電動(dòng)車(chē)電瓶的壽命？

【專(zhuān)家解說(shuō)】：如何延長(zhǎng)電動(dòng)車(chē)鉛酸蓄電池壽命 一、令人頭痛的電動(dòng)車(chē)電池問(wèn)題 對(duì)于電動(dòng)自行車(chē)來(lái)說(shuō),發(fā)展勢(shì)頭異常迅猛。近幾年每年的實(shí)際產(chǎn)量都超過(guò)社會(huì)保有量,這是一個(gè)驚人的數(shù)據(jù),這表明著電動(dòng)車(chē)的產(chǎn)銷(xiāo)上正經(jīng)歷著最輝煌的歷史。身在這個(gè)紅紅火火的市場(chǎng),賺錢(qián)并不是太困難的事。但是,每個(gè)優(yōu)勢(shì)行業(yè)都有“軟肋”,如果要問(wèn)在這個(gè)行業(yè)中搏擊的老板級(jí)人物,什么是經(jīng)銷(xiāo)電動(dòng)車(chē)最頭痛的問(wèn)題,唯一的答案就是電池壽命短。 現(xiàn)在大部分廠家都承諾電池質(zhì)保一年,商家當(dāng)然就這么宣傳,可是半年后問(wèn)題出來(lái)了,大量的用戶(hù)回來(lái),他們不是來(lái)二次消費(fèi)的,也不是介紹朋友來(lái)購(gòu)車(chē)的,而是來(lái)更換電池。就算電池廠家履行保修承諾,用戶(hù)們也不會(huì)滿(mǎn)意,他們會(huì)認(rèn)為這是電動(dòng)車(chē)的質(zhì)量問(wèn)題,經(jīng)銷(xiāo)商花費(fèi)了大量的精力,還是不能避免被投訴。也許這個(gè)問(wèn)題出在電池制造商那里,可是電池制造商也有苦衷,電池的設(shè)計(jì)及循環(huán)放電試驗(yàn)都表明,電池的循環(huán)壽命的確是一年半甚至兩年,生產(chǎn)時(shí)也嚴(yán)格按照工藝流程控制質(zhì)量,可半年后很多電池就會(huì)老化。有的廠家開(kāi)始嘗試用壽命更長(zhǎng)的固體電池、鎳電池甚至鋰電池代替鉛電池,但高昂的成本在以上班族為主消費(fèi)群的市場(chǎng)面前失去了競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì),很多富有開(kāi)拓和進(jìn)取精神的廠商被無(wú)情地打敗。我們都知道,諸如電視、計(jì)算機(jī)等很多電子產(chǎn)品的壽命可長(zhǎng)達(dá)十年,但廠家也只提供一年的質(zhì)保,而電動(dòng)車(chē)電池最多就兩年的壽命,電池制造商們卻要硬撐著質(zhì)保一年,這是為掩飾電動(dòng)車(chē)電池壽命不理想這個(gè)無(wú)可奈何的現(xiàn)實(shí),同時(shí)為穩(wěn)定用戶(hù)的消費(fèi)信心。這個(gè)“硬著頭皮”質(zhì)保的方法短期內(nèi)還能抵擋片刻,時(shí)間長(zhǎng)了,問(wèn)題總會(huì)凸現(xiàn)出來(lái)。所以,這個(gè)行業(yè)里出現(xiàn)了很多游擊隊(duì)式的廠商,他們以半年為周期,不建立固定客戶(hù)群,以損害整個(gè)行業(yè)利益為代價(jià)而謀取著他們個(gè)人的利益。 那么如何提高電池的壽命,如何改進(jìn)電池的的使用環(huán)境等等問(wèn)題都是大家非常失望但又關(guān)心的問(wèn)題。為了弄清楚延長(zhǎng)電池壽命的途徑,首先就要弄清楚電池的失效機(jī)理,以便對(duì)癥下藥。 二、電動(dòng)車(chē)鉛蓄電池壽命短的原因 從1859年,法國(guó)人加斯東普蘭特發(fā)現(xiàn)了鉛酸充放電的現(xiàn)象后,鉛酸蓄電池一直是電池領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛的產(chǎn)品,如汽車(chē)、機(jī)車(chē)、輪船、飛機(jī)、后備供電設(shè)備上都有鉛酸蓄電池,但我們并有聽(tīng)到很多來(lái)自這些領(lǐng)域?qū)︺U酸蓄電池的不滿(mǎn),然而,為什么同樣的產(chǎn)品到了電動(dòng)自行車(chē)上卻是名符其實(shí)的“怨聲載道”。下面我們從幾個(gè)方面闡述產(chǎn)生這一問(wèn)題的原因。 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?chē)牧蛩徙U,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。當(dāng)硫酸鉛大量堆集時(shí)還會(huì)吸引鉛微粒形成鉛枝,正負(fù)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(jié)晶就會(huì)在這些縫隙內(nèi)堆積,并產(chǎn)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(fù)性物理?yè)p壞。所以,導(dǎo)致鉛酸蓄電池失效和損壞的主要機(jī)理就是電池本身無(wú)法避免的硫化。 2、電動(dòng)自行車(chē)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(chē)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(chē)的鉛酸電池有著一個(gè)更容易硫化的工作環(huán)境。 ①深度放電 用在汽車(chē)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(chē)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。 ②大電流放電 電動(dòng)車(chē)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(chē)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(chē)的電池壽命更短,因?yàn)槿喣ν熊?chē)的車(chē)身太重,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(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(chē)一年充放電循環(huán)300次以上很常見(jiàn)。 ④短時(shí)充電 由于電動(dòng)自行車(chē)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(~),當(dāng)充電電壓超過(guò)單節(jié)電池的析氧電壓()或析氫電壓()時(shí),電池就會(huì)因過(guò)度析氧而開(kāi)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(shí)充電 作為交通工具,電動(dòng)自行車(chē)的充電及放電被完全分離開(kāi)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(chē)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： ①增加極板數(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。 ②提高電池的硫酸比重。 ~,～,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(mǎn)足了電動(dòng)自行車(chē)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(chēng)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(chē)生產(chǎn)方面的原因 大多數(shù)車(chē)的控制器都留了一個(gè)線(xiàn)損插頭,很多經(jīng)銷(xiāo)商以去掉限速來(lái)招攬顧客。一些車(chē)廠干脆就去掉限速器出廠,既可以吸引看重車(chē)速的客戶(hù),也能降低成本,這樣的車(chē)在高速行駛時(shí)電流非常大,會(huì)嚴(yán)重縮短電池壽命。 ,如果是36V電池組,,。表面上看這是正確的,但是,,由于電池存在容量差,,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(chēng)容量的70%。另外,一些用戶(hù)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(chē)的說(shuō)明書(shū)沒(méi)有給用戶(hù)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(chē)外表的用戶(hù)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(huà)就是：電池不是用壞的,是充壞的。為了滿(mǎn)足電動(dòng)自行車(chē)電池的短時(shí)高容量充電,在三段式恒壓限流充電中,～。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(mǎn)電以后,還沒(méi)有充滿(mǎn)電,就靠提高浮充電壓來(lái)彌補(bǔ)。這樣,,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,,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(lèi)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(hù)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?xún)?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(chē)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(mǎi)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(mài)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(kāi)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(xiàn)上充電,到用戶(hù)購(gòu)車(chē)后配車(chē)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(hù)剛買(mǎi)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(hù),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(xiāo)商已經(jīng)感覺(jué)到廠家提供的電池明顯“一代不如一代”。 三、如何解決電池的硫化 要減小電池的硫化,延長(zhǎng)電池的使用壽命,首先就要改善電動(dòng)自行車(chē)的工作環(huán)境。減小車(chē)身自重,去掉不必要的裝飾件,適當(dāng)限速,不搭載重物,長(zhǎng)時(shí)間不使用電動(dòng)自行車(chē)時(shí)要做補(bǔ)充充電,最好每次放電后都能及時(shí)充電,做好欠壓保護(hù),嚴(yán)防電池過(guò)放電,～22V,±,對(duì)于標(biāo)稱(chēng)48V的應(yīng)該設(shè)在44V～45V。這樣的電壓對(duì)續(xù)行能力僅僅減少不到2公里,但是可以有效延長(zhǎng)電池的使用壽命。每三個(gè)月定期到專(zhuān)業(yè)維修點(diǎn)檢修電池,及時(shí)補(bǔ)水。這些方法簡(jiǎn)單易行,經(jīng)濟(jì)成本很低,但要嚴(yán)格遵守卻有一定難度。所以,可以使用專(zhuān)門(mén)的設(shè)備進(jìn)行除硫維護(hù),這些方法有： 臺(tái)式快速除硫設(shè)備的工作原理是高電壓大電流脈沖充電,通過(guò)負(fù)阻擊穿消除硫化。這種方法速度快,見(jiàn)效快,可以獲得暫時(shí)的消除硫化的效果,但是,高電壓大電流能擊除硫也能除活性物質(zhì),在消除硫化中帶來(lái)嚴(yán)重失水和正極板軟化的問(wèn)題,對(duì)電池產(chǎn)生致命的損傷,經(jīng)過(guò)這類(lèi)設(shè)備除硫兩次后的電池基本都會(huì)報(bào)廢。