化。

從以上我們可以看出：為什么電池有好有壞，有的廠家生長的電池相同使用條件下壽命會更長。

第三個原因：電動車使用環(huán)境本身引起的原因

只要是鉛蓄電池，在使用的過程中都會硫化，但其它領域的鉛酸電池卻比電動自行車上使用的鉛酸電池有著更長的壽命，這是因為電動自行車的鉛酸電池有著一個更容易硫化的工作環(huán)境。
①深度放電
用在汽車上的鉛蓄電池只是在點火時單向放電，點火后發(fā)電機會對電池自動充電，不造成電池深度放電。而電動自行車在騎行時不可能充電，經常會超過60%的深度放電，深放電時，硫酸鉛濃度增加，硫化就會相當嚴重。
②大電流放電
電動車20公里巡航電流一般是4A，這個值已經高于其它領域的電池工作電流，而超速超載的電動車的工作電流就更大。電池制造商都進行過1C充電70％，2C放電60％的循環(huán)壽命試驗。經過這樣的壽命試驗，可達到充放電循環(huán)350次壽命的電池很多，但是實際在用的效果就相差甚遠了。這是因為大電流工作增加了50%的放電深度，電池會加速硫化。所以，電動摩托車的電池壽命更短，因為電動摩托車的車身太重，電機功率大，在巡航時工作電流達8A以上。有的甚到達到10A.
③充放電頻率高
用在后備供電領域的電池，只有在停電時才會放電，如果一年停8次電，要達到10年的壽命，只用做到80次循環(huán)充電壽命，而電動車一年充放電循環(huán)300次以上很常見。甚到有的人可能一天充好幾次 ，充的時間很短，沒有充飽就使用了。
④短時充電
由于電動自行車是交通工具，可充電的時間不多，要在8小時內完成36伏或48伏的20安時充電，這就必須提高充電電壓（一般為單節(jié)2.7~2.9伏），當充電電壓超過單節(jié)電池的析氧電壓（2.35伏）或析氫電壓（2.42伏）時，電池就會因過度析氧而開閥排氣，造成失水，使電解液濃度增加，電池的硫化現(xiàn)象加重。。
⑤放電后不能及時充電
作為交通工具，電動自行車的充電及放電被完全分離開來，放電后很難有條件及時充電，而放電后形成的大量硫酸鉛如果超過半小時不充電還原為氧化鉛，就會硫化結晶。

第四個原因：電動自行車生產方面的原因

大多數(shù)車的控制器都留了一個限速插頭，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電流非常大，會嚴重縮短電池壽命。
12V鉛酸電池的最低保護電壓為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電壓也都是31.5V。表面上看這是正確的，但是，實際當36V電池組只剩下31.5V電壓時，由于電池存在容量差，肯定就會有一個電池電壓低于10.5V，該電池就處于過放電狀態(tài)。這時候，過放電的電池容量急劇下降，這時對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，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，電池的容量就會低于標稱容量的70%。另外，一些用戶發(fā)現(xiàn)電池在欠壓以后，過10分鐘，電池又不欠壓了，就又采取給電行駛，這對電池破壞更大，而大多數(shù)車的說明書沒有給用戶以警示。目前多數(shù)控制器內部都有可調的電位器，而這個可調的電位器的振動漂移是比較嚴重的。在價格競爭中，面對更注重車外表的用戶群，很少有產品采用抗振動的精密多圈電位器，這樣的控制器發(fā)生振動后漂移也不奇怪。

第五個原因：充電設備的原因

業(yè)界廣為流傳的一句話就是：電池不是用壞的，而是充壞的。為了滿足電動自行車電池的短時高容量充電，在三段式恒壓限流充電中，不得不通過提高恒壓值到2.47V～2.49V。這樣，大大超過電池正極板析氧電壓和負極板析氫電壓。一些充電器制造商的產品為了降低充電時間的指示，提高了恒壓轉浮充的電流，而使得充電指示充滿電以后，還沒有充滿電，就靠提高浮充電壓來彌補。這樣，很多充電器的浮充電壓超過單格電壓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，保證了充電時間，但是犧牲的是失水和硫化。恒壓值低了，充電時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，提高密封反應效率的基礎上，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。這樣做必然會導致充電時間的延長，這就必須在大電流充電（限流充電）的狀態(tài)下，加入去極化的負脈沖，改善電池的充電接受能力，在大電流充電的時候多充入一些電量，縮短充電時間。70％的2C電流充電，是電池在充電接受能力比較大的時候，對電池采用大電流充電，對電池的損傷比較小。電池基本上沒有高于嚴重析氫電壓。一旦高于析氫電壓，電池也會快速的失水。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，電池就會產生比較嚴重的硫化而提前失效。而用戶使用電池，是無法保證每次使用以后，都能夠及時充電的，一年以內發(fā)生數(shù)次沒有及時充電的情況，電池的硫化就會積累。一些充電器制造商把某些功能夸大，成品的功效其實沒有其宣傳的那樣好。

