電動車電池保用兩年不是夢（二）

www.mydingqi.com 來源：中國電動車信息網　　　電動車商情網作者：俠名類別：電動車維修時間：2004-11-3

每次放電，或多或少的總要有一點點α－PbO2參與反應。所以，一個正常使用的電池，在不失水也不硫化，也沒有過放電的情況下，電池的壽命就取決于正極板軟化。第五就是電池均衡問題。電池不均衡主要有2中表現形式，其一是某單只電池容量低，其二是電池荷電容量低。第二種情況是說該電池的容量并不抵，但是該電池沒有充慢電。第一種情況是該電池放電的時候，提前反應電壓下降的快，充電的時候電壓上升也快。第二種情況是充電荷放電電池的電壓都低。其縮短電池壽命的原因如下： 1、充電時電壓高的電池會增加失水，電壓低的電池會欠充電； 2、放電的時候，電壓低的會出現過放電，形成電池正極板軟化。這樣，容量低的電池在每次放電的時候放電深度比其他電池深度深，所以正極板軟化的快。二充電電壓高的失水，充電電壓低的欠充電。如果一只電池荷電少，就存在充電少，放電深的問題。這樣該電池就會同時產生正極板軟化荷硫化的問題。產生電池不均衡的原因如下： 1、對串連電池組的組配不好，存在著容量差和開路電壓差，這是原始就有誤差的問題； 2、電池開閥壓有差別，失水不同，形成后天電池的容量差； 3、電池的自放電不同，逐步形成荷電容量的差異； 4、失水不同，形成電池實際的硫酸比重不同，形成開路電壓差； 5、電池壽命差，在后期反應一只電池容量下降，影響其他電池的正常狀態。要改進電池的不均衡問題，首先就要改善電池在制造期間的工藝一致性問題。這也是國內多數電池制造商的主要問題。例如，最好的電池制造商的板柵是采用壓鑄的，而國內相當多的電池制造商連鑄板機都沒有，還是手工澆鑄。第六是熱失控。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”。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，叫做負極過渡。電池在充入電量達到70％以后，電池的極化電壓相對比較高，充電的副反應開始逐步增加。電解水開始了。在充電的單格電壓達到2.35V以后，首先正極板析氧，在達到2.42V以后，負極板開始析氫。這時候充電的電能轉變為化學能減少，轉變為電解水的能量增加。充電過程的是否析氣取決于充電電壓，析氣量取決于達到析氣電壓以后的充電電流。所以，在充電過程中，充電電壓在進入恒壓以后，電壓開始接近于最高，充電電流也保持限流值。這時候析氣量最大。在進入恒壓以后，充電電流應該逐步下降，析氣量也應該逐步下降。充電本身是放熱反應，一般電池的熱設計是可以控制溫升的。在電池大量析氣以后，氧氣在負極板復合為水，發熱量遠遠大于充電時的發熱。密封電池希望負極板具有良好的氧循環能力，但是，氧循環也會產生發熱。所以，氧循環是一把雙刃劍，好處是減少了水損失，壞處是電池會發熱。如果電池發熱，在恒壓充電的條件下，氧循環電流也參與了充電電流，所以充電電流下降速率下降。而電池發熱，會引起充電電流下降速率降低，甚至會引起電流反升。而充電電流在電池發熱的作用下，一旦電流反升，又增加了發熱。這樣，充電電流一直會上升到限流值。電池發高熱，并且積累熱，一直到電池外殼發生熱軟化變形。而電池的熱變形時，內部氣壓高，所以呈現電池時鼓脹的。這就是電池熱失控而損壞電池。電池一旦出現嚴重鼓脹，漏酸和漏氣的問題也出現了，電池會出現急性失效。誘發電池鼓脹的原因有很多。如果充電電壓高，析氣量大，會產生熱失控。如果某一組電池或者某一個單格電池發生嚴重落后，而充電的恒壓值不變，其他的單格電池也會出現充電電壓相對過高，也會產生熱失控問題。第七是電池異常故障為了增加電池的容量，目前電動自行車電池的隔板相對比其他電池的隔板薄一些，負極板的硫酸鉛結晶長大，充電以后出現少量硫酸鉛遺留在隔板中，遺留在隔板中的硫酸鉛一旦被還原稱為鉛，積累多了，電池就會出現微短路。這種現象叫做“鉛枝搭橋”。產生這種微短路，輕的產生該單格電壓落后，嚴重的時候會出現單格短路。這種現象不僅僅出現在膠體電池中，在普通的AGM電池中也會出現。一旦出現電池的單格嚴重落后，電池還很容易出現熱失控現象。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個電池組成，就要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，形成整個電池都落后，電池就會形成嚴重的不均衡。就會使改組電池提前失效。如果虛焊率達到萬分之一，平均每37組電池就有一組電池存在這虛焊，這是絕對不能夠允許的。而鉛鈣合金的電池，在焊接的時候會析出鈣而掩蓋(Guy)虛焊問題，這樣，很多電池制造商寧愿還采用低銻合金的板柵而沒有采用簡單的鉛鈣合金。二、延長電池使用壽命的一些方法延長電池的使用壽命需要采用一系列整體的措施。首先是需要對車的處理。首先，整車行駛時的電流對電池壽命至關重要。如電摩的電池，放電電流經常接近1C，甚至超過1C，這樣的電池壽命難以達到很長。