如何使電動(dòng)車電池壽命更長（原因篇）

在前一期里，我們介紹了鉛酸電池的工作原理，那么在這一期里我將介紹一下，導(dǎo)制鉛酸電池壽命短的原因：

第一個(gè)原因：電池本身引起的

為什么這么說呢！在前一期里我們知道了鉛酸電池的工作原理，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(huì)“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(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。這時(shí)電池容量會(huì)逐漸下降，直至無法使用。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硫化。

第二個(gè)原因：電池生產(chǎn)的原因

針對(duì)電動(dòng)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。靠減薄極板厚度和隔板，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(dòng)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(dòng)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(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。

④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(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(duì)嚴(yán)重，電池更容易硫化。

從以上我們可以看出：為什么電池有好有壞，有的廠家生長的電池相同使用條件下壽命會(huì)更長。

第三個(gè)原因：電動(dòng)車使用環(huán)境本身引起的原因

只要是鉛蓄電池，在使用的過程中都會(huì)硫化，但其它領(lǐng)域的鉛酸電池卻比電動(dòng)自行車上使用的鉛酸電池有著更長的壽命，這是因?yàn)殡妱?dòng)自行車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)自行車在騎行時(shí)不可能充電，經(jīng)常會(huì)超過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(huì)加速硫化。所以，電動(dòng)摩托車的電池壽命更短，因?yàn)殡妱?dòng)摩托車的車身太重，電機(jī)功率大，在巡航時(shí)工作電流達(dá)8A以上。有的甚到達(dá)到10A.

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)車一年充放電循環(huán)300次以上很常見。甚到有的人可能一天充好幾次，充的時(shí)間很短，沒有充飽就使用了。

④短時(shí)充電

由于電動(dòng)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(huì)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(dòng)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(huì)硫化結(jié)晶。

第四個(gè)原因：電動(dòng)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)限速插頭，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(huì)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(huì)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(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(duì)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(dòng)漂移是比較嚴(yán)重的。在價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)中，面對(duì)更注重車外表的用戶群，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。

第五個(gè)原因：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，而是充壞的。為了滿足電動(dòng)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(huì)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(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。而用戶使用電池，是無法保證每次使用以后，都能夠及時(shí)充電的，一年以內(nèi)發(fā)生數(shù)次沒有及時(shí)充電的情況，電池的硫化就會(huì)積累。一些充電器制造商把某些功能夸大，成品的功效其實(shí)沒有其宣傳的那樣好。

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)于串連電池組來說，由于容量、開路電壓、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)線上充電，到用戶購車后配車使用這段時(shí)間要經(jīng)過很多環(huán)節(jié)，間隔時(shí)間甚至?xí)L達(dá)數(shù)月，在這期間，由于沒對(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(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，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”。