其它原因

不少電池在單體測試中，可以獲得比較好的結果，但是，對于串連電池組來說，由于容量、開路電壓、荷電狀態(tài)、硫化程度各不相同，這個差異會在串連電池組被擴大，狀態(tài)差的單體會影響整組電池，其壽命明顯下降。
從電池在生產線上充電，到用戶購車后配車使用這段時間要經過很多環(huán)節(jié)，間隔時間甚至會長達數(shù)月，在這期間，由于沒對電池進行補充電，自放電產生的硫酸鉛大量堆積結晶，用戶剛買到的新電池可能是已經老化甚至報費的電池。
電池廠家在執(zhí)行質保時，對回收電池并不是完全的淘汰。電池返退以后，電池制造商重新進行充放電檢驗，在檢驗中往往會發(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。不少電池制造商對返退電池采取配組、補水、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，降低報廢率，減少電池制造商的部分理索賠的損失，所以，很多經銷商已經感覺到廠家提供的電池明顯“一代不如一代”。

如何使電動車電池壽命更長（原理篇）

(2011-08-15 20:23:48)

對于騎行電動車的朋友，特別像配置大功率電機的朋友，一般半年到一年左右就要更換電池，如何讓電池的使用壽命延長以延長更換電池的周期是每個購車的朋友都十分關心的問題。

在這一期里我們先介紹一下鉛酸電池的工作原理。

首先看下它們的反應方程式：

鉛酸電池它是以海綿狀的鉛作為負極，二氧化鉛作為正極，我們把這二種物質稱為活性物質，用硫酸水溶液作為電解液，它們共同參與了化學反應。從上述反應原理可以看到，在放電時，正負極材料都與電解液中的硫酸反應生成硫酸鉛。在正常情況下，所生成的硫酸鉛結構疏松，并且其晶體非常細小，電化學活性很高。在充電時這種活性很高的硫酸鉛可以在電流作用下重新生成正極的二氧化鉛和負極的海綿狀鉛。通過這種穩(wěn)定的可逆過程，電池實現(xiàn)了儲存電能和釋放電能的作用。

幾種蓄電池硫化消除方法

(2011-08-15 19:55:10)

