如何延長(cháng)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

對于電動(dòng)自行車(chē)來(lái)說(shuō)，發(fā)展勢頭異常迅猛。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)驚人的數據，這表明著(zhù)電動(dòng)車(chē)的產(chǎn)銷(xiāo)上正經(jīng)歷著(zhù)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。

現在大部分廠(chǎng)家都承諾電池質(zhì)保一年，商家當然就這么宣傳，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)二次消費的，也不是介紹朋友來(lái)購車(chē)的，而是來(lái)更換電池。就算電池廠(chǎng)家履行保修承諾，用戶(hù)們也不會(huì )滿(mǎn)意，他們會(huì )認為這是電動(dòng)車(chē)的質(zhì)量問(wèn)題，經(jīng)銷(xiāo)商花費了大量的精力，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，電池的設計及循環(huán)放電試驗都表明，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(chǎng)家開(kāi)始嘗試用壽命更長(cháng)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群的市場(chǎng)面前失去了競爭優(yōu)勢，很多富有開(kāi)拓和進(jìn)取精神的廠(chǎng)商被無(wú)情地打敗。我們都知道，諸如電視、計算機等很多電子產(chǎn)品的壽命可長(cháng)達十年，但廠(chǎng)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(zhù)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)可奈何的現實(shí)，同時(shí)為穩定用戶(hù)的消費信心。這個(gè)“硬著(zhù)頭皮”質(zhì)保的方法短期內還能抵擋片刻，時(shí)間長(cháng)了，問(wèn)題總會(huì )凸現出來(lái)。所以，這個(gè)行業(yè)里出現了很多游擊隊式的廠(chǎng)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(zhù)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(cháng)電池壽命的途徑，首先就要弄清楚電池的失效機理，以便對癥下藥。

二、電動(dòng)車(chē)鉛蓄電池壽命短的原因

從1859年，法國人加斯東普蘭特發(fā)現了鉛酸充放電的現象后，鉛酸蓄電池一直是電池領(lǐng)域應用最廣泛的產(chǎn)品，如汽車(chē)、機車(chē)、輪船、飛機、后備供電設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)域對鉛酸蓄電池的不滿(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晶的物質(zhì)，當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(cháng)時(shí)，就會(huì )“抱成”團，結成小晶體，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晶，結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(zhù)在電極板上，造成了電極板工作面積下降，這一現象叫硫化，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。當硫酸鉛大量堆集時(shí)還會(huì )吸引鉛微粒形成鉛枝，正負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，硫酸鉛結晶就會(huì )在這些縫隙內堆積，并產(chǎn)生膨脹張力，最終使極板斷裂脫落或外殼破裂，造成電池不可修復性物理?yè)p壞。所以，導致鉛酸蓄電池失效和損壞的主要機理就是電池本身無(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(zhù)更長(cháng)的壽命，這是因為電動(dòng)自行車(chē)的鉛酸電池有著(zhù)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)電機會(huì )對電池自動(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 )相當嚴重。

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。經(jīng)過(guò)這樣的壽命試驗，可達到充放電循環(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了。這是因為大電流工作增加了50%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，因為三輪摩托車(chē)的車(chē)身太重，工作電流達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2.7~2.9伏），當充電電壓超過(guò)單節電池的析氧電壓（2.35伏）或析氫電壓（2.42伏）時(shí)，電池就會(huì )因過(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 )硫化結成晶體。

3、鉛蓄電池生產(chǎn)方面的原因

針對電動(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增加極板數量。

把原設計的單格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，增加極板數量來(lái)提高電池容。

②提高電池的硫酸比重。

原來(lái)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(chē)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，硫化現象就更嚴重。密封電池的最基本原理之一就是正極板析氧以后，氧氣直接到負極板，被負極板吸收而還原為水，考核電池這個(gè)技術(shù)指標的參數叫做“密封反應效率”，這種現象叫做“氧循環(huán)”。這樣，電池的失水很少，實(shí)現了“免維護”，就是免加水。為此，都要求負極板容量做的比正極板容量大一些，又稱(chēng)為負極過(guò)渡。增加正極板活性物質(zhì)必然使得，負極過(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，失水相對嚴重，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(chǎng)干脆就去掉限速器出廠(chǎng)，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 )嚴重縮短電池壽命。

12V鉛酸電池的最低保護電壓為10.5V，如果是36V電池組，最低保留電壓就是31.5V，目前大多數車(chē)廠(chǎng)采用的控制器欠壓保護電壓也都是31.5V。表面上看這是正確的，但是，實(shí)際當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(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，所增加的續行能力不到2公里，而對電池的損傷卻非常大。只要出現這樣的情況10次，電池的容量就會(huì )低于標稱(chēng)容量的70%。另外，一些用戶(hù)發(fā)現電池在欠壓以后，過(guò)10分鐘，電池又不欠壓了，就又采取給電行駛，這對電池破壞更大，而大多數車(chē)的說(shuō)明書(shū)沒(méi)有給用戶(hù)以警示。目前多數控制器內部都有可調的電位器，而這個(gè)可調的電位器的振動(dòng)漂移是比較嚴重的。在價(jià)格競爭中，面對更注重車(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，不得不通過(guò)提高恒壓值到2.47V～2.49V。這樣，大大超過(guò)電池正極板析氧電壓和負極板析氫電壓。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。這樣，很多充電器的浮充電壓超過(guò)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，提高密封反應效率的基礎上，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 )導致充電時(shí)間的延長(cháng)，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(méi)有高于嚴重析氫電壓。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，必須采用連續充放電，如果中途停止幾天充電，電池就會(huì )產(chǎn)生比較嚴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)劝l(fā)生數次沒(méi)有及時(shí)充電的情況，電池的硫化就會(huì )積累。多數充電器制造商都說(shuō)車(chē)廠(chǎng)因為價(jià)格因素不接受可以保證電池壽命的充電器。應該承認，這是大多數小企業(yè)是如此，但是，有發(fā)展的、規模性大企業(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

