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铅酸 蓄电 池原 理大 总结 1、铅 酸蓄 電池 的硫 化与 修复 原理 虽然目前的科学技术飞速发展近年铅酸蓄电池的发展也比较快，基本上以大型阀控密封式铅酸蓄电池代 替了防算酸隔爆型电池就是大型阀控密封式铅酸蓄电池近些年也在发展。但是大容量的固定电池还是以 铅酸蓄电池为唯一的选择如何延长铅酸蓄电池的正常使用寿命，一直是业内人士探讨的主要问题
相同的电池，在不同的设备条件、不同的使用条件和不同维护条件下使用寿命楿差很大这就需要在设备 条件、使用条件和维护条件上寻找其差异。而电池失效的的几个主要现象是 a．正极板软化；b．正极板板栅腐蚀；c．负极板硫化；d．失水；e．少数电池出现热失控（包括电池鼓胀） 下面，就以电池失效模式来探讨设备条件、使用条件和维护条件对電池失效的影响及其应对方法 一、电池的失效模式及其原因
1、电池的正极板软化 电池的正极板是由板栅和活性物质组成的，其中活性物質的有效成分就是二氧化铅放电的时候二氧化铅转为硫酸铅，充电的时候硫酸铅转为二氧化铅二氧化铅是由 α 二氧化铅和 β 二氧化铅組成的，在 2 种二氧化铅中以其中 α 二氧化铅荷电能力小但是体积大比为 β 二氧化铅坚硬，主要起支撑作用； β 二氧化铅恰好相反荷电能力大但是体积小，比为 β
二氧化铅软主要起荷电作用。 α 二氧化铅是在碱性环境中生成的在电池内部一旦出现参与放电以后，在充電只能够生产 β 二氧化铅正极板的活性物质是多孔结构的 ， 就与电解液 硫酸的接触面积来说 多孔结构是平面的数十倍 。 如果 α 二氧化鉛参与放电以后 重新充电以后只能够生成 β 二氧化铅，这样就失去了支撑不仅仅会产生正极板活性物质脱落，而且脱落
的活性物质还會堵塞正极板的微孔导致正极板参与反应的真实面积下降，形成电池容量的下降后备电 源的电池使用年限要求比较严格，对电池的比嫆要求比较宽因此后备电源使用的电池的后备电源的电池 α 二氧化铅和 β 二氧化铅比例比深循环的动力型电池大一些。为了减少 α 二氧囮铅参与放电一般控制放电深度仅仅为 40％ 。 随着电池的使用时间的增加 电池的容量下降 ， 新电池放电
40％的电量 对于旧电池来说必然仩超过 40％的 ， 所以旧电池就相当于放电深度深 电池的正极板软化也会被加速 。 所以 电池的 容量寿命曲线的后期下降速率远远高于中期。电池容量越小放电深度越深， α 二氧化铅损失也越多正极板软化也越严重，导致电池容量下降越快形成了恶性循环。
这样电池嘚放电深度需要严格控制。实现这个控制的是靠基站的电源管理系统的国内和设置目前控制 电池放电深度的主要标准还是一次放电量和放电电压。这样尽可能避免在应急的时候强制放电，而应该 按照放电量来增加电池的容量 2、电池的正极板腐蚀
正极板的板栅中的铅在充电过程中或被氧化为二氧化铅，并且不能够再还原为铅形成正极板腐蚀。而二氧化铅的体积比铅的体积大形成体积线性增加变形，使正极板活性物质与板栅脱离导致正极板失 效。而过充电会严重加速正极板腐蚀我们一般以为不会产生过充电状态。实际上基站的浮充电压如果 跟不上环境温度的上升而进行下降的补偿，过充电就产生了如基站的空调不够或者损坏，电池的过充电
也会产生这样电池的正极板板栅在不同的使用条件下会有不同的腐蚀速度。长三角和珠三角地区的正极板腐蚀也会比内地严重这与电池的使用环境温度關系密切。 3、电池的负极板硫化 电池放电以后 负极板的铅转换为硫酸铅 ， 如果不及时充电或者充电时间比较长 这些硫酸铅晶体就会逐步聚积而形成粗大的硫酸铅结晶，采用普通的充电方式是无法恢复的所以称为不可逆硫酸铅盐化简 称硫化。
在折合单格电压为 2.5V的浮充状態下电池基本充满电需要一周的时间，完全充满电需要 28天的时间 其间电池就处于欠充电状态 。 在电池放电以后的 12小时 就可以发现产苼粗大的硫酸铅结晶 。 在发生电荒的地区电池的硫化相当严重。 在一般浮充状态下使用随着日夜环境温度的变化，硫酸铅结晶也会聚積而形成粗大硫酸铅结晶而导致硫 化
在冬季环境温度比较低的时候，电池的浮充电压应该相应的提升如果浮充电设备没有依据室温相應的调解上升，电池欠充电就会产生电池硫化也就产生了。 失水的电池相当于电解液的硫酸浓度上升也形成了加速电池硫化的条件。 較快速的充电可以抑制电池的硫化基站的充电电流相对都比较小，所以硫化程度比充电电流大的电池严 重另外，浮充电压纹波越小浮充电流的扰动越小，也形成了电池硫化的条件
采用低锑合金的正极板的电池，浮充电压比较低也比其它铅钙锡铝合金电池更加容易絀现硫化。 从上面的硫化失效原因看看很多电池的是无法避免的。特别是电池组发生单体电池落后的时候个别落 后的单体电池处于欠充电状态，这样该电池比其它电池更加容易硫化 电池一旦出现硫化，靠单纯的浮充和均充是无法解决的必须采取其它措施。目前消除密封电池硫化的方
法有化学法和脉冲法化学法虽然会较快的消除负极板硫化，但是其副作用 增加电池自放电会比较明 显这样会形成新嘚失效模式。所以除了应急处理以外，没有任何电池制造商同意采用这种方法来修复 电池而脉冲修复硫化，属于无损修复这是近年來所广泛提倡的方法。 4、电池的失水电池充电达到单体电池 2.35V（ 25℃
）以后就会进入正极板大量析氧状态，对于密封电池来说负极板具备叻氧复合能力。如果充电电流比较大负极板的氧复合反应跟不上析氧的速度，气体会顶开排气阀而 形成失水如果充电电压达到 2.42V（ 25℃ ），电池的负极板会析氢而氢气不能够类似氧循环那样被正极板吸收，只能够增加电池气室的气压最后会被排出气室而形成失水。电池具备负的温度特性其析气
也与温度特性一致。当电池温升以后电池的析气电压也会下降，温升会导致电池容易析气失水长三角 和珠彡角地区夏季环境温度比较高，如果没有空调或者空调容量不足会使电池失水增加。如果单体电池 的浮充电压折合为 2.5V 在 30℃ 的时候 ， 电池失水比 25℃ 条件下增加一倍 在 40℃ 条件下 ， 电池失水 是 25℃ 的
8倍左右除非相应的降低浮充电压。如果电池的正极板含锑随着锑的循环，蔀分的转移到负极板上面由于氢离子在锑还原的超电势约 低20mV，于是负极板锑的积累会导致电池的充电电压降低充电的大部分电流用来莋水分解而形成失水 。 所以我们认为在大型固定型电池中应该逐步淘汰低锑正极板的电池。另外对在电池生产过程中，应该严 格控制鉛钙锡铝正极板的含量 5、电池的热失控电池在均充状态时 ，
充电电压会达到折合单格 2.4V 这个电压超过了电池正极板大量析氧的电压 ， 特別是在高温环境中大量析氧电压会下降，这样产生的析氧量会大幅度的增加而正极板产生的氧气在负极板 会被吸收，吸收氧气是明显嘚放热反应电池的温度会提升。如果电池已经出现失水玻璃纤维隔板的无 酸孔隙增加，会加速负极板吸收氧气产生的热量会更多，電池温升也更高而电池的温升也会加速正极
板析氧，形成恶性循环 热失控在热失控状态下，析氧量增加电池内的气压增加，当达到塑料电池外壳的玻璃点温度的时候电池开始鼓胀变型，这种变型除了影响电池内部的机械结构以外还会形成电 池漏气，而导致更加严偅的失水漏酸
尽管电池热失控现象发生的不多，但是一旦发生热失控电池的寿命会迅速提前结束。6、电池的不均衡新电池的容量、开蕗电压和内阻应该进行严格的配组所以新电池一般离散性比较小。随着电池使用电 池在制造工艺中必然存在的微小差距会被扩大。 如電池开阀压的区别会导致电池失水不同。失水多的电池相当于电池的硫酸比重提升导致电池开路电
压增加，也是该单体电池的充电电壓相当于其它电池电压高而在串联电池组中的其它电池分配的电压就 会下降，形成其它电池的欠充电欠充电的电池内阻会增加，放电嘚时候电池电压会更低充电电压跟不 上，导致电池电压高的更高低的更低。 电池正极板软化的差异随着充放电也会被扩大当电池正極板发生软化的时候，脱落的活性物质会堵塞一
部分微孔正极板上单位面积的电流密度会增加，而增加电流密度的反应部分的充放电活性物质的膨胀收 缩更加厉害导致正极板软化被加速，这样就形成的容量落后的电池更加落后 电池的负极板发生硫化，放电电流的密度吔会增加相当于增加了放电深度，硫酸铅结晶会比较集中在放 电部位形成较大的硫酸铅结晶。硫酸铅结晶体积越大其吸附能力也相對增加，导致硫化更加严重而
硫化的电池在放电过程中也相当于增加了放电深度，硫化也更加严重所以，电池容量的下降也会形成恶 性循环 从电池的寿命容量曲线看，电池的容量总体上是逐步加速的凡是电池出现不均衡，总是加速的 对于电池的不均衡，目前唯一嘚充电方式是采用 “ 均充 ” 其愿望是对充满电的电池实现增加电池的副反应，把欠充电的电池充满电但是，实际上这个作用不足以恢复电池的均衡。目前比较有效的方法还是
采用单体电池的补足充电可是一般基站和修复队伍都不具备这个设备条件。 二、对策 1、设备管理与改造 a.机房环境温度对电池的寿命影响至关重要除了配备相应的空调设备以外，应该增加和完善机房温度的遥测在中心机房就可鉯发现任意一个机房温度超温（高温和低温）报警，以便及时处理 b.检测浮充电压和均充电压与环境温度的的关系，应该依据电池的特性具备－ 3mV～－ 4mV/℃ /单格
的特性 2、均衡充电和容量配组 为了防止电池落后 ， 对单格电压低的电池进行单独充电 现在已经开发了 2V/50A的充电器 ， 可鉯用来给落后的电池单独充电也可以通过 2V/50A的放电器对进行精确的容量测试。以便进行容量配组3、消除硫化消除电池硫化的方法有几种方法，各有特点 a.水疗法 如果硫化不太严重 ， 可以使用较稀的电解液 密度在 1.0g/cm3以下 ，
即向电池中加水稀释电解液 以提高硫酸铅的溶解度。并用 20h率以下的电流在液温 30℃ ～ 40℃ 的范围内较长时间充电，可能得以恢复 如果电解液密度较高，则充电时只进行水分解活性物质难鉯恢复。对于密封电池来说水疗法是无法进 行的。另外水疗法的成本和使用工时都比较大。现在有了脉冲修复的方法已经很少见到沝疗法了。 b.化学处理方法
采用化学添加剂在电池发生硫化的时候使用。这种方法对消除硫化是行之有效的但是其副作用不可忽 视。主偠问题是会形成自放电明显增加所以一般的电池制造商都不敢使用。 c.大电流充电若认为吸附是造成硫酸盐化的原因则可以用高电流密喥充电（达 10mA./cm2）。在这样的电流密度下 负极可以达到很负的电势值，这时远离零电荷点使 φ － φ （ 0）＜
0，改变了电极表面带电的符号表面 活性物质会发生脱附，特别是对阴离子型的表面活性物质这种有害的表面活性物质从电极表面上脱附以 后 ， 就可以使充电顺利进行 目前国内几乎没有人使用这种方法处理不可逆硫酸盐化 ， 可能出于以下考虑 高电流密度下极化和欧姆压降增加这部分能量转化为热，使蓄电池内部温度升高同时又有大量的气体
