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電池知識

如何選購電動車電池?哪些做法會影響電動車電池壽命?

來源:未知    2019-03-06 10:43    點擊量:

選購方法

編輯
1、查看電動車電池產品標志是否齊全。包括制造廠名、產品規(guī)格型號、制造日期、商標;查看內外標志是否一致,尤其要檢查產品本體是否有醒目標識,生產日期。 [3] 
2、注意電動車電池的外觀。查看是否有變形、裂紋、劃痕及漏液痕跡。電池接線端子上應干凈,無銹蝕,標志應清晰。
3、關注電動車電池產品標注的額定容量。電池標注的額定容量越大,電池放電時間越長,最好不要購買無額定標注的電池,但要注意是否為電動車專用。
4、選購知名企業(yè)、大型企業(yè)的品牌電池。電池一般由專業(yè)電池生產廠提供,不同品牌、不同廠家生產的電池質量有優(yōu)劣之別,價格也有高低之分。知名、大型企業(yè)規(guī)模大,技術強,售后服務好,電池質量有保證。
5、選購與電池配套的、帶自動控制的智能型充電器。合適的充電器能自動調節(jié)充電大小和時間,有利于延長電池的使用壽命。
壽命原因
 
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,這一現象叫硫化,也就是常說的老化。這時電池容量會逐漸下降,直至無法使用。
 

工作環(huán)境因素

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,電動三輪摩托車的電池壽命更短,因為三輪摩托車的車身太重,工作電流達6A以上。
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。
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,就會硫化結成晶體。
 

生產方面因素

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。靠減薄極板厚度和隔板,增加極板數量來提高電池容量。
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叫做“密封反應效率”,這種現象叫做“氧循環(huán)”。這樣,電池的失水很少,實現了“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。
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。
大多數車的控制器都留了一個線損插頭,很多經銷商以去掉限速來招攬顧客。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,大多數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,而大多數車的說明書沒有給用戶以警示。多數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。
 

充電設備因素

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)生數次沒有及時充電的情況,電池的硫化就會積累。多數充電器制造商都說車廠因為價格因素不接受可以保證電池壽命的充電器。應該承認,這是大多數小企業(yè)是如此,但是,有發(fā)展的、規(guī)模性大企業(yè)確實出高價也買不到好的充電器。一些充電器制造商把某些功能夸大,成品的功效沒有其宣傳的那樣好。還有不少功能是屬于賣概念的功能,實效有限。
 

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”。
電動車電池如果使用得當,及時進行補水或添加小銅匠電池活化劑,可延長電池使用壽命至二年以上,反之,使用壽命大大減短。因此,消費者日常對電動車電池的保養(yǎng)是決定電動車電池壽命的關鍵所在。
 

存在問題

1、電池為什么在初次使用前要進行補充充電?
答:電池從出廠到使用,一般要經過1-2個月,甚至更長的時間,電池在存放期間由于電池內部的自放電等自發(fā)反應,消耗了一部分電量,達不到額定容量值,所以初次使用前,最好進行補充充電,以免顧客誤認為是容量不足。
2、電動車如果要存放較長時間應該怎樣對電池進行處理?
答:首先應將電池充足電存放,并且應該一個月內至少充一次電,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。
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,它無記憶效應,所以,無論電池處于何種荷電狀態(tài),都可直接進行充電,無須放電。
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)次數將大幅度增加。因此,按這一理論,勤充電對循環(huán)壽命是有益的,但就市場上大量流通使用的充電器來講,由于受價格因素及技術水平等影響,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,充電次數雖然減少,但放電時由于單體電池之間總會存在差異可能造成某些單格過放電,過放電池充電接受能力會大大降低,引起充電不足的故障,另外由于放完電再充電,充電器重負荷時間長,易損壞充電器。因此,綜合上述,我們認為蓄 電池放出電量的 50-70% 時進行一次充電是較合理的,對電池的使用有好處。
5、過充電和欠充電有什么害處?
答:過充電即蓄電池充電電流大于蓄電池可接受電流,多出部分即是過充電量,過充電主要是產生電解水的副反應,由于電池正極產生氧氣轉移到負極發(fā)生氧復合反應,會發(fā)生熱量,因此過充電量實際轉換成熱量使電池溫度升高,若不加以控制,會造成大量失水,嚴重者造成 “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常處于充電不足的情況下,就會逐漸形成一種粗大堅硬的硫酸鉛,它幾乎不溶解,即產生所謂的 “不可逆硫酸鹽化” ,使用普通的方法無法充進電,因此容量會一次一次地快速衰減。
6、過放電對電池有什么害處?
電池在放電過程中正極活性物質,負極活性物質均逐漸轉化成電阻很大PBSO4 ,并消耗電解液中的硫酸,內阻逐漸增大,因此過放電時,特別是以較大電流過放電會發(fā)出大量熱量,并且電池的硫酸量很少,過放電時硫酸濃度減得很低,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、電動車電池什么情況下需進行維護充電,其充電參數怎樣,怎樣進行維護充電?
答:電動車電池遇下列情況之一時需要進行維護充電:(1)電池容量衰減減速太快;(2)出現落后電池; (3)電池失液后,重新補液;(4)電池長時間放置后;(5)電池出現嚴重過放電后;(6)電池長時間處于低溫環(huán)境工作等;(7)充電參數不合理長期欠充電;維護充電的充電參數怎樣定;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,進行深度充電修復已落后電池。維護充電也叫均衡充電。
8、電池初始容量大小與壽命有什么關系?
答:電池容量受活性物質和利用率影響。電動助力車蓄電池外形尺寸一定,極板的質量已被限制到一定的程度,只有提高活性物質的利用率,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,但是這些措施都會加速正極板的軟化,造成電池壽命加速衰減,充放電過程中活性物質會產生膨脹、收縮( 特別是正極板) ,放電深度越深,活性物質膨脹收縮量越大,更加速活性物質軟化。因此,初始容量偏大時直接影響蓄電池充放電次數。當然要滿足使用,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概念,電壓與電極材料和電解液濃度相關,電池的容量是活性物質經電化學反應產生電流而釋放出來的,它與各活性物質的量,反應條件及利用率,連接等有關,因此電壓高不能說容量就高,電壓低也不一定容量就低,但在負載情況下電池電壓與電池容量成正比。
10、溫度對電池性能有什么影響?
答:電池的充電、放電時,在電池電極上發(fā)生電化學反應,溫度越高,電池各活性物質的活度增加,電解液粘度降低,電阻減小,因此電化學反應容易進行,反之則不容易進行。放電時溫度越低,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,易造成過充電,因此要求降低充電電壓,才不至于造成過充電。此溫度的變化,直接影響電池充電和放電性能。
11、電動車電池循環(huán)次數是一定的嗎?
答:循環(huán)次數,根據放電深度不同而差別很大,放電深度越深,循環(huán)次數越小,放電深度越淺,循環(huán)次數越多,有時是呈指數變化,根據試驗結果放電深渡與循環(huán)次數聯系如下表:
放電深度100% 70% 50% 20% 10% 循環(huán)次數350 次 550 次 1000 次 2800 次 7000 次
 
 

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