不少電池在單體測試中，可以獲得比較好的結果，但是，對于串連電池組來(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)購車(chē)后配車(chē)使用這段時(shí)間要經(jīng)過(guò)很多環(huán)節，間隔時(shí)間甚至會(huì )長(cháng)達數月，在這期間，由于沒(méi)對電池進(jìn)行補充電，自放電產(chǎn)生的硫酸鉛大量堆積結晶，用戶(hù)剛買(mǎi)到的新電池可能是已經(jīng)老化甚至報費的電池。

電池廠(chǎng)家在執行質(zhì)保時(shí)，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，在檢驗中往往會(huì )發(fā)現有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。不少電池制造商對返退電池采取配組、補水、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(chǎng)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(cháng)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，適當限速，不搭載重物，長(cháng)時(shí)間不使用電動(dòng)自行車(chē)時(shí)要做補充充電，最好每次放電后都能及時(shí)充電，做好欠壓保護，嚴防電池過(guò)放電，對于標稱(chēng)24V的欠壓保護應該設在21.5V～22V，對于標稱(chēng)36V的欠壓保護應該選32.5V±0.5V，對于標稱(chēng)48V的應該設在44V～45V。這樣的電壓對續行能力僅僅減少不到2公里，但是可以有效延長(cháng)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)補水。這些方法簡(jiǎn)單易行，經(jīng)濟成本很低，但要嚴格遵守卻有一定難度。所以，可以使用專(zhuān)門(mén)的設備進(jìn)行除硫維護，這些方法有：

1.使用臺式快速除硫設備

臺式快速除硫設備的工作原理是高電壓大電流脈沖充電，通過(guò)負阻擊穿消除硫化。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)嚴重失水和正極板軟化的問(wèn)題，對電池產(chǎn)生致命的損傷，經(jīng)過(guò)這類(lèi)設備除硫兩次后的電池基本都會(huì )報廢。另外，目前的專(zhuān)業(yè)維修點(diǎn)進(jìn)行一次除硫收費基本在60~80元之間，最多能延長(cháng)電池壽命半年，并沒(méi)有為用戶(hù)來(lái)顯著(zhù)的經(jīng)濟利益。目前,市場(chǎng)上的專(zhuān)業(yè)電池維護店主都已經(jīng)明白了這種方法的危害.于是,又出現了脈沖放電除硫的設備,其實(shí),根本原理并沒(méi)有變,只是從恒高壓恒大電流變成了瞬時(shí)峰值高壓,還是會(huì )損傷極板活性物質(zhì),用過(guò)這類(lèi)產(chǎn)品的朋友應該很清楚這點(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(lèi)同于臺式快速除硫設備的工作原理，采用高電壓大電流脈沖充電，通過(guò)負阻擊穿除硫，上面已經(jīng)說(shuō)明了這種方法對電池壽命會(huì )構成致命傷害，已被市場(chǎng)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(guò)程中干擾電池的硫化。另一種是周期性的采用10％～20％的過(guò)充電的方法，還原電池的硫酸鉛結晶。這兩種充電器都可以在充電時(shí)除硫，但會(huì )造成欠充或過(guò)充，也忽略了電池放電過(guò)程才是最主要的硫化過(guò)程這一事實(shí)，所以，效果并不理想，大部分用戶(hù)在具備電動(dòng)車(chē)配備的充電器后會(huì )放棄這種重復投資的除硫方式。

3.使用在線(xiàn)式鉛酸蓄電池延生器

在線(xiàn)式鉛酸蓄電池延生器與電池并聯(lián)，可二十四小時(shí)阻止及消除硫化。這種方法修復比較慢，修復時(shí)間比較長(cháng)，往往在120小時(shí)以上，但無(wú)論是充電還放電過(guò)程都能阻止和消除硫化，修復效果很好。因為采用低電壓低電流，延生器不會(huì )對電池極板產(chǎn)生強大沖擊而導致失水和軟化，這是一種用戶(hù)一次投入就可以持之以恒的維護方式，特別是對于質(zhì)量較好的新電池，可延長(cháng)電池壽命2~5倍，而且一次投入，可伴隨電動(dòng)自動(dòng)車(chē)，下一次更換電池，延生器還可以繼續使用，能為用戶(hù)節約大量的經(jīng)濟成本。如果用戶(hù)一年更換一次電池，一組電池280元，用戶(hù)10年就要花費2800元在電池的更換上，就保守的計算，如果使用延生器延長(cháng)電池壽命兩倍，10年也可節約近一半的電池費用。

采取這個(gè)方法的意義很大。首先是給用戶(hù)帶來(lái)了實(shí)實(shí)在在的經(jīng)濟效益，減少了用戶(hù)的麻煩。其次是提高了車(chē)廠(chǎng)的聲譽(yù)，為拓展生產(chǎn)提供了條件。第三，為電動(dòng)車(chē)經(jīng)銷(xiāo)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(shí)，在店面銷(xiāo)售上也增加了促成交易的銷(xiāo)售方案。第四，可以大大減少電池制造商的理索賠費用。第五，改善電動(dòng)自行車(chē)的形象，拓展電動(dòng)自行車(chē)整體市場(chǎng)的發(fā)展。第六，提高電池的利用率，有利于環(huán)保。