析出，尤其是正极大量气析出气体其冲刷作用易使活性物质脱落。d.脉冲修复按照原子物理學和固体物理学的原理硫离子具有 5个不同的能级状态，通常处于亚稳定能级状态的离子趋向与迁落到最稳定的共价键能级而存在在最低能级（即共价键能级状态），硫离子包含 8个原子的环形分子形式存在这 8个原子的环形分子模式是一种稳定的组合，难以被打碎形成電池的不可逆硫酸盐化
硫化。多次发生这样的情况就形成了一层类似与绝缘层一样的硫酸铅结晶。 要打碎这些硫酸盐层的束缚就要提升原子的能级到一定的程度，这时候在外层原子加带的电子被激活到 下一个更高的能带 使原子之间解除束缚 。 每一个特定的能级都有唯┅的谐振频率 必须提供给一些能量 ，才能够使得被激活的分子迁移到更高的能级状态太低得能量无法达到跃迁所需要的能量要求，但昰过
高的能量会使已经脱离了束缚而跃迁的原子处于不稳定状态，又回落到原来的能级这样，必须通过多次 谐振使得其中一次脱离叻束缚，达到最活跃的能级状态而又没有回落的原来的能级这样，就转化为溶 解于电解液的自由离子而参与电化学反应。 很高的电压鈳以实现就是大电流高电压充电的方法，谐振也可以实现就是脉冲谐波谐振的方法。
从固体物理上来讲任何绝缘层在足够高的电压丅都可以击穿。一旦绝缘层被击穿粗大的硫酸铅就会呈 现导电状态。如果对高电阻率的绝缘施加瞬间的高电压也可以击穿大的硫酸铅結晶。如果这个高电压足 够短并且进行限流，在打穿绝缘层的条件下充电电流不大，也不至于形成大量析气电池析气量强正 相关于充电电流和充电时间，如果脉冲宽度足够短占空比足够大，就可以在保证击穿粗大硫酸铅结晶的
条件下同时发生的微充电来不及形成析气。这样实现了脉冲消除硫化。 实现脉冲消除硫化和抑制电池硫化的方法一般可以采用脉冲保护器和修复仪来处理。一般使用 2类修複方法其一为在线修复，把可以产生脉冲源的保护器并联在电池的正负极柱上使用电池或者充电器的电 源或者使用外来的市电，就会囿脉冲输出到电池上面这种修复方式所需要的能源很少，比较慢但是由 于常年并联在电池极柱
2端，慢也没有关系对于没有硫化的电池，可以抑制电池的硫化其二为离线式的，可以产生快速的脉冲脉冲电流相对比较大，产生脉冲的频率比较高脉冲占空比比较 大。┅些产品还具有自动控制这种修复仪主要是用来修复已经硫化的电池。 2、正极板软化的形象解释 在正常的电池中 电池正极板的二氧化鉛是由 α 二氧化铅和 β 二氧化铅组成的 。 其中 α 二氧化铅好像是乔木的树干和树枝 ，
β 二氧化铅好像是树叶 而光合作用主要是树叶 ， 當然树干也会由一些光合作用 但是很少 ， 主要是靠树叶 而光合作用是维持大树生存的重要条件之一 。 没有光合作用大树将死亡。 这個大树有一个奇特的特性 就是树枝干一旦参与光合作用 ， 将变成树叶 如果树叶多了 ， 光合 作用会增加 但是 ， 树枝少了 没有支持作鼡 ， 树叶会重叠 互相遮挡 ，
也使得光合作用下降 产生这个效应的原理就是 α 二氧化铅只能够在碱性环境中生成 ， 在酸性环境中只能够苼产 β 二氧化铅 而电池是在酸性环境中工作的 。 如果 α 二氧化铅一旦参与放电 再充电就只能够生成 β 二氧化铅 。 也就是树枝和树干变荿了树叶 开始的时候 ， 光合作用也可能增加 但是很快树叶堆积 在一起，遮挡了阳光光合作用反而下降了。 树枝和树干少了
我们就說电池的正极板软化了 。 一堆没有树枝和树干连接的树叶 就会脱离正极板 。 所以加液的时候 在充电析气的时候 ， β 二氧化铅就脱离了極板 形成了我们看到的 “ 黑液 ” 。产生正极板软化的原因比喻如下 大电流放电状态 电池正极板表面的二氧化铅参与反应快 ， 深层的二氧化铅反应以后形成的局部硫酸已经转化为水了 缺少参与反应的硫酸 ，
而隔板中的硫酸扩散首先达到表面 所以表面的 α二氧化铅液被迫参与反应 ， 再充电以后就形成了 β 二氧化铅 树枝就变成了树叶 ， 正极板软化就产生了 如果采用比较缓慢的放电 ， 硫酸扩散可以供给罙层的二氧化铅参与反应 树枝的损失就少一些 。 这样 大电流放电是电池产生正极板软化的第一位原因 。 所以电摩的电池多数都会有正極板软化的现象产生 第二个原因 ，
就是深度放电 就是表面的 β 二氧化铅已经不够用了 ， 所以 α 二氧化铅也不得不参与反应也形成了樹枝变成了树叶，导致正极板软化 正极板软化 ， 会使得脱落于树枝的树叶会遮挡阳光 也就是术语中说的脱落的二氧化铅会堵赛通 孔 ， 形成了半通孔和闭孔 堵塞了硫酸的通道 ， 使得被堵塞的二氧化铅不能够参与反应 电池的容量也会明显的下降。 电池正极板析气
会产苼对正极板的冲刷作用 ， 也会使得正极板软化产生 所以 ， 大量析气不仅仅是会产生失水而且也会形成一些正极板软化的条件。 3、铅酸蓄电池活性物质过量脱落的原因及处理1、 将 电池的极群取出 检 查沉淀槽中的沉淀物 ， 如 果是活性物质少量脱落 在 电池正常工作的 范 围內是允许的，如果大大超过正常的情况时就要及时分析原因，并进行及时处理
A、电池槽底部在短时间内集积了大量褐色沉淀，说明是洎正极板上脱落是由于充电电流过大或经常过充电造成的。 B、沉淀物为白色时是由于经常过量放电，致使活性物质成硫酸铅沉淀或電解液中有杂质， 特别是氯过量太多而形成氯化铅沉淀
C、沉淀物形成褐、浅蓝、白色互相交迭、堆积，说明了电池内进入了铁、铜等有害物质D、如果发现脱落物质是粘糊状的，说明电解液不纯密度较大或电池充放电温度高，使极板腐蚀脱落如果沉淀物成块状，说明鉛膏质量工艺较差电池装配中造成活性物质脱落。 活性物质过量脱落一方面造成电池容量下降，另一方面容易在电池底部造成正负极板短路 使电池使用寿命及早终止。2、 如 果因为活性物质脱落
引 起极板底部短路 ， 则 需要将极群抽出 取 出沉淀物 ， 清 除极板短路 部位将极群装入电池，更换新的电解液再以较小电流充电，并在充电后期调整电解液密 度 和液面高度使电池恢复使用。 4、电动车蓄电池故障的检修电动车用蓄电池制造水平参差不齐 蓄电池质量 、 性能区别也相当大 。 与蓄电池配合的设备质量好坏也不同程度地影响蓄电池嘚性能 使用条件的千差万别 ，
也造成电动车性能的差异 在用户看来都可能理解成为蓄电池的质量问题 。 在电动车主要部件中 蓄电池嘚故障率较高 ， 以下列举 了一些典型的故障现象介绍其检查处理方法。 一、电池漏液 1、故障现象常见的漏液现象 一是上盖与底槽之间密葑不好或因碰撞 封口胶开裂造成漏液 ； 二是帽阀渗酸 漏液；三是接线端处渗酸漏液；四是其他部位出现渗酸漏液。 2、故障的检查和处理先做外观检查
找出渗酸漏液部位 。 取开盖片看帽阀周围有无渗酸漏液痕迹 再打开帽阀观察电池内部有无流动的电解液 。 完成了上述工莋之后 若仍未发现异常 ， 应做气密性测试 （ 放入水中 充气加压观察电池有无气泡产生并冒出，有气泡则说明有渗酸漏液）最后在充電过程中 ， 观察有无流动的电解液产生 如果有则说明是生产的原因 。 在充电过程中如有流动的电解液应将其抽尽
二、电池充不进电 1、故障现象首先检查充电回路的连接是否可靠 ， 检查连线与插头接触是否完好 认真检查插座和插头是否有“ 打火 ” 烧弧现象，有无线路损傷断线等检查充电器有无损坏 ， 充电参数是否符合要求 即初期充电电流达到 1.6-2.5A/只 ； 最高充电电 压达到 14.8-14.9V/只充电浮充电转换电流达 0.3-0.4A/只，浮充電压达到
14.0-14.V/只查看电池内部是否有干涸现象，即电池是否缺液严重还应检查极板是否存在不可逆硫酸盐化 。 极板的不可逆硫酸盐化 可通过充放电测量其端电压的变化来判定 。 在充电时 电池的电压上升特别快 ， 某些单格电压特别高 超出正常值很多 ； 放电时电压下降特別快，电池不存电或存电很少出现上述情况，可判断电池出现不可逆硫酸盐化 2、故障的检查和处理
先将充电回路连接牢固 ， 充电器不囸常的应更换 干涸的电池应补加纯水或 1.05的硫酸 ， 进行维护充电 、 放电恢复电池容量 如果发现有不可逆硫酸盐化 ， 应进行均衡充电恢复嫆量 干涸的电池加液后的维护充电，应控制最大电流 1.8A充电 10-15小时，三只电池的电压均在 13.4V/只以上为好如果电池之间电压差别超过
0.3V，说明電池已经出现不同步的不可逆硫酸盐化 对于发生不可逆硫酸盐化的电池，需要更换整组电池或激活电池 三、电池变形 1、故障现象蓄电池变形不是突发的 ， 往往是有一个过程的 蓄电池在充电到容量的 80左右进入高电压充电 区 ， 这时 在正极板上先析出氧气 ， 氧气通过隔板Φ的孔 到达负极 ， 在负极板上进行氧复活反应
2PbO2PbO热量PbOH2SO4PbSO4H2O热量 反应时产生热量 当充电容量达到 90时 ， 氧气发生速度增大 负极开始产生氢气 。 夶量气体的增加使蓄电池内压超过开阀压安全阀打开，气体逸出最终表现为失水。 2HO2H↑ O2↑随着蓄电池循环次数的增加水分逐渐减少，結果蓄电池出现如下情况 （ 1）氧气 “ 通道 ” 变得畅通正极产生的氧气很容易通过 “ 通道
” 到达负极。（ 2）热容减小在蓄电池中热容最夶的是水，水损失后蓄电池热容大大减小，产生的热量使蓄电池温度升高很快 （ 3）由于失水后蓄电池中超细玻璃纤维隔板发生收缩现潒，使之与正负极板的附着力变差内 阻增大 ， 充放电过程中发热量加大 经过上述过程 ， 蓄电池内部产生的热量只能经过电池槽散热 洳散热量小于发热量 ， 即出现温度上升现象 温度上升 ，
使蓄电池析气过电位降低 析气量增大 ，正极大量的氧气通过 “ 通道 ” 在负极表面反应 ， 发出大量的热量 使温度快速上升 ， 形成恶性循环即所谓的 “ 热失控 ” ，最终温度达到 80OC以上即发生变形。 2、故障的检查和處理一组电池 （ 3只 ） 同时变形时 先做电压检查 。 如果电压基本正常 还应测量单格电压判断是否短路 ， 无短路则说明变形是过充电产生
“ 热失控 ” 所致 应着重检查充电器的充电参数 。 电压偏高 （ 高于 4.7V以上 ） 无过充电保护或涓流转换点电流偏低者 （ 不同合金板栅的蓄电池偠求转换电流不相同一般说用铅钙锡铝合金制作的板栅的蓄电池转换电流较小，为 0.25-0.3C2A； 而 铅锑合金制作的板栅的蓄电池转换电流较大为 0.3-0.4C2A偠求更换充电器。一组电池（ 3只）中只有 1只或
2只变形有以下故障的可能性（ 1）是电池荷电不一致，充电时造成某些电池过充电引起变形 荷电不一致的原因 ， 可能有短路单格存在 也可能用户将电池试验放电或自放电等 ； （ 2） 是某些电池出现极板不可逆硫酸盐化 ， 内阻增夶 充电发热变形 ； （ 3） 是某些电池连线时反极造成充电发热变形 。 对未变形的电池检查放电容量以及自放电特性 若无异常则不属电池問题。
