電動車電池的壽命

【專家解說】：一般是一年 如何延長電動車鉛酸蓄電池壽命? 一、令人頭痛的電動車電池問題 對于電動自行車來說，發(fā)展勢頭異常迅猛。近幾年每年的實(shí)際產(chǎn)量都超過社會保有量，這是一個(gè)驚人的數(shù)據(jù)，這表明著電動車的產(chǎn)銷上正經(jīng)歷著最輝煌的歷史。身在這個(gè)紅紅火火的市場，賺錢并不是太困難的事。但是，每個(gè)優(yōu)勢行業(yè)都有“軟肋”，如果要問在這個(gè)行業(yè)中搏擊的老板級人物，什么是經(jīng)銷電動車最頭痛的問題，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，可是半年后問題出來了，大量的用戶回來，他們不是來二次消費(fèi)的，也不是介紹朋友來購車的，而是來更換電池。就算電池廠家履行保修承諾，用戶們也不會滿意，他們會認(rèn)為這是電動車的質(zhì)量問題，經(jīng)銷商花費(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老化。有的廠家開始嘗試用壽命更長的固體電池、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)群的市場面前失去了競爭優(yōu)勢，很多富有開拓和進(jìn)取精神的廠商被無情地打敗。我們都知道，諸如電視、計(jì)算機(jī)等很多電子產(chǎn)品的壽命可長達(dá)十年，但廠家也只提供一年的質(zhì)保，而電動車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，這是為掩飾電動車電池壽命不理想這個(gè)無可奈何的現(xiàn)實(shí)，同時(shí)為穩(wěn)定用戶的消費(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)間長了，問題總會凸現(xiàn)出來。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)境等等問題都是大家非常失望但又關(guān)心的問題。為了弄清楚延長電池壽命的途徑，首先就要弄清楚電池的失效機(jī)理，以便對癥下藥。 二、電動車鉛蓄電池壽命短的原因 從1859年，法國人加斯東普蘭特發(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、機(jī)車、輪船、飛機(jī)、后備供電設(shè)備上都有鉛酸蓄電池，但我們并有聽到很多來自這些領(lǐng)域?qū)︺U酸蓄電池的不滿，然而，為什么同樣的產(chǎn)品到了電動自行車上卻是名符其實(shí)的“怨聲載道”。下面我們從幾個(gè)方面闡述產(chǎn)生這一問題的原因。 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(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高或靜態(tài)閑置時(shí)間過長時(shí)，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(shí)電池容量會逐漸下降，直至無法使用。當(dāng)硫酸鉛大量堆集時(shí)還會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)性物理損壞。所以，導(dǎo)致鉛酸蓄電池失效和損壞的主要機(jī)理就是電池本身無法避免的硫化。 2、電動自行車特殊工作環(huán)境的原因 只要是鉛蓄電池，在使用的過程中都會硫化，但其它領(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(gè)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(diǎn)火時(shí)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(shí)不可能充電，經(jīng)常會超過60%的深度放電，深放電時(shí)，硫酸鉛濃度增加，硫化就會相當(dāng)嚴(yán)重。 ②大電流放電 電動車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)榇箅娏鞴ぷ髟黾恿?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兀ぷ麟娏鬟_(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，而電動車一年充放電循環(huán)300次以上很常見。 ④短時(shí)充電 由于電動自行車是交通工具，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(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(shí)，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(shí)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(shí)充電，而放電后形成的大量硫酸鉛如果超過半小時(shí)不充電還原為氧化鉛，就會硫化結(jié)成晶體。 3、鉛蓄電池生產(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(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(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(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，又稱為負(fù)極過渡。增加正極板活性物質(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(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(shí)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(gè)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(shí)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，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(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(shí)，由于電池存在容量差，肯定就會有一個(gè)電池電壓低于10.5V，該電池就處于過放電狀態(tài)。這時(shí)候，過放電的電池容量急劇下降，這時(shí)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(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(gè)可調(diào)的電位器的振動漂移是比較嚴(yán)重的。在價(jià)格競爭中，面對更注重車外表的用戶群，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(shí)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(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(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，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(shí)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(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，必須采用連續(xù)充放電，如果中途停止幾天充電，電池就會產(chǎn)生比較嚴(yán)重的硫化而?E