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程是電化學(xué)反應(yīng)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(jié)晶的物質(zhì)，當(dāng)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(tuán)，結(jié)成小晶體，這些小晶體再吸引周圍的硫酸鉛，就象滾雪球相同形成大的惰性結(jié)晶，結(jié)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，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。

 

 

 

2、電動自行車特殊工作環(huán)境的原因

 

 

 

只要是蓄電池，在使用的過程中都會硫化，但其它領(lǐng)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?yàn)殡妱幼孕熊嚨你U酸電池有著一個更容易硫化的工作環(huán)境。

 

 

 

①深度放電

 

 

 

用在汽車上的蓄電池只是在點(diǎn)火時單向放電，點(diǎn)火后發(fā)電機(jī)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(jīng)常會超過60%的深度放電，深放電時，硫酸鉛濃度新增，硫化就會相當(dāng)嚴(yán)重。

 

 

 

②大電流放電

 

 

 

電動汽車20公里巡航電流一般是4A，這個值已經(jīng)高于其它領(lǐng)域的電池工作電流，而超速超載的電動汽車的工作電流就更大。電池制造商都進(jìn)行過1C充電70%，2C放電60%的循環(huán)壽命試驗(yàn)。經(jīng)過這樣的壽命試驗(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)榇箅娏鞴ぷ餍略隽?0%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?yàn)槿喣ν熊嚨能嚿硖?，工作電流達(dá)6A以上。

 

 

 

③充放電頻率高

 

 

 

用在后備供電領(lǐng)域的電池，只有在停電時才會放電，假如一年停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，而電動汽車一年充放電循環(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(nèi)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(dāng)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，使電解液濃度新增，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假如超過半小時不充電還原為氧化鉛，就會硫化結(jié)成晶體。

 

 

 

3、蓄電池生產(chǎn)方面的原因

 

 

 

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新增極板數(shù)量。

 

 

 

把原設(shè)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，新增極板數(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，這樣可以供應(yīng)較大的電流，提升電池的初期容量。

 

 

 

③新增正極板活性物質(zhì)氧化鉛的用量和比例。

 

 

 

新增氧化鉛就新增了參與放電的電化學(xué)反應(yīng)物質(zhì)，也就新增了放電時間，新增了電池容量。

 

 

 

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，極板新增了，硫酸的容量就減少了，電池發(fā)熱導(dǎo)致大量失水，同時，電池的微短路和鉛枝搭橋的概率新增了。提高硫酸比重新增了電池的初期容量，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)極過渡。新增正極板活性物質(zhì)必然使得，負(fù)極過渡減少了，氧循環(huán)變差了，失水新增了，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(jié)果卻是犧牲電池的壽命。

 

 

 

還有就是極群組裝虛焊問題。容易出現(xiàn)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(diǎn)，一個電池有6個單格，就有90個焊點(diǎn)，一組電池由3個12V電池組成，就有270個焊點(diǎn)。假如一個焊點(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，造成整個電池都落后，電池就會形成嚴(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(yán)重，電池更容易硫化。

 

 

 

4、電動自行車生產(chǎn)方面的原因

 

 

 

大多數(shù)車的控制器都留了一個線損插頭，很多經(jīng)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(yán)重縮短電池壽命。

 

 

 

12V鉛酸電池的最低保護(hù)電壓為10.5V，假如是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，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(shí)，在電池電壓低于32V以后一直到27V，所新增的續(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(biāo)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(nèi)部都有可調(diào)的電位器，而這個可調(diào)的電位器的振動漂移是比較嚴(yán)重的。在價格競爭中，面對更重視車外表的用戶群，很少有產(chǎn)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。

 

 

 

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(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，還沒有充滿電，就靠提高浮充電壓來彌補(bǔ)。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(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。這樣做必然會導(dǎo)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(fù)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(yán)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，必須采用持續(xù)充放電，假如中途停止幾天充電，電池就會出現(xiàn)比較嚴(yán)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(nèi)發(fā)生數(shù)次沒有及時充電的情況，電池的硫化就會積累。多數(shù)充電器制造商都說車廠因?yàn)閮r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)小公司是如此，但是，有發(fā)展的、規(guī)模性大公司確實(shí)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(shí)效有限。