解决蓄电池变形的措施有 ▲ 保证不漏液的前提下尽可能多加液以延长或避免 “ 热失控 ” 的产生； ▲ 避免产生内部短路或微短路，忣带有微短路倾向；▲ 使用过程中应防止过放电的发生做到足电存放；▲ 严格检查充电器，不得有严重过充现象；▲ 在高温下充电 必須保证蓄电池散热良好 。 应采取降温措施或减短充电时间的方法 否则应停 止充电。 四、新电池电压降得快
1、故障现象新电池装车、起动時电压降得快 2、故障的检查和处理检查仪表显示电压与电池容量是否相符 。 蓄电池 2小时率放电电压与容量的关系如下表 （ 12V蓄电池）；仪表显示的电压与电池容量关系不符合上表时应要求厂家调整。 检查蓄电池连接线是否可靠有无短路和连接不可靠等。有则排除之 检查电动车起动和运行电流是否过大 ， 若是过大 （ 起动电流在 15A以上 运行时的电流
6A以上 ）应调整控制器限流值或对电机进行检查修理。 检查蓄电池容量是否偏低若是偏低，应对电池进行充放电 五、电池极板不可逆硫酸盐化 1、故障现象极板硫酸盐化是蓄电池常见的故障 ， 许哆蓄电池失效也是因这一故障而发生的 极板硫酸盐化主要表现为充电时电压很快上升，过早析出气体温度上升快；放电时电压下降快，容量小 2、故障的检查和处理产生极板不可逆硫酸盐化原因归结如下 （
1）存放时间过长，自放电率高未对其进行维护充电。（ 2）放电後未对其进行及时充电（ 3）长时间处于欠充电状态。（ 4）过放电 （ 5）干涸或加入的电解液浓度过高。蓄电池产生不可逆硫酸盐化时應根据其程度的轻重进行修复。 盐化较轻者对其进行一般的活化充电（即均衡充电），就可以恢复正常具体方法如下 恒压限流充电第┅阶段 0.18C2A充电到 2.7V/单格充电 12-4小时。
恒流电第一阶段 0.18C2A充电到 2.4V/单格第二阶段 0.5C2A充电 5-12小时。盐化较重者 需要对其进行 “ 水疗法 ” 充放电 ， 才能恢复囸常 具体方法为 先对蓄电池补加入纯水或密度为 1.05g/cm3稀硫酸到富液状态，再以 0.5-0.18C2A的电流充电 20小时左右抽尽流动液，再作容量试验反复上述操作，直到电池容量恢复 六、电池组出现 “
不均衡 ”1、故障现象串联蓄电池组的均衡性是一个世界性的难题 ， 使用过程中总会有 “ 落后 ” 蓄电池存在 其原因是多种多样的，有生产原因也有原材料的原因和使用的原因等。 2、故障的检查和处理首先将电池进行一般性的维護充电 然后用 2小时率电流放电 。 放电过程中不断地测量电池的电压 将放电容量不足的 “ 落后 ” 电池选出来给予处理 。 先补加
1.05的稀硫酸臸刚好看到有流动电解液出现再继续充电 12-15小时。充电时注意电池的温度不要超过 50℃ 充电结束后，静 置 0.5-4小时 重作 2小时率放电 。 放电过程中 测量单格电压的数值 ， 若放电时间达不到标准或者单格电压到了 1.6V放电时间与正常单格电池相差较大者（出厂三个月相差 5分钟以上 ， 6个月相差 8分钟以上 9个月相差 10分钟以上 ，
13个月相差 15分钟以上 ） 则还需重复上述充放电程序操作，直到符合要求为止 若是重复充放循環后，电池容量无明显上升或仍为 0V左右低压这种电池一般有短路存在，或活性物质严重脱落软化 严重不可逆硫酸盐化等 ， 无法修复 應作报废处理 。 对符合要求者可以继续使用的电池但应在恒压 15V/只的充电条件下，抽尽流动的电解液擦干净电池表面，安上帽阀用
PVC（戓氯仿）粘合剂将面板粘合好。 5、多步间歇脉冲化成工艺在密闭铅酸 蓄电池生产上的应用铅酸蓄电池诞生一百多年来 得到了日趋广泛的應用 。 虽然与其它新型的二次电池相比 比能量 较低 ， 但由于工艺成熟 、 可靠性好 、 价格低廉 、 系列齐全 在蓄电池的应用领域 ， 特别是動力电池行业 占据了举足轻重的份额 。 在可以预见的将来
铅酸蓄电池仍然是电动自行车首选的动力源。 电动自行车用阀控密封铅蓄电池 都有经实验得出的充放电曲线 。 由于是多格串联使用 （ 12 或 18格 ） 虽然电池厂家出厂时经过配对筛选 ， 但仍无法保证串联使用时单格的┅致性 使每格电池既能充足 ， 又能避免过充或欠充 从而保证电动车既能有足够的续行里程 ， 又不致因过充过放影响电池的使用寿命
這种一般意义上的电池管理系统 ， 较之现有的充电器 成本将有所增加 。在电动自行车行业同质化 、 价格战愈演愈烈的现状下 注重长久戰略和差异化模式的企业 ， 对此 将会充分关注 因为成本和价格的原因 ， 无法实现单格电池的实时监测和均衡充电 那么 ， 也应在充电电鋶和充电时间充电阶段与过充、欠充、简单修复和电池修复之间，选择最佳平衡点
为什么在实验室技术指标很高的铅酸蓄电池 ， 安装與电动自行车上的服役时间总是不够理想呢我们知道 电池早期容量衰退的诸多因素中 ， 过充失水和极板硫酸盐化与充电方式直接相关 動力电池既要保证电池容量 ， 又要保证使用寿命 还要兼顾充电器的制造成本 ， 选择三阶段充电模式、负脉冲去极化是相对理想和比较經济的。 三阶段充电模式 就是将充电过程分为恒流限压 、
恒压限流和涓流补充三个阶段 ， 由充电器自动完成 所谓恒流限压 ， 就是初始充电阶段 由于电池放电较深 ， 选择合适的充电电流进行快速充电缩短充电时间。当电池组端电压上升到一定值时快速充电终止，进叺恒压限流阶段 以防电池失控 、 失水 ； 维持电压不变 ， 转入补充充电状态 充电电流由大到小衰减 ，
补充充电到一定时间自动进入涓鋶充电，此时的电流只是为了补充电池的自放电需要 如果电池的使用和维护不善 ， 例如经常充电不足或过放电 负极上就会逐渐形成一種粗大坚 硬的硫酸铅 ， 充电接受能力变差 引起蓄电池容量下降 ， 甚至成为寿命终止的原因 充电过程中 ，添加适当能量 、 适当占空比的詓极化负脉冲 有着明显的效果 。 从技术的角度 也是比较容量做到的。
充电模式与铅酸蓄电池使用寿命之间的关系 无法在短时间内直觀演示 ， 但电化学理论和大样本数的试验统计都证明确实直接相关 如果电池使用寿命放在首位 ， 而不是一味关心充电器的价位各电动車厂家应该对充电模式和充电效果予以充分关注。 7、影响电动助力电池寿命的因素一、电池本身的质量水平
影响电池一致好坏的因素有电池制造技术水平高低及材料好坏电池生产管理及工艺水平的高低等。技术水平高、生产工艺先进、材料好、机械化程度高、电池的一致性必然好电池 生产过程中，手工劳动的程度较多必然影响电池的一致性，所以作为电动车家选取电池时 必须考察电池的致性，了解電池厂家的生产技术、设备及生产管理情况选取电池性能稳定， 一致性高的电池
二、电动车本身电路系统的匹配水平电动车电路系统Φ与电池寿命关系密切的是充电器和控制器。比较而言充电器比控制器对电池的影响更大 1、充电不足 从电化学反应看，充电不足表现为陰阳两极板硫酸铅不能完全转变为海绵状铅和二二氧化铅这使电池容量不足，如长期充不足电会则会造成硫酸铅结晶，颗粒增大使極板硫化， 电池品质变劣
2、过度充电过度充电，会使阳极产生的氧气量大于阴极的吸收能力从而使电池内压增大，最终冲开安全阀 氣体外溢 ， 导致电解液减少 另外过度充电 ， 对阴阳极板活性物质也会产生冲击作用 使活性物质软化。即使再充电也不能恢复容量电池寿命大大缩短。 3、控制器对电池寿命的影响表现在
电流密度对电动车而言电流密度主要指运行平均电流和峰值电流。欠压保护点电动車限压保护设置太低易造成电池的过放电。过放电对电池的寿命损伤是很严重的 三、消费者对电动车的使用正确与否 消费者对电动车嘚使用正确与否，对电池的寿命影响极大具体举例 1、如有户每次不及时给电池充电，都是放电至终止电压（即 10放电）后再充电，则其壽命是 20以上循环的话 那么放电深度在 30，
则电池寿命会达 120次以上 也就是说电 池寿命与放电深度关系很密切。 2、 用户不及时充电 在骑行Φ电池过放电至终止电压而断电 ， 由于断电后电池电压回复上去则电动车又恢复放电骑行功以。这样对电池就是一个反复过放电的过程对电池寿命的影 响极大。 8、点线面全方面大话电动自行车电动自行车主要由车体 、 电机 、 蓄电池 、 控制器和充电器组成 是一种在非机動车道行驶
， 无污染、无噪音、既安全、最大设计时速不超过 20公里又省钱、每百公里耗电约 1度；既保留着自行车的轻便 又融入了机动车方便的新型代步车 。 因此深受消费者的喜爱 是一种符合当今消费时尚的理想交通工具。 一 电动自行车的种类★ 电动自行车按控制方式分為全电动型和智能助动型两大类 全电动自行车既可脚踏骑行 ， 又可纯电力驱动 使用电力驱动时无需脚踏助力 ，
直接用调速手把控制荇车速度实现 0-20公里 /小时的无级变速。配用一组 36V/12Ah电池一次充电 行驶里程 60公里，是目前市场上电动自行车的主流产品智能助动型电动自行車既可人力骑行 ， 也可以电力助动 没有纯电力驱动功能 ， 是真正的助动车它的电力助动是根据人脚踏骑行力大小，通过特制的传感器來控制车的电流大小 从而实现人力与电力约 1
1组合，因此骑行时感觉轻松省力当车速达到大致 24公里 /小时其电 力供应即停止。 与全电动自荇车相比同样容量的电池续驶里程提高近一倍。★ 根据款式来划分电动自行车又可分为 标准型电动自行车售价 230-260元 ， 多功能型电动自行車售价 280-30元 豪华型电动自行车售价 320元以上等三大类。 ★
电动自行车按其动力装置的不同还可分为磨擦传动型、中轴链轮传动型及轮毂驱動型。 1磨擦传动型电动自行车 它是在普通自行车的原型上加装了电池箱和控制器 通过电动转轴的靠紧压轮胎而产生 的磨擦来传动 ， 结构簡单 成本低 。 但轮胎磨损大 特别是雨天行驶易打滑 ， 不安全 且能耗大 ，动力效率低已属淘汰车型。 2中轴链轮传动电动自行车
此种車型在车架中轴部位设计安装驱动电机 通过减速机带动中轴 ， 再由中轴通过链条 带动后轮 其优点是电机重心合理 ， 并可利用车的减速系统来换档 但由于轴链传动过程中机械损耗大，效率较低故此种车型在市场上的占有份额已日渐减少。 3轮毂驱动型电动自行车 其电机咹装在车轮的轮毂里 轮毂由辐条与车圈连接 ， 直接带动车轮转动 轮毂电机设
计合理、结构紧凑、体积小、重量轻，与其它电动自行车嘚动力装置相比能耗低，效率高 轮毂电机又分为有刷和无刷两种。有刷电机的优点是电刷寿命长一般可达 30-40小时 ， 电机效率较高 稳萣可靠 ， 爬坡能力强 载重量大 。 由于有刷电机技术成熟 质量稳定 ， 因此为目前电动自行车所普遍选用 缺点是声音较大 ， 价格高 一般在 90元左右 。
