| 摘要：通过电动自行车使用的阀控密封式铅酸蓄电池主要的失效分析，探讨了降低电池失效率采取一些有效的方法，实现电动自行车铅酸蓄电池保用2年的梦想。
第四采取抑制硫化的措施
电池硫化的可能性在于：
电池放电以后不能够及时充电，在此期间形成稍大的硫酸铅结晶。这种现象发生与所有的深放电的电池，并且在电池放电12小时以后就可以找到大硫酸铅结晶；
深循环电池的硫酸比重相对比较高，消除容易产生硫化的条件；
负极过度的密封铅酸蓄电池，在100％充电以后，还会有不少的硫酸铅结晶没有得到还原，形成了产生大硫酸铅结晶的“晶种”，其他条件一旦具备，非常容易形成大的硫酸铅结晶；
正极板容量下降以后，负极板也不能够完全还原，形成硫酸铅结晶逐步长大的条件。
由此可见，任何深循环电池在正常使用中，是无法避免完全产生大的硫酸铅结晶，也就是电池硫化的可能。而电池一旦出现硫化，不仅仅会使电池的负极板容量下降，也会加重失水和正极板软化，对整个电池的寿命形成影响。
现在流行一种电池快速寿命测试方法，就是采用1C电流充入70％的电量，采用2C电流放出60％电量，来考核电池深循环寿命。70％的2C电流充电，是电池在充电接受能力比较大的时候，对电池采用大电流充电，对电池的损伤比较小。电池基本上没有高于严重析氢电压。一旦高于析氢电压，电池也会快速的失水。这个试验，必须采用连续充放电，如果数次中途停电几天，电池也会产生比较严重的硫化而提前失效。而用户使用电池，是无法保证每次使用以后，都能够及时充电的，一年以内发生数次没有及时充电的情况，电池的硫化就会积累，而积累的硫酸铅结晶就会形成“晶种”而逐渐长大。
抑制和消除电池硫化的方法很多，其中，采用高电压大电流充电，使大的硫酸铅结晶产生负阻击穿的方法来溶解的方法是快速消除硫化的便捷方法。试验中发现，这种消除硫化的方法是可以获得暂时的消除硫化的效果，但是，也会在消除硫化中带来加重失水和正极板软化的问题，对电池带来寿命上的损伤。
比较好的方法还是采用快速的脉冲前沿的充放电脉冲，利用其高次谐波与大的硫酸铅结晶谐振的方法，在充电过程中消除电池的硫化。利用这种方法来消除电池的硫化，做得最成功的就是美国PULSETHEC公司的设备。采用这种方法，可以在给电池充电的时候，合理的控制充电脉冲的前沿，利用其高次谐波成分与大的硫酸铅结晶谐振而溶解大硫酸铅结晶。另外就是在电池两端接入脉冲发生器，在电池电压没有过放电的时候，对电池不断地产生脉冲，其一可以具有溶解大硫酸铅的条件，其二是脉冲扰动，破坏了大硫酸铅继续生长的条件，在电池电压低于规定值的时候，自动停止工作，不会因为脉冲发生器消耗的电流使电池过放电。
另外的一个方法就是周期性的采用10％～20％的过充电的方法，可以还原电池的深层硫化，防止结晶继续生长。这是国际上在2000年以后开始流行的一种行之有效的方法，据资料介绍，可以延长深循环电池寿命达一倍以上。
对样车跟踪的数据证明，定期的对电池采取脉冲除硫化和微过充电消除硫化的方法是行之有效的方法。国内已经出现具有脉冲修复和过充电修复功能的充电器，采用这种充电器，可以非常有效的消除电池的硫化。
第五是抑制热失控的措施
对于胶体电池，就其特性来说，良好的氧循环特性可以缓解电池的失水，然而，改善了电池的氧循环也是一把双刃剑，其副作用就是氧循环产生的高热量非常容易形成热失控。而所有热失控仅仅是在充电过程中产生的，所以充电器的选择和定位更加重要。就笔者对胶体电池充电器的测试看，问题还不少。主要的问题是最高充电电压过高，这在夏季非常易诱发热失控。目前的胶体电池所选用的充电器还不能够根绝或者基本上避免胶体电池的热失控。
现在采取的方法有不少，其中一些方法和对其评价如下：
1、 降低充电的最高充电电压，提高恒压转浮充的电流。 这样的做法可以缓解热失控，但是充入电量下降，非常容易形成由于欠充电形成的硫化，导致电池容量下降。
2、 给充电增加定时器。有2种增加定时器的方法，其一是开始充电以后，对充电进行定时，当按照电池可以充满电的时间，就关闭充电器。这样的做法是寄希望于在8～10小时定时以内，电池的热失控的热积累不至于使电池的塑料外壳达到玻璃点温度，也就是电池的外壳还没有升到软化的程度。如果对有热失控前兆并且充满电的电池再次充电，电池温升已经超过外壳玻璃点温度，这种方法也可以缓解，但是不能够避免。