1）水療法 
　　對已硫化電池，可以先將電池放電，倒出原電解液并注入密度在1.10g/cm3以下較稀電解液，即向電池中加水稀釋電解液，以提高硫酸鉛的溶解度。采用20h率以下的電流，在液溫不超過20℃～40℃的范圍內較長時間充電，最后在充足電情況下用稍高電解液調整電池內電解液密度至標準溶液濃度，一般硫化現(xiàn)象可解除，容量恢復至80%以上可認為修復成功。 
　　此法機理，用降低酸液密度提高硫酸鹽的溶度積，采取小電流長時間充電以降低歐姆極化延緩水分解電壓的提早出現(xiàn)，最終使硫化現(xiàn)象在溶解和轉化為活性物質中逐漸減輕或消除。 
　　此法特點對于加水蓄電池比較適用，對于硫化嚴重現(xiàn)象亦可反復處理，無須投資設備即可自行修復，缺點是過程太繁瑣對密封電池不太使用。 
2）淺循環(huán)大電流充電法 
　　對已硫化電池，采用大電流5h率以內電流，對電池充電至稍過充狀態(tài)控制液溫不超過40度為宜，然后放電30%，如此反復數(shù)次可減輕和消除硫化現(xiàn)象。 
　　此法機理，用過充電析出氣體對極板表面輕微硫化鹽沖刷，使其脫附溶解并轉化為活性物質。 
　　此法特點，對于輕微硫化可明顯修復。但對老電池不適用，因為在析出氣體沖刷硫酸鹽的同時也對正極板的活性物產生強烈沖刷，使活性物質變軟甚至脫落。 
3）化學修復法 
　　對已硫化電池，倒掉原電解液，加入純水與硫酸鈉、硫酸鉀、酒石酸等物質混合液，采取正常充放電幾次，然后倒出純水加入稍高密度酸液調整電池內酸液至標準液濃度，容量恢復至80%以上可認為修復成功。 
　　此法機理，加入的這些硫酸鹽配位摻雜劑，可與很多金屬離子，包括硫化鹽形成配位化合物。形成的化合物在酸性介質中是不穩(wěn)定的，不導電的硫化層將逐步溶解返回到溶液中，使極板硫化脫附溶解。 
　　此法特點，修復效率和功效高于前兩種修復方法，缺點太繁瑣。 
4）脈沖修復 
　　對于硫化電池，可用一些專用的脈沖修復儀對電池充放電數(shù)次來消除硫化。 
　　此法機理，從固體物理上來講，任何絕緣層在足夠高的電壓下都可以擊穿。一旦絕緣層被擊穿，就會由絕緣狀態(tài)轉變?yōu)閷щ姞顟B(tài)。如果對電導差阻值大的硫酸鹽層施加瞬間的高電壓，就可以擊穿大的硫酸鉛結晶。如果這個高電壓足夠短，并且進行限流，在打穿硫化層的情形下，控制充電電流適當，就不會引起電池析氣。電池析氣量取決于電池的端電壓以及充電電流的大小，如果脈沖寬度足夠短，占空比夠大，就可以在保證擊穿粗大硫酸鉛結晶的條件下，同時發(fā)生的微充電來不及形成析氣，如果含有負脈沖去極化，就更能保證在擊穿硫酸鹽層時極板的氣體析出，這樣就實現(xiàn)了脈沖消除硫化。 

　　從原子物理學來說，硫離子具有5個不同的能級狀態(tài)，處于亞穩(wěn)定能級狀態(tài)的離子趨向于遷落到穩(wěn)定的共價健能級存在。在穩(wěn)定的共價鍵能級狀態(tài)，硫以包含8個原子的環(huán)形分子形式存在，這8個原子的環(huán)形分子模式是一種穩(wěn)定的組合，難以躍變和被打碎，電池的硫化現(xiàn)象就是這種穩(wěn)定的能級。要打碎這些硫化層的結構，就要給環(huán)形分子提供一定的能量，促使外層原子加帶的電子被激活到下一個高能帶，使原子之間解除束縛。每一個特定的能級都有唯一的諧振頻率，諧振頻率以外的能量過高會使躍遷的原子處于不穩(wěn)定狀態(tài)，過低能量不足以使原子脫離原子團的束縛，這樣脈沖修復儀在頻率多次變換中只要有一次與硫化原子產生諧振，就能使硫化原子轉化為溶解于電解液的自由離子，重新參與電化學反應，在特定條件下轉換回活性物質。 
　　此法特點，效果好操作方便。但需要有專用的脈沖充電器，個人用戶都不具備，需要購買。市場上的脈沖修復充電器參差不齊，很多脈沖充電器甚至是專用修復儀的脈寬比、占空比、負脈沖設計得并不合理不能起到去硫化的作用 
　　大容量鉛酸蓄電池（以下簡稱“電池”）是基站電源的保障。在國內出現(xiàn)“電荒”的時候，后備電源的可靠性顯得格外重要。在長三角和珠三角地區(qū)，每周內停三供四的時間很多，甚至出現(xiàn)聽四供三更加嚴重的局面。多數(shù)處于野外的基站，其供電是難以保證都是采用一、二類電源的，這樣，電池的可靠性問題尤其嚴重。 
　　雖然目前的科學技術飛速發(fā)展，近年鉛酸蓄電池的發(fā)展也比較快，基本上以大型閥控密封式鉛酸蓄電池代替了防算酸隔爆型電池。就是大型閥控密封式鉛酸蓄電池近些年也在發(fā)展。但是大容量的固定電池還是以鉛酸蓄電池為唯一的選擇。如何延長鉛酸蓄電池的正常使用壽命，一直是業(yè)內人士探討的主要問題。