无刷电机由于没有电刷 没有传动齿轮 ， 避免了机械磨损 噪音小 ， 售价约 80元 但启动电流冲击大 ， 过载能力低 爬坡能力差，故障率相对较高目前部分生产厂家仍采用此种电机。 有刷电机价格虽然高些 但故障率低 ， 即使电机损坏也只需修理或更换电机内嘚零部件 而无刷电机一旦损坏就要整机更换 。
因此采用有刷电机的电动自行车相比采用无刷电机的电动自行车在使用性能及维修费用等方面均占有优势 二 电动自行车的电池 电池是电动自行车的动力源 。 电池的质量直接影响行车的里程 目前 ， 市场上电动自行车的电池为鉛酸电池、镍镉电池和镍氢电池 1铅酸电池 此类电池有 36V12Ah、 24V12Ah等几种，铅酸电池电能容量大工艺比较成熟。如较常用的 36V12Ah电池
一次充电续驶裏程可达 50-60公里 ， 电池寿命在一年以上 每换一次电池费用为 420元 ， 电池每百公里耗电仅一度左右 比较经济实惠 ， 是目前电动自行车的主要動力源 但缺点是电池重量太重，约 12公斤为电动自行车净重的 1/3-1/4。 2镍镉电池 重量轻、寿命长是其最大特点常用的 24V5Ah电池，重量仅 3.2公斤一佽充电续驶里程为 16公里。按标准
80充放电使用寿命约 50次，但因其价格高容量较低，续行里程短且电池有记忆效应，目前国内电动自行車使用的很少 3镍氢电池 常用的为 24V7Ah， 其容量高于镍镉电池 一次充电续驶里程为 23公里 ， 它虽然克服了镍镉电池的缺点没有记忆效应，但價格还较高目前已在部分电动自行车上使用。 三 怎样选购电动自行车 电动自行车规格按轮径分为 2、 24及
26英寸，最常用规格为 24英寸需根據使用者的需要和喜好来选择。 1如果仅把电动自行车作为上下班的交通工具 选择一款标准型的较为实用 ， 20多元的价格 也适中 至于车上各式各样的显示功能 ， 笔者以为除电量指示外 其它均可有可无 ，
若确定要选择多功能或豪华型就需对车的所有显示功能逐一进行检查。2进行车架精度检查时要仔细观察车的前后轮是否居于车架的整体平面内，中轴的中心线与车架平面是否垂直车把在左右两侧不小于 60喥的范围内转向应灵活，前后轮的径向跳动及左右摆动要小以不超过 2毫米为好。链条松紧应适宜各紧固件无松动现象。3支起停车支架检查外观，看油漆有无剥落电镀是否光亮细腻，座垫、书包架、脚踏板、
钢圈、把手及网篮等是否完好试用电门钥匙和电池锁，以咹全可靠方便使用为宜。 4打开电门检查无级变速效果和刹车效果，并检查电机转动声音是否平稳正常车轮转动声音柔和，无撞击异響试一试充电器充电是否正常。 5目前市场上的电动自行车款式很多品牌繁杂，在选购时消费者要了解生产企业是否有电 动自行车的苼产许可证，并要注意车的品牌信誉度经中国自行车协会审查， 201年获得 “
信誉标志 ” 的电动自行车品牌有 上海千鹤自行车有限公司的千鶴牌 、 南京天地高科技股份有限公司的大陆鸽牌 、 苏州小羚羊电动自行车有限公司的小羚着牌 、 成才倍特电动自行车有限公司的倍特牌 、 仩海依莱达电动自行车有限公司的依莱达牌 、 浙江卧龙科技股份有限公司的卧龙牌 由于 电动自行车是耐用交电产品 ， 购车时不仅要注意其品牌和售后服务信誉 还要注重销售商的商业信誉。 四
怎样使用和保养电动自行车1电动自行车的最大限制时速小于 20公里 因此使用时应茬自行车道行驶 ， 以保证安全 每次 使用前 ， 应检查轮胎气压是否充足 车把转向及刹车是否灵活可靠 ， 电池箱的电气插座 、 插头是否松動
2由于电动自行车加速较快，为保证安全行车时最好脚踏骑行到稳定的速度后再启动电机加速，以免手忙脚乱出问题电动自行车的加速手把有时不能完全回位，形成事故隐患因此 ， 需 养成加速后及时将加速手把回位的好习惯 3电动自行车最好的使用方法应是 人助车荇，电助人行人力电力联动，这样才会人省力、车省电、寿命长如遇上坡
、上桥、逆风载重不可带人或带太重的物体行驶务必脚踏助仂，以避免对电池造成冲击性伤害 影 响电池的续行里程和使用寿命 。 冬季骑行时 尽量采用脚踏助力 ， 这样既可锻炼身体 避免腿脚受凍，又可避免出现因低温状态电池组容量下降、电力不足的现象也有利于延长电池的寿命 。4在骑行中若需加速时，应缓慢旋转调速手紦避免直接加速至最快档。骑行中应尽量避免 频繁刹车 、 启动
在道路拥挤时最好多用脚踏驱动 ， 这样既可增加续行里程 也可延长电池的使用寿命。5注意保持车体的整洁防止日晒雨淋造成车体及转动部件的锈蚀。雨季使用或路上的积水较深时需注意 若水位已高于轮毂Φ心线即水位已高于半个车轮 电机已有可能进水时 ， 需关闭电源开关用人力骑行，切不可再使用电力驱动并需到特约维修站去检修。
6要养成当天使用当天充电的习惯每天骑行后不管骑行多远都要给充满电，千万不要等电耗 尽再充电也不要在电池倒置的情况下充电。充电要使用配套的充电器充电器有保护功能 ， 长时间充电一般不要超过 24小时是不会损害电池的充电器要避免高温和潮湿，勿让水进叺充电器以防触电。 7新使用的电池充电时间大约需要 7-8小时。如果骑行的路程不长又每天充电，那么充电 时间一般需 2-3小时
电池长期鈈用时 ， 应将电池充满电后存放 并定期约 1个月充电 。 若电量显示电池已没电 但一段时间以后电池又有少量电压显示 ， 即为 “ 回升电压 ” 要注意不得使用这种 “ 回升电压 ” 来行驶 ， 须在充满电后再行驶 电池是有一定使用寿命的 ， 如果一次充电后的最大行驶里程在额定續行里程一半以下 则需要换电池 ， 更换电池应到特约维修中心更换 不要
将不同品牌或新旧电池混用。 8每隔半年时间就对电动自行车进荇一次维护保养对传动部件进行润滑防锈，加固各部位的紧固件 调整辐条松紧度 。 电动自行车电机 、 电池 、 控制系统 、 充电器需要维修时 不要随便拆卸，应到特约维修中心去维修 9、电动车电池保用两年不是梦对 于电 动自 行车 来说 ，发 展势 头异 常迅 猛 几乎 没有 那个 產品 的发 展速 度能 够赶
上电动 自行 车的 发展 。 与 其他 产品 不同 的是 近几 年每 年的 实际 产量 都超 过社 会保 有量 所 以新 增 用 户多 于老 用户 。這 样 用户 多数 处于 “ 幼 稚状 态 ” 。 这样 很 多用 户也 比较 关心 车的 外形和 速度 等等 性能 。经 过用 户数 年的 使用 发 现电 池问 题是 购买 电動 自行 车以 后最 大的 消费 。这 样
逐 步的 由关 心电 动自 行车 的外 形 、 速 度开 始转 向关 心电 池的 寿命 。 并 且最 大的 用户 抱怨 也是 对电 池的 寿命 不满 这 样 ， 提 高电 池寿 命的 问题 也越 来越 重要 特 别是 电摩 的出 现和发 展 ， 这 种没 有身 份的 车正 如预 期的 那样 仅仅 主要 3到 6个 月的 寿命 这 样 ， 电 池寿 命问 题几 乎称 为这
个车 种的 死结 多 种多 样的 “ 长 寿命 电池 ” ， 延长 电池 寿命 的充 电器 层出 不穷 但 是 ， 几 乎都 没有 达到 預期 效果 一 些电 池制 造商 曾经 不断 的突 破保 用时 间 ， 但 是 基 本上以 失败 而告 终， 甚至 一些 电池 制造 商损 失惨 重 逐步 淡出 电动 自行 车配 件供 应商 的行 列 。 人们 似乎 对此 已经
开始 丧失 信心 开 始认 为电 动自 行车 的电 池寿 命也 就是 一年 而已 ， 再 探讨 延长 电池 寿命 是徒 劳无 益嘚 而 一些 后来 者仍 然看 到其 巨大 的市 场商 机， 不惜 继续 打出 招牌 突 出的 就是 提出 电摩 电池 的寿 命也 保用 一年 的做 法 。 而 凡是 当时 提出 電摩 电池 保用 一年 的电池 供应 商无 一不 食言 因 为电
摩电 池保 用一 年， 几乎 等于 买一 组电 池最 少要 赔一 组电 池 无论 那个 电池 制造 商也 无法 承担 这样 的重 负 。 这 样 电 池保 用 15个 月 、 保 用 18个 月的 说法 在本 届上 海国 际自 行车 展中 销声 匿迹 了 。 这 样 电 池保 用 2年 ， 几 乎是 业界 可望 鈈可 及的 梦想 一 些车 厂干 脆就 说 ， 即 便电
池能 够使 用 2年 也 应该 保用 一年 ， 以 次来 掩饰 电池 寿命 不理 想这 样个 无可 奈何 的现 实 这 样 ， 叒 为电 池寿 命的 发展 制造 理论 障碍 其 实 ， 无 论电 池保 用一年 还是 二年 降 低电 池的 用户 费用 消耗 ， 始 终应 该是 车厂 孜孜 以求 的目 标 那 麼如 何提 高电池 的寿 命 ， 如 何改 进电 池的
的使 用环 境等 等问 题都 是大 家非 常失 望又 关心 的问 题 为 了弄 清楚 延 长 电 池 寿 命 的 途 径 ， 首 先 就 偠 弄 清 楚 电 池 的 失 效 机 理 以 便 对 症 下 药 。 一 、 电 动 自 行车 电池 的失 效现 象和 原因 与其 它铅 酸蓄 电池 的使 用环 境不 同 电 动自 行车 电池 的夨 效原 因有 其 特 殊 性 。 电
动 自 行 车 的 电 池 的 循 环 次 数 远 远 多 后 备 电 源 类 的 电 池 例 如 ， 原 邮 电 部[194]763号 电信 网维 护规 程的 规定 每 年应 以实 际負 荷做 一次 核对 性放 电试 验， 放出 容量的 30％ ～ 40％ 每 3年 做 一 次 容 量 试 验 ， 到 使 用 6年 以 后 每 年 做 一 次 容 量 试 验 。 这
样 电 信的 电池 如果 不昰 频繁 的出 现停 电， 电池 很少 处于 放电 状态 假 定每 年遇 到 4次 停电 ， 这样 在 10年 间电 池放 电也 就是 40次 ，所 以电 池的 深循 环寿 命定 为 80次 同 時， 电信 系统的 电 池 放 电 深 度 也 就 是 按 照 30％ ～ 40％ 而 电 动 自 行 车 使 用 的 电 池 依 据 标 准 ， 电
池 的 寿 命 应 该 是 按 照 70％ 标 称 容 量 的 放 电 要 达 到 350次 这 样 ， 电 动 自 行 车 电 池 的 放 电 深 度 和 循 环寿 命远 远超 过电 信系 统的 电池 要求 另 外， 电动 自行 车电 池要 求在 8小 时以 内完 成充 电 这样 ， 鈈 得不 提高 充电 的电 压值 超 过了 电池 的大 量析 气电 压 2.4V而
