如何延長鉛酸蓄電池壽命
2017-5-16 20:55:24??????點(diǎn)擊：
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。身在這個紅紅火火的市場，賺錢并不是太困難的事。但是，每個優(yōu)勢行業(yè)都有“軟肋”，如果要問在這個行業(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無可奈何的現(xiàn)實(shí)，同時為穩(wěn)定用戶的消費(fèi)信心。這個“硬著頭皮”質(zhì)保的方法短期內(nèi)還能抵擋片刻，時間長了，問題總會凸現(xiàn)出來。所以，這個行業(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，以損害整個行業(yè)利益為代價而謀取著他們個人的利益。
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，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，就象滾雪球一樣形成大的惰性結(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。當(dāng)硫酸鉛大量堆集時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?，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，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，使電解液濃度增加，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如果超過半小時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，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)。如果一個焊點(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，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，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。
6、其它原因
不少電池在單體測試中，可以獲得比較好的結(jié)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(kuò)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(chǎn)線上充電，到用戶購車后配車使用這段時間要經(jīng)過很多環(huán)節(jié)，間隔時間甚至?xí)L達(dá)數(shù)月，在這期間，由于沒對電池進(jìn)行補(bǔ)充電，自放電產(chǎn)生的硫酸鉛大量堆積結(jié)晶，用戶剛買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，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(jìn)行充放電檢驗(yàn)，在檢驗(yàn)中往往會發(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(bǔ)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(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)銷商已經(jīng)感覺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，延長電池的使用壽命，首先就要改善電動自行車的工作環(huán)境。減小車身自重，去掉不必要的裝飾件，適當(dāng)限速，不搭載重物，長時間不使用電動自行車時要做補(bǔ)充充電，最好每次放電后都能及時充電，做好欠壓保護(hù)，嚴(yán)防電池過放電，對于標(biāo)稱24V的欠壓保護(hù)應(yīng)該設(shè)在21.5V～22V，對于標(biāo)稱36V的欠壓保護(hù)應(yīng)該選32.5V±0.5V，對于標(biāo)稱48V的應(yīng)該設(shè)在44V～45V。這樣的電壓對續(xù)行能力僅僅減少不到2公里，但是可以有效延長電池的使用壽命。每三個月定期到專業(yè)維修點(diǎn)檢修電池，及時補(bǔ)水。這些方法簡單易行，經(jīng)濟(jì)成本很低，但要嚴(yán)格遵守卻有一定難度。所以，可以使用專門的設(shè)備進(jìn)行除硫維護(hù)，這些方法有：
1.使用臺式快速除硫設(shè)備
臺式快速除硫設(shè)備的工作原理是高電壓大電流脈沖充電，通過負(fù)阻擊穿消除硫化。這種方法速度快，見效快，可以獲得暫時的消除硫化的效果，但是，高電壓大電流能擊除硫也能除活性物質(zhì),在消除硫化中帶來嚴(yán)重失水和正極板軟化的問題，對電池產(chǎn)生致命的損傷，經(jīng)過這類設(shè)備除硫兩次后的電池基本都會報(bào)廢。另外，目前的專業(yè)維修點(diǎn)進(jìn)行一次除硫收費(fèi)基本在60~80元之間，最多能延長電池壽命半年，并沒有為用戶來顯著的經(jīng)濟(jì)利益。目前,市場上的專業(yè)電池維護(hù)店主都已經(jīng)明白了這種方法的危害.于是,又出現(xiàn)了脈沖放電除硫的設(shè)備,其實(shí),根本原理并沒有變,只是從恒高壓恒大電流變成了瞬時峰值高壓,還是會損傷極板活性物質(zhì),用過這類產(chǎn)品的朋友應(yīng)該很清楚這點(diǎn).
2.選擇可除硫充電器
目前可除硫充電器有三種工作原理，一種是類同于臺式快速除硫設(shè)備的工作原理，采用高電壓大電流脈沖充電，通過負(fù)阻擊穿除硫，上面已經(jīng)說明了這種方法對電池壽命會構(gòu)成致命傷害，已被市場否定。第二種是采用快速的脈沖前沿的充放電脈沖，利用瞬間峰值，在充電過程中干擾電池的硫化。另一種是周期性的采用10％～20％的過充電的方法，還原電池的硫酸鉛結(jié)晶。這兩種充電器都可以在充電時除硫，但會造成欠充或過充，也忽略了電池放電過程才是最主要的硫化過程這一事實(shí)，所以，效果并不理想，大部分用戶在具備電動車配備的充電器后會放棄這種重復(fù)投資的除硫方式。
3.使用在線式鉛酸蓄電池延生器
在線式鉛酸蓄電池延生器與電池并聯(lián)，可二十四小時阻止及消除硫化。這種方法修復(fù)比較慢，修復(fù)時間比較長，往往在120小時以上，但無論是充電還放電過程都能阻止和消除硫化，修復(fù)效果很好。因?yàn)椴捎玫碗妷旱碗娏?，延生器不會對電池極板產(chǎn)生強(qiáng)大沖擊而導(dǎo)致失水和軟化，這是一種用戶一次投入就可以持之以恒的維護(hù)方式，特別是對于質(zhì)量較好的新電池，可延長電池壽命2~5倍，而且一次投入，可伴隨電動自動車，下一次更換電池，延生器還可以繼續(xù)使用，能為用戶節(jié)約大量的經(jīng)濟(jì)成本。如果用戶一年更換一次電池，一組電池280元，用戶10年就要花費(fèi)2800元在電池的更換上，就保守的計(jì)算，如果使用延生器延長電池壽命兩倍，10年也可節(jié)約近一半的電池費(fèi)用。
采取這個方法的意義很大。首先是給用戶帶來了實(shí)實(shí)在在的經(jīng)濟(jì)效益，減少了用戶的麻煩。其次是提高了車廠的聲譽(yù)，為拓展生產(chǎn)提供了條件。第三，為電動車經(jīng)銷商解決了電池質(zhì)保的難甚，減少投訴，提高信譽(yù)度，增加了利潤點(diǎn)，同時，在店面銷售上也增加了促成交易的銷售方案。第四，可以大大減少電池制造商的理索賠費(fèi)用。第五，改善電動自行車的形象，拓展電動自行車整體市場的發(fā)展。第六，提高電池的利用率，有利于環(huán)保。
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