可能一些電池制造商都進行過1C充電70％，2C放電60％的循環壽命試驗。經過這樣的壽命試驗，電池壽命達到350次的電池很多，但是使用在電摩上的效果相差甚遠。其原因是多種多樣的，一個最關鍵的原因是，電摩每次放電的深度可能要超過60％；另外就是放電以后，并不能夠在30分鐘以內進行充電，電池存在這硫化。這就是電摩電池與試驗結果相差甚遠的主要原因。所謂簡易型的車的電池壽命相對來說比較長，其實就是車輪直徑大，車重輕，電池負擔輕。而一些車采用了無刷電機或者高速(High Speed)電機，其電流更小。這樣的車的20公里時速巡航時的電流也就是4A左右，這種車的壽命相對比較長。而一些車的車輪直徑小，電機效率沒有做上來，靠增加電流來保證車速，特別是一些輕摩化的車，車重增加到50kg以上，行駛的電流增加很大，在20公里巡航時的電流接近6A甚至更大。這樣影響的不僅僅時續行能力，而且在同樣續行要求下電池放電深度增加了50％，電池也是容易在深放電的條件下運行，電池壽命自然要短。所以車重對續行能力有影響，對電池壽命影響很大。另一個問題據說限速問題。大多數車的控制器都留了一個線損插頭，并且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出廠。這樣的車的電流也過大，導致電池壽命下降。一些車廠采用的控制器問題很多。就維修車來說，奇怪的是很多車的欠壓保護電壓都等于31.5V。這樣，每次車顯示欠壓的時候，電池已經過放電。其實，在電池電壓低于32V以后一直到27V，所增加的續行能力不到2公里，而對電池的損傷缺少非常大的，多數出現容量下降5％左右。只要出現這樣的情況10次，電池的容量多數都低于標準要求的70％標稱容量。另外，一些用戶發現電池在欠壓以后，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。另外，欠壓保護采取什么電壓為好？目前多數車采用的是32V±0.5V。應該看到，多數電池在放電到31.5V的時候，由于電池存在容量差，此時往往會有一個電池電壓低于10.5V，該電池處于過放電狀態。而其他電池還沒有達到11V。這時候，過放電的電池容量急劇下降，對電池的損傷影響的不僅僅是該單只電池，而且會影響整組電池的壽命。所以我建議：欠壓保護應該選32.5V±0.5V,這樣的電壓對續行能力僅僅少不到1公里，但是對電池的壽命的影響很好。目前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，幾乎沒有一個產品采用抗振動的精密多圈電位器，這樣的控制器發生振動后漂移也不奇怪。最近，看到一種全部采用SMD（貼片）元件的控制器，并且在出廠以前采用固定電阻來調試，并且采取環氧樹脂灌封的控制器，該控制器的可靠性非常高，可是價格沒有明顯的增加，這樣的控制器的結構可以保證不會出現任何漂移。所以采用這樣的結構，對延長電池壽命也非常有好處。網友可以參看日本的車，輪徑大，輕便，幾乎沒有一個多余的裝飾件。我最近刻意在JSX那里調查用戶需求，一些買第二臺車的用戶確實是在偏愛輕便型的車。可見隨著用戶的逐漸成熟，買笨拙車的用戶將會下降。其次是電池質量問題。就電池來說，業界公認壽命最長的是沈陽松下電池。松下電池的特點是什么？為什么都在中國大陸，其他企業無法完成這樣的電池，唯獨有松下電池獨步天下？我國目前的電池的結構，包括松下電池在內，基本上是適合淺循環的浮充電池發展而來的。其結構上沒有按照深循環的規律要求去改造。而淺循環電池的深循環壽命做到80次循環就綽綽有余了，而市場(Rialto)希望電動自行車的電池能夠做到800次深循環才好。可是目前電池的結構已經決定了，這個目標是難以達到的。為了適應深循環，國內對電池做了適應性的改動。這些改動是： 1、為了提高電池的容量，同時適合大電流放電，采用了增加極板的發生。例如，松下電池堅持采用11片極板，而國內多數企業采用15片極板，甚至有的企業采用17片極板。這樣，極板，隔板都減薄了。正極板的活性物質用量增加了，電池的初期容量上去了，大電流特性改善了，但是負極過渡減少了，氧循環變差了，失水增加了。 2、電解液的比重提高了，也有利于增加電池的初期容量，但是，硫化和正極板軟化多了，也影響電池的壽命。 3、隔板減薄了，硫酸的貯存減少了，失水導致電池失效的概率增加了，同時，電池的微短路和鉛枝搭橋的概率增加了。松下電池沒有完全按照這個方法改動，其硫酸比重依然是按照1.28來做的，其極板仍然采用11片（最近發展為13片），其固化溫度也沒有降低到50℃，正極板活性物質用量也沒有大幅度的增加。該電池的初期容量也僅僅是合格而已，不像國產其他電池那樣，做的比標稱值大10％～25％。在我測量的電池中，甚至有5A放電接近170分鐘的，這樣的電池的容量高達14Ah，比標稱值增加了40％，測量這個電池的密封反應效率不合格。也就是說，該電池失水會更加嚴重。而松下電池的初期容量按照電動自行車的行標來說在合格和不合格之間，新型電池也就是剛剛合格而已。但是壽命可以做到很長。