形成 了较 块速 度的 失水 。而 电信 系统 的电 池是 完全 没有 这样 高的 充电 电压 的 同 時 ， 电 动自 行车 电池 的放 电电 流很 大 就 是 巡 航 期 间 的 放 电 电 流 也 接 近 于 0.5C放 电 ， 启 动 的 时 候 放 电 电 流 会 超 过 1C放 电 的 。这 样 也 在影 响电 池的 使用 寿命 。 由 于电 池特 性的
特殊 要求 我 们看 到一 些可 以给 核电 站供 应 铅酸 蓄电 池的 制造 商也 没有 步入 电动 自行 车电 池供 应商 的行 列 。 一 些规 模可 观的 电池 制造商 也逐 步退 出了 电动 自行 车电 池供 应商 的行 列 而 给电 动自 行车 供货 的电 池制 造商 除了 沈阳松 下以 外 ， 就 没有 幾个 成规 模的 电池 制造 商 虽 然沈 阳松 下供
应的 电池 的初 期容 量相 对最 低 ，按 照行 业标 准检 验 其 容量 在合 格与 不合 格之 间 ， 但 是 其 寿命 相对 比较 长 。 这 样 电 动自行 车使 用的 电池 的性 能要 求与 传统 的密 封电 池不 同 ， 失 效模 式与 传统 的电 池失 效模 式存 在很大 的差 异 出现 叻一 些过 去少 见的 失效 模式 和失 效比 例。 一个 主要
的区 别是 放电 率的 差异 普 通的 阀控 密封 式铅 酸蓄 电池 的放 电率 多数 是以 10小 时率 或者 20小 時率 来制 定的 ， 而 电动自 行车 的电 池都 是以 2小 时率 或者 3小 时率 来制 定的 这 与电 池的 实际 使用 情况 大体 相当 。所 以 在 供应 电动 自行 车电 池的 初期 ， 电 池容 量是 最大 的问 题 为 了提 高电
池的 容量 ， 各 个电 池 制 造 商 采 取 了 多 种 方 法 以 大 量 使 用 的 10Ah电 池 为 例 ， 最 典 型 的 方 法 如 下 1、 增 加极 板数 量 把 原设 计的 单格 5片 6片 改为 6片 7片 ， 7片 8片 甚 至 8片 9片 。 靠 减薄 极板厚 度和 隔板 增 加极 板数 量来 提高 电池 容量 。 2、 提高 电池 嘚硫
酸比 重 原来 浮充 电池 的硫 酸 比重 一般 都在 1.21.28之 间 ， 而 电动 自行 车的 电池 的硫 酸比 重一 般都 在 1.36～ 1.38左 右 只 有 极 少 数 的 采 用 1.32的 比 重 。 3、 增 加 正 极 板 活 性 物 质 用 量 4、 低 温 固 化 ， 增 加 β 二 氧化 铅的 比例 一 般密 封电 池为 了实 现氧 循环 ，
都 要求 做好 负极 过度 增 加正 极板 活性 物質 用量 ， 可 以提 高电 池的 容量 是 以降 低氧 循环 为代 价的 。 通 过这 些主 要措 施 电 池的 初期 容量满 足了 电动 自行 车的 容量 要求 ， 特 别是 改善 了电 池的 大电 流放 电的 特性 延 长了 电池 大电 流放 电的 寿命 。 但 是 这 些措 施也 制约 着电 池寿 命 。
首 先 电 池的 失效 模式 与电 信使 用的 浮充 电 池的 失效 模式 差别 很大 。 电 池失 水上 升到 第一 位 产 生电 池失 水的 一些 原因 主要 如下 1、为 了满 足电 池在 8小 时以 内充 满电 ，所 以在 三段 式恒 压限 流充 电中 不 得不 通过 恒压 值 ， 达到 折 合 单 格 电 池 电 压 为 2.47V～ 2.49V 这 样 ， 大
大 超 过 电 池 正 极 板 析 氧 电 压 的 2.35V和 负极 板析 氢电 压的 2.4V 一 些充 电器 制造 商的 产品 为了 降低 充电 时间 的指 示 ， 提 高了 恒压 转浮 充的 电流 而 使得 充电 指示 充满 电以 后 ， 还 没有 充满 电 就 靠提 高浮 充電 压来 弥补 。 这 样 很 多充 电器 的浮 充电 压超 过单 格电 压
2.35V， 这 样在 浮充 阶段 还在 大量 析氧 而 电池 的氧 循环 又不 好， 这样 在浮 充阶 段也 在鈈 断的 排气 2、 一些 电池 制造 商没 有找 到好 的板 栅合 金，仍 然采 用低 锑合 金 这 样 ， 比 铅钙 系列 的板 栅合 金析 气电 位低 电 池出 气量 大 ， 夨 水相 对严 重 3、 增加 极板 和增 加正 极板 活性 物质
用量 以后 ，负 极过 渡不 足 氧循 环下 降， 充电 过程中 正极 板的 氧气 来不 及被 负极 板吸 收 而 产生 失水 。 4、 一 些电 池的 开阀 压偏 低 容 易排 气 ，同 时电 池内 部的 氧分 压低 降 低了 氧循 环能 力， 增加 了析 气量 5、 由于 电池 的硫 酸仳 重相对 高了 很多 ， 所 以 电 池的 硫化 也相 对严 重 。 电
池放 电以 后到 第二 天充 电以 前 硫 酸比 重高的 电池 的硫 化明 显 。 这 样 更 加降 低了 負极 板氧 循环 的能 力 。 而 失水 以后 的电 池 失 去的 主要 是水 ， 留 下了 硫酸 的成 分 相 当于 进一 步提 高了 硫酸 的比 重 ， 这 样就 使电 池更 加容 噫硫 化 所 以 ， 电 池的 硫化 加重 了失 水 失 水又 加重
了硫 化 。 为 了克 服电 池的 失水 一 些电 池制 造商采 取了 不少 措施 。 在 板栅 合金 方面 ┅ 些电 池制 造商 采用 了多 种方 式 ， 去 掉了 低锑 合金 而采用 铅钙 锡铝 合金 提 高了 电池 析气 电压 。 同 时 缓 解了 铅钙 合金 的析 钙问 题 ， 克 服叻 铅钙 合金 的早 期容 量损 失的 意外 容量 下降 同 时 ， 还
要解 决大 电流 放电 特性 下降 的问 题 令 人遗 憾的 是 ， 山 东某 电池 制造 商采 用军 工技 術 做 出了 铜网 电池 ， 试 验结 果证 明 其 各项 参数 都非常 优秀 ， 但 是 可 能因 为成 本问 题 ， 没 有见 到他 们大 批量 生产 和推 广 一 些电 池制 慥商 改进 了 电池 塑料 模具 的结 构尺 寸 ， 增 加了 电池 的开
阀压 降 低了 电池 开阀 压的 离散 性 ， 改 善了 氧循 环 最重 要的 一个 进步 就是 采用 抗夨 水的 胶体 电池 结构 ，大 大的 改善 了氧 循环 同 时 ， 也出 现了 胶体 电池 容易 热失 控的 故障 为 了缓 解电 池的 失水 和热 失控 ， 一 些电 池制 造商 要求 充电 器制 造商 降低 恒压 值 但 是 ， 简 单的 降低 恒压 值
没 有降 低恒 压转 浮充 的电 流 ， 电 池难 免发 生欠 充电 累积 形 成电 池容 量下 降 。 有 创意 的是 一些 电池 制造 商面 临着 电池 失水 采 取了一 些措 施 ， 在 全国 设立 了补 水站 电 池也 为补 水改 进了 结构 。 利 用修 旧利 旧 使 平均 8个 月 的 电池 寿命 延长 到平 均 13个 月 。 为 了改 善胶 体电 池的
热失 控 最 近市 场上 开始 见到 一些 “ 半胶 体 电 池 ” ， 就 是 在 灌 酸 的 后 期 在 电 池 仩 面 再 增 加 胶 体 。 这 样 相 当 于 给 普 通 的 AGM隔板 电池 增加 了一 层弹 性的 气密 隔离 ，增 加了 隔板 之间 的气 体压 力 改善 了氧 循环 。同 时 比胶 體电 池的 局部 压力 小 ， 平 均压 力不 小
这 样克 服了 局部 高气 压 ， 缓 解了 氧循 环产 生局 部高热 其 结果 是 氧 循环 好于 普通 AGM隔 板电 池 ， 热 失控 低于 胶体 电池 而 材料 成本 也低 于胶 体电 池。 其次 是电 池的 硫化 问题 在 解剖 失效 电池 中， 单纯 硫化 失效 的电 池不 是很 多 但 是 ，几 乎所 囿的 电池 都不 同程 度的 存在 着硫 化 一些
电池 在做 70的 1C充 电和 60％ 的 2C放 电中 ， 由 于采 用连 续大 电流 循环 破 坏了 电池 生成 大硫 酸铅 结晶 的条 件 ， 所 以可 能看 不到硫 化对 电池 的破 坏 如 果试 验中 途停 顿 ， 电 池硫 化的 问题 就会 显现 由 于电 池重 量大 ， 一 些用 户经 常采 取电 池经 过多 次使 用放 完电 才再 次充 电 这 样电
池放 电以 后没 有及 时充 电 ， 电 池的 硫化 就比 较严 重 另外 ，电 池的 硫酸 比重 比较 高 也是 硫化 的重 要因 素。 而电 池的 硫化 破 坏了 负极 板氧 循环 的能 力 ， 形 成更 加容 易失 水 这 样 ， 电 池的 硫酸 比重 更加 高 导 致更 加 容 易硫 化 。 所 以 电 池硫 化嘚 程度 可能 不同 ， 但 是对 电池 的寿
命影 响也 是不 可忽 略的 第 三是 漏酸 问题 。在 电池 密封 和排 气阀 没有 问题 的时 候 也会 出现 漏液 。很 多電 池在 灌酸 以后 电 池处 于富 液状 态 ， 电 池没 有氧 循环 靠 电池 处于 开口 状态 的三 充二 放把 多于 的电 解液 排出 。硫 酸比 重再 次提 高 在 盖排 气阀 的时 候 ， 电 解液 没有 吸光 还 存在
游离 酸 。 即 时把 游离 酸吸光 电 池还 是处 在 “ 准 贫液 ” 状 态 。 隔 板中 的电 解液 相对 要多 一些 而 隔板 中稍 多的 电解 液影 响氧 循环 ， 这 样 对 新电 池进 行充 电的 时候 ， 排 气量 比较 大 代 出的 硫酸 比较 多 。 形 成 “ 漏 酸 ” 而胶 体电 池前 50～ 10個 循环 ，电 池处 于富 液到 贫液
的转 换期 排 气比 较严 重， 排气代 出胶 体微 粒形 成了 “ 漏 酸 ” 第四 是正 极板 软化 问题 。正 极板 活性 物质 的囿 效成 分是 二氧化 铅 二 氧化 铅分 α － PbO2和 β － PbO2， 其 中 α － PbO2是 活性 物质 的骨 架 ， 容 量比 较小 ；β － PbO2依 附 α － Pb2构 成的 骨架 上面 其 荷电 能力
仳 α － PbO2强 很多 。 二 氧化 铅放 电放电 以后 输出 硫酸 铅 充 电时 硫酸 铅生 产二 氧化 铅 。 而 充电 的时 候 在 强酸 环境 中只 能够 生成β － PbO2。 所 以电 池深 放电 以后 一 旦具 有骨 架作 用的 α － PbO2参 与放 电生 成硫 酸铅 以后 ，就 再 也 不 能 够 恢 复 成 为 α － PbO 2 而 充 电
只 能 生 成 β － b2。 正 极 板 软 化 就 出 現 了 正 极板 一旦 出现 软化 ， 起 到支 持作 用的 多孔 结构 被破 坏了 正 极板 的多 孔被 电池 极板 的压 力压 实了 ， 就 降低 了参 与反 应的 真实 面积 电 池容 量就 下降 了 。 这 样 防 止过 放电 就是 控制 正极 板软 化的 重要 措施 。 而 这个 靠的 是控 制器
的欠 压保 护 如 果欠 压保 护电 压过 低 ， 电 池就 会出 现过 放 电 一 些 α － PbO 2参 与 放 电 ， 就 会 出 现 正 极 板 软 化 放 电 的 时 候 ， 如 果 连 续 放 电 电 流比 较大 深 层的 β － b2来 不及 参与 放电 反应 ， 外 层的 α － PbO2就 要参 与放 电反 应 这 样 ，也 会形 成正 极板
软化 所 以控 制器 中的 限流 参数 也浮 充重 要。 电摩 的放 电电 流相 对比 较大 差 不哆 在 1C左 右放 电， 加上 放电 深度 相对 比较 深 所以 非常 容易 产生 正极 板软 化。每 次放 电 或 多或 少的 总要 有一 点点 α － PbO2参 与反 应 。 所 以 一 個正 常使 用的 电池 ，在 不失 水也 不硫 化 也 没有 过放 电的
情况 下 ， 电 池的 寿命 就取 决于 正极 板软 化 第 五就 是电 池 均衡 问题 。 电 池不 均衡 主要 有 2中 表现 形式 其 一是 某单 只电 池容 量低 ， 其 二是 电池 荷电容 量低 第 二种 情况 是说 该电 池的 容量 并不 抵 ， 但 是该 电池 没有 充慢 电 苐 一种 情况 是该 电池 放电 的时 候 ， 提 前反 应电 压下 降的 快
充 电的 时候 电压 上升 也快 。 第 二种 情况 是充 电荷 放电 电池 的电 压都 低 其缩 短電 池寿 命的 原因 如下 1、 充电 时电 压高 的电 池会 增加 失水 ，电压 低的 电池 会欠 充电 ； 2、 放电 的时 候 电压 低的 会出 现过 放电 ，形 成电 池正 极板 软化 这样 ，容 量低 的电 池在 每次 放电 的时 候放 电深 度比 其他 电池
深度 深 所以 正极 板软 化的 快 。 二 充 电电 压高 的失 水 充 电电 压低 的欠 充电 。 如 果一 只电 池荷 电少 就 存在 充电 少 ， 放 电深 的问 题 这 样该 电池 就会 同时 产生 正极 板软 化荷 硫化 的问 题 。 产 生电 池不 均衡 的原 洇如 下 1、对 串连 电池 组的 组配 不好 存 在着 容量 差和 开路 电压 差， 这是
原始 就有 误差 的问 题； 2、 电池 开阀 压有 差别 失 水不 同， 形成 后天 電池 的容 量差 ； 3、 电池 的自 放电 不同 逐 步形 成荷电 容量 的差 异 ； 4、 失 水不 同 ， 形 成电 池实 际的 硫酸 比重 不同 形 成开 路电 压差 ； 5、 电 池壽命 差 ， 在 后期 反应 一只 电池 容量 下降 影 响其 他电 池的 正常 状态 。 要
改进 电池 的不 均衡 问题 首 先就 要改 善电 池在 制造 期间 的工 艺一 致性 问题 。这 也是 国内 多数 电池 制造 商的 主要 问题 例 如 ， 最 好的 电池 制造 商的 板栅 是采 用压 铸的 而 国内 相当 多的 电池 制造 商连 铸板 机都 沒有 ，还 是手 工浇 铸 第 六是 热失 控 。 密 封电 池的 最基 本原 理之 一就 是正 极板 析氧
以后 氧 气直 接到 负极 板 ， 被 负极 板吸 收而 还原 为水 栲 核电 池这 个技 术指 标的 参数 叫做 “ 密 封反 应效 率 ” ，这 种现 象叫 做 “ 氧 循环 ” 这样 ，电 池的 失水 很少 实 现了 “ 免 维护 ” ， 就是 免加 沝 为此 ，都 要 求 负 极 板 容 量 做 的 比 正 极 板 容 量 大 一 些 叫 做 负 极 过
渡 。 电 池 在 充 入 电 量 达 到 70％ 以 后 电 池的 极化 电压 相对 比较 高 ， 充 电嘚 副反 应开 始逐 步增 加 电 解水 开始 了 。 在 充电 的单格 电压 达到 2.35V以 后 首 先正 极板 析氧 ， 在 达到 2.4V以 后 负 极板 开始 析氢 。 这 时候 充电 的电 能转 变为 化学 能减 少 转 变为 电解 水的 能量
增加 。 充 电过 程的 是否 析气 取决 于充 电电压 析 气量 取决 于达 到析 气电 压以 后的 充电 电流 。 所 鉯 在 充电 过程 中 ， 充 电电 压在 进入 恒压 以后 电 压开 始接 近于 最高 ， 充 电电 流也 保持 限流 值 这 时候 析气 量最 大 。 在 进入 恒压 以后 充 電电 流应 该逐 步下 降 ， 析 气量 也应 该逐 步下
降 充 电本 身是 放热 反应 ， 一 般电 池的 热 设 计是 可以 控制 温升 的 在 电池 大量 析气 以后 ， 氧 气茬 负极 板复 合为 水 发 热量 远远 大于 充电 时的 发热 。密 封电 池希 望负 极板 具有 良好 的氧 循环 能力 但 是， 氧循 环也 会产 生发 热 所以 ， 氧 循环 是一 把双 刃剑 好 处是 减少 了水 损失 ， 坏
处是 电池 会发 热 如 果电 池发 热 ， 在 恒压 充电 的条 件下 氧 循环 电流 也参 与了 充电 电流 ， 所 鉯充 电电 流下 降速 率下 降 而 电池 发热 ，会 引起 充电 电流 下降 速率 降低 甚 至会 引起 电流 反升 。而 充电 电流 在电 池发 热的 作用 下 一旦 电鋶 反升 ， 又 增加 了发 热 这 样 ， 充 电电 流一 直会
上升 到限 流值 电 池发 高热 ， 并 且积 累热 一 直到 电池 外壳 发生 热软 化变 形 。 而 电池 的热 變形 时 内 部气 压高 ， 所 以呈 现电 池时 鼓胀 的 这 就是 电池 热失 控而 损坏 电池 。 电 池一 旦出 现严 重鼓 胀 漏 酸和 漏气 的问 题也 出现 了 ，电 池会 出现 急性 失效 诱 发电 池鼓 胀的 原因 有很 多
。 如 果充 电电 压高 析 气量 大 ， 会 产生 热失 控 如 果某 一组 电池 或者 某一 个单 格电 池发 生嚴 重落 后 ， 而 充电 的恒 压值 不变 其 他的 单格 电池 也会 出现 充电 电压 相对 过高 ， 也 会产 生热 失控 问题 第 七是 电池 异常 故障 为了 增加 电池 嘚容 量 ， 目 前电 动自 行车 电池 的隔 板相 对比 其他 电池
的隔 板薄 一些 负 极板 的硫 酸铅 结晶 长 大， 充电 以后 出现 少量 硫酸 铅遗 留在 隔板 中 遺留 在隔 板中 的硫 酸铅 一旦 被还 原称 为铅 ，积 累多 了 电池 就会 出现 微短 路。 这种 现象 叫做 “ 铅 枝搭 桥 ” 产生 这种 微短 路， 轻的 产生该 單格 电压 落后 严 重的 时候 会出 现单 格短 路 。 这 种现 象不 仅仅
出现 在胶 体电 池中 在 普通的 AGM电 池中 也会 出现 。一 旦出 现电 池的 单格 严重 落後 电 池还 很容 易出 现热 失控 现象 。还 有就 是极 群组 装虚 焊问 题 容 易产 生虚 焊的 地方 是极 板 。 而 每个 电池 的单 格有 15片 极板 就 是 15个 焊 点 ， 一 个 电 池 有 6个 单 格 就 有 90个 焊 点 ， 一 组 电
池 由 3个 电 池 组 成 就 要 270个 焊点 。 如 果一 个焊 点存 在虚 焊 该 单格 容量 就下 降 ， 进 而该 单格 形成 電池 落后 形 成整 个电 池都 落后 ， 电 池就 会形 成严 重的 不均 衡 就 会使 改组 电池 提前 失效 。 如 果虚 焊率 达到万 分之 一 平均 每 37组 电池 就有 ┅组 电池 存在 这虚 焊， 这是 绝对
不能 够允 许的 而 铅钙 合金 的电 池 ， 在 焊接 的时 候会 析出 钙而 掩盖 虚焊 问题 这 样 ， 很 多电 池制 造商 宁愿 還采 用低 锑合 金的 板栅 而没 有采 用简 单的 铅钙 合金 二 、 延 长电 池使 用寿 命的 一些 方法 延长 电池 的使 用寿 命需 要采 用一 系列 整体 的措 施 。 艏 先是 需要 对车 的处 理 首 先 ， 整
车行 驶时 的电 流对 电池 寿 命至 关重 要 如 电摩 的电 池 ， 放 电电 流经 常接 近 1C 甚 至超 过 1C， 这 样的 电池 寿命 難以达 到很 长 可能 一些 电池 制造 商都 进行 过 1C充 电 70％ ， 2C放 电 60％ 的循 环寿 命试 验 经过 这样 的寿 命试 验， 电池 寿命 达到 350次 的电 池很 多 但是 使用 在电 摩上
的效 果相 差甚 远 。其 原 因 是 多 种 多 样 的 一 个 最 关 键 的 原 因 是 ， 电 摩 每 次 放 电 的 深 度 可 能 要 超 过 60％ ； 另 外就 是放 电以 后 并鈈 能够 在 30分 钟以 内进 行充 电， 电池 存在 这硫 化 这就 是电 摩电 池与 试验 结果 相差 甚远 的主 要原 因 。 所 谓简 易型 的车 的电 池寿 命相 对来
说比 較长 其 实就 是车 轮直 径 大 ， 车 重轻 电 池负 担轻 。 而 一些 车采 用了 无刷 电机 或者 高速 电机 其 电流 更小 。 这 样的车 的 20公 里 时 速 巡 航 时 的 電 流 也 就 是 4A左 右 这 种 车 的 寿 命 相 对 比 较 长 。 而 一 些 车 的 车轮 直径 小 电 机效 率没 有做 上来 ， 靠 增加 电流
来保 证车 速 特 别是 一些 轻摩 化嘚 车 ， 车 重增加 到 50kg以 上 行 驶的 电流 增加 很大 ， 在 20公 里巡 航时 的电 流接 近 6A甚 至更 大 这 样影响 的 不 仅 仅 时 续 行 能 力 ， 而 且 在 同 样 续 行 要 求 丅 电 池 放 电 深 度 增 加 了 50％ 电 池 也 是 容 易在 深放 电的 条件 下运 行 ， 电
池寿 命自 然要 短 所 以车 重对 续行 能力 有影 响 ， 对 电池 寿命 影响 很 大 另 一个 问题 据说 限速 问题 。 大 多数 车的 控制 器都 留了 一个 线损 插头 并 且很 多经 销商以 去掉 限速 来招 揽顾 客 。 一 些车 厂干 脆就 去掉 限速 絀厂 这 样的 车的 电流 也过 大 ， 导 致电 池寿 命下 降 一 些车 厂采 用的
控制 器问 题很 多 。 就 维修 车来 说 奇 怪的 是很 多车 的欠 压保 护电压 都等 于 31.5V。 这 样 每 次车 显示 欠压 的时 候 ， 电 池已 经过 放电 其 实 ， 在 电池 电压 低 于32V以 后一 直到 27V 所 增加 的续 行能 力不 到 2公 里 ， 而 对电 池的 损傷 缺少 非常 大的 多 数出 现容 量下 降 5％ 左右
。只 要出 现这 样的 情况 10次 电 池的 容量 多数 都低 于标 准要 求的 70 ％ 标称 容量 。另 外 一些 用户 发現 电池 在欠 压以 后， 过 10分 钟 电池 又不 欠压 了， 就又 采取 给电 行驶 这 对电 池破 坏更 大 。 而 大多 数车 的说 明书 没有 给用 户以 警示 另 外 ， 欠 压保 护采 取什 么电 压为 好 目前 多数 车采
用的 是 32V 0.5V 应 该看 到 ， 多 数电 池在 放电 到 31.5V的 时候 由 于电 池存 在容 量差 ， 此 时往 往会 有一 个电 池电 壓低 于 10.5V 该 电池 处于 过放 电状 态 。 而 其他 电池 还没 有达 到 1V 这 时候 ， 过 放电 的电 池容 量急 剧下 降 对 电池 的损 伤影响 的不 仅仅 是该 单只 电池 ， 而 且会
影响 整组 电池 的寿 命 所 以我 建议 欠 压保 护应 该选 32.5V 0.5V,这 样 的 电 压 对 续 行 能 力 仅 仅 少 不 到 1公 里 ， 但 是 对 电 池 的 寿 命 的 影 响 很 好 目 湔 多数 控制 器内 部都 有可 调的 电位 器 ， 而 这个 可调 的电 位器 的振 动漂 移是 比较 严重 的 在 价格 竞争 中 ， 几 乎没 有一
个产 品采 用抗 振动 的精 密多 圈电 位器 这 样的 控制 器发 生振 动后 漂移 也不奇 怪。 最近 看 到一 种全 部采 用 SMD（ 贴片 ）元 件的 控制 器， 并且 在出 厂以 前采 用固 定电阻 來调 试 并 且采 取环 氧树 脂灌 封的 控制 器 ， 该 控制 器的 可靠 性非 常高 可 是价 格没 有明 显的 增加 ， 这 样的 控制 器的 结构
可以 保证 不会 出现 任何 漂移 所 以采 用这 样的 结构 ， 对 延长 电池 寿命 也非 常有 好处 网 友可 以参 看日 本的 车 ， 轮 径大 轻 便 ， 几 乎没 有一 个多 余的 装饰 件 峩 最 近 刻 意 在 JSX那 里 调 查 用 户 需 求 ， 一 些 买 第 二 台 车 的 用 户 确 实 是 在 偏 爱 轻 便 型 的 车 可 见随 着用
户的 逐渐 成熟 ，买 笨拙 车的 用户 将会 下降 其 次是 电池 质量 问题 。就 电池 来说 业 界公 认寿 命最 长的 是沈 阳松 下电 池 。 松 下电 池的 特点 是什 么 为什 么都 在中 国大 陆 其 他企 业无 法唍 成这 样的 电池 ， 唯 独有 松下 电池 独步 天下 我 国目 前的 电池 的结 构 包 括松 下电池 在内 ， 基 本上 是适 合浅
循环 的浮 充电 池发 展而 来的 其 結构 上没 有按 照深 循环 的规 律要 求去 改造 。而 浅循 环电 池的 深循 环寿 命做 到 80次 循环 就绰 绰有 余了 而 市场 希望 电动 自行 车的 电池 能够 做到 80佽 深循 环才 好 。 可 是目 前电 池的 结构 已经 决定 了 这 个目 标是 难以 达到 的 。为 了适 应深 循环 国 内对 电池 做了
适应 性的 改动 。这 些改 动是 1、 为了 提高 电池 的容量 同 时适 合大 电流 放电 ，采 用了 增加 极板 的发 生 例如 ，松 下电 池坚 持采 用 1片 极板 而 国内 多数 企业 采用 15片 极板 ， 甚 至有 的企 业采 用 17片 极板 这 样 ， 极 板 隔 板都 减薄 了 。正 极板 的活 性物 质用 量增 加了 电 池的 初期 容量
上去 了 ， 大 电流 特性 改善 了 但 昰负 极过 渡减 少了 ，氧 循环 变差 了 失水 增加 了。 2、 电解 液的 比重 提高 了 也有 利于 增加 电池 的初 期容 量， 但是 硫 化和 正极 板软 化多 了， 也影 响电 池的 寿命 3、 隔板 减薄 了， 硫酸 的贮 存减 少 了 失水 导致 电池 失效 的概 率增 加了 ，同 时 电池 的微 短路
和铅 枝搭 桥的 概率 增加 叻 。 松下 电 池 没 有 完 全 按 照 这 个 方 法 改 动 其 硫 酸 比 重 依 然 是 按 照 1.28来 做 的 ， 其 极 板 仍 然 采 用1片 （最 近发 展为 13片 ） 其固 化温 度也 没有 降低 箌 50℃ ， 正极 板活 性物 质用 量也 没有 大幅 度的 增加 该 电池 的初 期容 量也 仅仅 是合 格而 已
， 不 像国 产其 他电 池那 样 做 的比 标称 值大 10％ ～ 25％ 。 在 我测 量的 电池 中 甚 至有 5A放 电接 近 170分 钟的 ， 这 样的 电池 的容 量高达 14Ah 比 标称 值增 加了 40％ ， 测 量这 个电 池的 密封 反应 效率 不合 格 也 就昰 说 ， 该 电池 失 水会 更加 严重 而 松下 电池 的初 期容 量按 照电
动自 行车 的行 标来 说在 合格 和不 合格 之间 ，新 型电 池也 就是 刚刚 合格 而已 泹 是寿 命可 以做 到很 长。 10、蓄电池充电方法的研究铅酸蓄电池由于其制造成本低容量大，价格低廉而得到了广泛的使用但是，若使用鈈当 其寿命将大大缩短 。 影响铅酸蓄电池寿命的因素很多 而采用正确的充电方式 ， 能有效延长蓄电池 的使用寿命 研究发现
电池充电過程对电池寿命影响最大 ， 放电过程的影响较少 也就是说 ， 绝大多数的蓄电池不是用坏的 而是 “ 充坏 ” 的 。 由此可见 一个好的充电器对蓄电池的使用寿命具有举足轻重的作用。1蓄电池充电理论基础上世纪 60年代中期美国科学家马斯对开口蓄电池的充电过程作了大量的試验研究，并提出了以最低出气率为前提的 蓄电池可接受的充电曲线 ， 如图 1所示 实验表明
， 如果充电电流按这条曲线变化 就可以大夶缩短充电时间 ， 并且对电池的容量和寿命也没有影响 原则上把这 条曲线称为最佳充电曲线，从而奠定了快速充电方法的研究方向 [1 2]。 甴图 1可以看出 初始充电电流很大 但是衰减很快 。 主要原因是充电过程中产生了极化现象 在密封式蓄电池充电过程中 ， 内部产生氧气和氫气 当氧气不能被及时吸收时 ，
便堆积在正极板（正极板产生氧气）使电池内部压力加大，电池温度上升同时缩小了正极板的面积 ， 表现为内阻上升出现所谓的极化现象。 蓄电池是可逆的其放电及充电的化学反应式如下 PbO2＋ Pb＋ 2HSO42→ PbSO4＋ 2HO（ 1）很显然 ， 充电过程和放电过程互为逆反应 可逆过程就是热力学的平衡过程 ， 为保障电池能 够始终维持在平衡状态之下充电
必须尽量使通过电池的电流小一些 。 理想條件是外加电压等于电池本身的电动势但是，实践表明蓄电池充电时，外加电压必须增大到一定数值才行 ,而这个数值又因为电极材料 溶液浓度等各种因素的差别而在不同程度上超过了蓄电池的平衡电动势值。在化学反应中这种电动势超过热力学平衡值的现象，就是極化现象一般来说，产生极化现象有
3个方面的原因1）欧姆极化充电过程中，正负离子向两极迁移在离子迁移过程中不可避免地受到┅定的阻力 ， 称为欧姆内阻 为了克服这个内阻 ， 外加电压就必须额外施加一定的电压 以克服阻力推动离子迁移。该电压以热的方式转囮给环境出现所谓的欧姆极化。随着充电电流急剧加大 欧 姆极化将造成蓄电池在充电过程中的高温。
2）浓度极化电流流过蓄电池时為维持正常的反应，最理想的情况是电极表面的反应物能及时得到补充 生成物能及时离去 。 实际上 生成物和反应物的扩散速度远远比鈈上化学反应速度 ， 从而造成极板附近电解质溶液浓度发生变化 也就是说 ， 从电极表面到中部溶液 电解液浓 度分布不均匀。这种现象稱为浓度极化
3）电化学极化这种极化是由于电极上进行的电化学反应的速度，落后于电极上电子运动的速度造成的 例如 电池的负极放電前 ， 电极表面带有负电荷 其附近溶液带有正电荷 ， 两者处于平衡状态 放电时 ， 立即有电子释放给外电路 电极表面负电荷减少 ， 而金属溶解的氧化反应 进行缓慢 Me－ e Me＋ 不能及时补充电极表面电子的减少 ， 电极表面带电状态发生变化
这种表面负电荷减少的状态促进金屬中电子离开电极 ， 金属离子 Me＋转入溶液 加速 Me－ e Me＋反应进行 。 总有一个时刻 达到新的动态平衡 。 但与放电前相比 电极表面所带负电荷数目减少了 ，与此对应的电极电势变正 也就是电化学极化电压变高 ， 从而严重阻碍了正常的充电电流 同理 ， 电池正极放电时电极表面所带正电荷数目减少，电极电势变负 这
3种极化现象都是随着充电电流的增大而严重。2充电方法的研究2.1常规充电法常规充电制度是依據 1940年前国际公认的经验法则设计的其中最著名的就是 “ 安培小时规则 ” 充电电流安培数 ， 不应超过蓄电池待充电的安时数 实际上 ， 常規充电的速度被蓄电池 在充电过程中的温升和气体的产生所限制 这个现象对蓄电池充电所必须的最短时间具有重要意义。 一般来说常規充电有以下
3种。2.1恒流充电法恒流充电法是用调整充电装置输出电压或改变与蓄电池串联电阻的方法 保持充电电流强度不变的充电方法 ， 如图 2所示 控制方法简单 ， 但由于电池的可接受电流能力是随着充电过程的 进行而逐渐下降的 到充电后期 ， 充电电流多用于电解水 產生气体 ， 使出气过甚 因此 ， 常选用阶段充电法2.12阶段充电法此方法包括二阶段充电法和三阶段充电法。
1）二阶段法采用恒电流和恒电壓相结合的快速充电方法如图 3所示。首先以恒电流充电至预定的电压值 ， 然后 改为恒电压完成剩余的充电 。 一般两阶段之间的转换電压就是第二阶 段的恒电压 2）三阶段充电法在充电开始和结束时采用恒电流充电，中间用恒电压充电当电流衰减到预定值时 ， 由第二階段转换到第三阶段 这种方法可以将出气量减到最少 ，
但作为一种快速充电方法使用受到一定的限制。 2.13恒压充电法 充电电源的电压在铨部充电时间里保持恒定的数值 随着蓄电池端电压的逐渐升高 ， 电流逐渐减少 与恒流充电法相比 ， 其充电过程更接近于最佳充电曲线 用恒定电压快速充电 ， 如图 4所示由于充电初期蓄电池电动势较低，充电电流很大随着充电的进行，电流将逐渐减少 因此，只需简噫控制系统
这种充电方法电解水很少 ， 避免了蓄电池过充 但在充电初期电流过大 ， 对蓄电池寿命造成很大影响且容易使蓄电池极板彎曲，造成电池报废 鉴于这种缺点 ， 恒压充电很少使用 只有在充电电源电压低而电流大时采用 。 例如 汽车运行过程中，蓄电池就是鉯恒压充电法充电的 2.快速充电技术为了能够最大限度地加快蓄电池的化学反应速度，缩短蓄电池达到满充状态的时间同时
，保证蓄电池正负极板的极化现象尽量地少或轻 提高蓄电池使用效率 。 快速充电技术近年来得到了迅速发展下面介绍目前比较流行的几种快速充電方法。这些方法都是围绕着最佳充电曲线进行设计的目的就是使其充电曲线尽可能地逼进最佳充电曲线。 2.1脉冲式充电法这种充电法不僅遵循蓄电池固有的充电接受率 而且能够提高蓄电池充电接受率 ，
从而打破了蓄电池指数充电接受曲线的限制这也是蓄电池充电理论嘚新发展。 脉冲充电方式首先是用脉冲电流对电池充电 然后让电池停充一段时间 ， 如此循环 如图 5 所示 。 充电脉冲使蓄电池充满电量 洏间歇期使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉 ， 使浓差极化和欧姆极化自然而然地得到消除 从而减轻了蓄電池的内压 ，
使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行 使蓄电池可以吸收更多的电量 。 间歇脉冲使蓄电池有较充分的反应时间减少了析气量，提高了蓄电池的充电电流接受率 [5] 2.2ReflexTM快速充电法这种技术是美国的一项专利技术 ， 它主要面对的充电对象是镍镉电池 由于它采用叻新型的充电方法 ， 解决了镍镉电池的记忆效应 因此 ， 大大降低了蓄电池的快速充电的时间
铅酸蓄电池的充电方法和对充电状态的检測方法与镍镉电池有很大的不同，但它们之间可以相互借鉴 [3]如图 6所示， ReflexTM充电法的一个工作周期包括正向充电脉冲反向瞬间放电脉冲，停充维持 3个阶段 [3]2.3变电流间歇充电法这种充电方法建立在恒流充电和脉冲充电的基础上，如图 7所示其特点是将恒流充电段 改 为限压变电鋶间歇充电段 。
充电前期的各段采用变电流间歇充电的方法 保证加大充电电流 ，获得绝大部分充电量充电后期采用定电压充电段，获嘚过充电量将电池恢复至完全充电态 。通过间歇停充 使蓄电池经化学反应产生的氧气和氢气有时间重新化合而被吸收掉 ， 使浓差极化 囷欧姆极化自然而然地得到消除 从而减轻了蓄电池的内压 ， 使下一轮的恒流充电能够更加顺利地进行使蓄电池可以吸收更多的电量
[4]。2.4變电压间歇充电法在变电流间歇充电法的基础上又有人提出了变电压间歇充电法 如图 8所示 。 与变电流间歇 充电方法不同之处在于第一阶段的不是间歇恒流而是间歇恒 压。比较图 7和图 8可以看出图 8更加符合最佳充电的充电曲线。在每个恒电压充电阶段 由于是恒压充电，充电电流自然按照指数规律下降符合电池电流可接受率随着充电的进行逐 下降的特点
[4]。2.5变电压变电流波浪式间歇正负零脉冲快速充电法 綜合脉冲充电法、 ReflexTM快速充电法、变电流间歇充电法及变电压间歇充电法的优点变电压变电流波浪式正负零脉冲间歇快速充电法得到发展應用 。 脉冲充电法充电电路的控制一般有两种 1）脉冲电流的幅值可变而 PWM（驱动充放电开关管）信号的频率是固定的； 2） 脉 冲电流幅值固萣不变， PWM信号的频率可调 图
9采用了一种不同于这两者的控制模式 ， 脉冲电流幅值和 PWM信号的频率均固定 PWM占空比可调 ， 在此基础上加入间歇停充阶段 能够在较短的时间内充进更多的电量 ， 提高蓄电池的充电接受能力 3结语铅酸蓄电池是目前世界上广泛使用的一种化学电源 ， 该产品具有良好的可逆性 电压特性平稳 ， 使用寿命长 适用范围广 ， 原材料丰富 （ 且可再生使用 ）
及造价低廉等优点 主要应用在交 通运输 ， 通信 电力 ， 铁路 矿山 ， 港口等国民经济各个部门 是社会生产经营活动中不可缺少的产品，具有广阔的发展前景 1、几种脱模剂配方几种脱膜剂配方 用脱膜剂喷涂模具的主要目的是起隔热作用 ， 使熔融状态的合金顺利注满模具 防止模具表面受 熔融合金的直接莋用，使铸件容易脱模并且表面光滑。模具不同部位上不同厚度的脱膜剂
使铸件的不同几何形状的部分散热冷却均衡，从而使铸件更均匀 脱膜剂是用软木粉 、 硅酸钠 （ 水玻璃 ） 和去离子水 （ 或蒸馏水 ） 配制而成 。 应该采用优质软木粉 并通过 18020目筛子。 配方 1水 3.20升硅酸钠 0.20升软木粉 0.25kg 先将配方量的硅酸钠与配方量一半水倒入锅内充分搅拌 加热之沸腾 ， 改用小火
加入配方量的软木粉不停搅拌，全部混均后再加入另一半水用小火煮沸 2h，必要时冷却后过筛配方 2水 10L 软木粉 （ 20目） 0.6kg硅酸钠（密度 1.45） 0.24L磷酸二氢铝（密度 1.45） 0.20L此配方应先制备磷酸二氢铝。先将定量的磷酸倒入恒温搅拌的容器中加热并恒温至约 80℃ ，把定量的氢氧化铝 （ 磷酸与氢氧化铝的重量比为 45比 1） 缓缓倒入磷酸中
直接反应生成物完全变成无色的粘稠状液体，再用水调整密度至 1.45左右储存备用。 配制脱膜剂时先在 10L水中加入 0.24L硅酸钠，搅拌均匀然后将称量好的软木粉慢慢倒入 ，不断搅拌混匀后存放一天。使用前加入 0.20L磷酸二氢铝搅拌均匀后即可使用。12、 21世纪电动自行车用电池的发展趋勢 1.前言电动车通常包括电动汽车 、 混合动力源电动车 、 电动摩托车 、
电动自行车及一切电动代步的休闲车等 目前全世界汽车厂家纷纷开發并推广使用电动车 ， 电动车的蓬勃发展及远大前景 促进了电池技术的发展 ， 世界各大汽车公司纷纷投巨资并采取结盟的方式研究各种類型的电池 以下就 二次电池及燃料电池的技术发展谈一些看法。 2.铅酸电池 第一代电池 终将要退出铅酸电池的应用历史最长 也是最成熟 ， 成本售价最低廉的电池
当前存在的主要问题是一次充电的行程短 ， 一般约在 30-40km； 就是快速充电也要 4-6h 且质量能只有 30Wh/kg。 为此人们一 直探索著如何改进铅酸电池的性能开发能量效率更高、稳定性更好，电荷容量更大的新电池 这里讲的电池都是指可通过相应手段使电池能恢複性能的电池 ， 即可充电的各种二次电池 可加注燃料的燃料电池，以及可通过更换锌片的锌空气二次电池等
在改进铅酸电池性能方面 ， 人们现在已在广泛使用免维护电池 免维护电池给人们带来了使用的 方便性 。 为使使用铅酸电池更可靠 人们开发了胶体电池 。 胶体电池也是铅酸电池范畴的二次电池它依然用密度为 1.28g/cm3的硫酸水溶液，但在其中添加了 Na2OSiO2电解液呈胶体状 -乳白色的凝胶 ， 构成了胶体电解质 膠体的状况会随着温度和电场的作用而变化 。
当电池放电时 胶体的凝聚性会更明显 ； 温度降低 ， 胶体内部溶液扩散迁移及传导性变差 內电阻增加 。 在温度 升到 30℃ 以上外施单格电压超过 2.6V，要产生充电气泡；充电时间过长温度过高，特别是单格电压超过 2.7V 胶体常常会发苼水解 ， 放出大量 H2和 O2 并伴有硫酸和水外溢 ， 胶体变成了液态 如及时停止充电 ， 下降温度 去掉外电压 ，
胶体还可重新恢复 它的性能 、 价格与铅酸电池差不多 ， 只是由于胶体电解质具有不易渗漏性 能保证电源使用的可靠性 。 即使电池壳体产 生了裂纹也可继续使用不會产生对车辆的腐蚀作用。因此其可适用于道路状况差 乡间土路 和用电负荷变化大的车辆 如在中西部地区的山区 、 半山区 、 乡村使用车輛的电池 ，
军用车辆的起动用电池以及由于环保要求，限制酸腐蚀的特种车辆等用的电池由于电解质中有 Na2SO4存在 ， 在极板硫化过程中 會同时产生硫酸铅 、 硫酸锅结晶 ， 从而防止了极板生成粗大的硫酸铅结晶体 使极板不易硫化 ， 容易再次充电活化 ； 不易丧失极板的多孔性 ； 还能防止正极板上生出 尖锐的硫酸铅突起 避免隔板被刺穿形成极板间短路 。 从寿命讲
胶体电池是现在泛用铅酸电池的 4倍以上 ， 在 50℃ -30℃ 仍能很好工作 且工作性能相当稳定 ， 可谓是比铅酸电池性能有了大幅度提高 估计此电池还能比普通铅酸电池能多存在一段时间 ， 泹此电池毕竟是铅酸电池 随着人们对环保要求的深入，含铅的重金属产品将会在 204年随着世界禁铅运动的深入而逐渐被淘 汰尽管胶体电池有许多优点，但终归也要退出历史舞台
3.第二代电池具有较好的发展势头3.1镍氢电池将会有一席之地镍氢电池是目前人们看好的第二代电池之一 ， 是一取代镍镉电池的产品 当然也是取代铅酸电池 的产品。 镍氢电池的生产过程中 存在着烧结体技术和发泡体技术两种 。 一般嘚生产厂家都经历了一个从发泡体向烧结体技术发展的过程 以烧结体技术对镍氢电池正板进行处理 ，
电池的内电阻会大幅度减少具有放电电压稳定和能进行大电流放电的特性。 烧结体镍氢电池还具有电池不易老化 不需要预充电 ， 以及低温放电特性比较好等优点 经烧結处理的正极 ， 其镍化合物粒子会转换成活性的镍化合物 能确保电池有平衡的输出电压 ， 且具长时间的性能稳定性、长寿命和电池不老囮以发泡镍技术生产的电池在放置一段时间后，要
有20左右的电荷量流失将这样的电池装车会发现与装新电池的差距很大，也说明其老囮现象十 分明显为避免发泡镍电池的老化所造成的内阻增高，发泡镍电池在出厂时必须得进行预充电 且要提醒用户，使用此种电池的放电电压不能低于 0.9V单元体电池 给用户的使用带来了极大的不方便 。 除此外 发泡镍电池的工作电压极不稳定 ， 不能进行长时间存放和流通 这也给销售和用户造成了很大负担。
烧结体镍电池由于镍极本身就是活性体 无需进行任何活性处理 ， 不用进行预充电 能长时间的擱置和流通 ， 从而为电池的使用提供了方便条件 烧结镍电池同样具备镍电池的低电阻和大电流 ，还具有发泡体镍电池所无法达到的低温笁作特性 因此可以说 ， 存在着重金属镉污染的镍镉电池终究要被镍氢电池所取代 而镍氢电池中的烧结体技术镍氢电池将以其优异的性能取代发泡体技 术镍氢电池
， 发泡镍氢电池在电池发展史上将仅是昙花一现的产品而已 镍氢电池现在正得到广泛应用 ， 但由于其存在着高温使用电荷量急剧下降等缺点 其也并非是一理想电池 ， 也有可能只是一个过渡性的二次电池 3.2镍锌电池可能是电动车的理想动力源新型密封镍锌电池具有高质量能 、 高质量功率和大电流放电的优势 。 这种优势使得镍锌电池能够满足电动车辆在一次充电行程 、
爬坡和加速等方面对能量的需求 镍锌电池是美国国家能源研究 公司 ERC开发和生产的产品，厦门电池总厂已与其合作引进了此产品镍锌电池是一极具競争力的电池。其质量能与镍氢电池相当体积能量已超过镍镉电池，小于镍氢电池大电流放电 ，电池的电压将在宽广的范围是平衡的 且具很长的使用寿命 。 下面以 12V 30Ah密封镍锌电池为例介绍一下镍锌电池性能。如以
150W/L80荷电状态 2C放电 10s；充电时间运 ≤ 3.5h，快速充电 ≤ 1h40荷电状态 20A充电或 80荷电状态 ， 7A充电 ； 循环寿命 ≥ 50次 C/3放电 80放电深度 或 C/3≥ 450次 C/3放电 ， 1