其二，是在电池进入恒压状态以后开始计时，计时的时间比开始就计时的时间短，但是，这样的计时也最少需要4小时，对于完全充满电并且有热失控前兆的电池的温升也有超过外壳玻璃点温度的可能。
这2种方法可以大大缓解热失控电池带来的损失，但是不能够从根本上避免。
3、 给电池增加负脉冲，降低极板温升。 不过，多数的负脉冲加的往往是仅仅具有降低负脉冲到来期间的充电电流的作用，没有对电池进行放电。
4、 在电气控制方法中，最好的方法就是采取通过逻辑控制，使在恒压充电以后，充电电流不能够反升。这就切断了热失控反馈的环路，停止了电流增加所带来的发热提高的过程。
第六是抑制电池落后的方法
即便电池经过严格的组配，但是众多的原因还会导致串连电池组的电池差异。诱发电池落后的部分原因是：
电池自放电的差异；排气压力的差异；硫酸比重的差异；失水的差异；制造工艺的差别。
电池在发生容量差异以后还会扩大，导致加速容量下降。
解决电池落后的最好的方法是每组电池单独充电。这里需要注意的每组充电恒压值的差异。并联充电是消除这种差异的好方法。但是，并联充电给每只电池的充电电流会产生差异，所以充满电的时间会有差异。作为维修是比较好的，作为正常充电，还需要在电流分配上采取适当的措施。
当然，也可以采用小电流恒流充电，例如采用0.03C～0.05C电流充电，在这样小电流长时间的充电过程中，达到高电压的电池充入电量不多，副反应到是比较强烈，充电电压低的会逐步提升，这样电池容量逐步接近与平衡。
电池的修复
电池的修复虽然没有成为一个行业，但是电池修复工作一直是存在的。不少电池制造商对保用期以内的返退电池采取“修旧利旧”的方式，把通过维修的电池重新提供给用户，以提高电池的有效使用寿命，降低报废率，减少电池制造商的部分理索赔的损失。这些修复方法为：
1、 重新配组。电池返退以后，电池制造商重新进行充放电检验，在检验中往往会发现有50％以上的电池不符合返退条件的电池。其原因也就是在串连电池组中，个别的电池落后形成整组电池功能下降而引起整组返退。
2、 补水。鉴于部分电池制造商还是采用低锑合金的板栅，电池失水比较低，加上最高充电电压高于析氢电压，电池失水更加严重，形成了电池的第一位的失效原因。对此，一些电池制造商有意的改造了盖板，并且在排气阀下部设立了螺装结构，为打开电池形成了方便条件，这样，有利于电池制造商开展电池补水工作。对使用了半年的电池进行一次补水，可以延长电池的使用寿命，延长时间平均达到3个月以上。应该注意的是，每次补水以后，电池都利用处于过充电状态把电池由“准贫液”转为“贫液”状态，而这个过充电对提高电池容量是有好处的。
3、 消除硫化。采用专门的设备，对电池进行消除硫化的处理。这里主要有2种方法，其一就是高电压大电流脉冲充电，通过负阻击穿消除硫化。这种方法速度快，见效快，但是对电池的寿命影响比较大。另外的方法就是采用小电流频率高达8KHz以上，利用大结晶谐振的方法来溶解，这种方法修复比较慢，修复效果也比较好，但是，修复时间比较长，往往在120小时以上。实际测试数据表明，对于补水以后没有达到60％补充容量的电池进行除硫处理，还有约2/3的电池可以达到60％以上的容量，甚至还有35％以上的电池的容量可以达到80％以上的容量。
4、 采取类似保护器、延生器类的脉冲发生器并联在电池上，对电池进行脉冲维修。这种方法对修复电池比较慢，但是由于长年在维修，所以，如果没有过放电，对于连续使用的电池来说，往往是彻底消除了电池硫化的可能性。
5、 综合修复方法。如果对电池采用定期检验，及时除硫和补水，单只电池充电、重新配组。采取这些做法以后，电池的平均寿命会大大提高。定期检修的意义比较大，不要等电池由于失水和硫化的影响，损伤正极板以后再修复。这样，可以大大延长电池的寿命。而一旦电池出现严重的失水和硫化以后，对正极板的损伤相对也比较大。所以，应该在对正极板损伤以前久对电池进行适当的维修。采取防患于未然的检修的方法比亡羊补牢的方法更加有效。
四、结语
采取综合措施，可以大大延长电池的实际使用寿命。如果做到如下措施，电池的实际寿命可以获得延长一倍以上的结果。
1、 追求车的效率。尽可能的使整车轻便化。据说，最轻便的车和最重的车，塑料件形成高达十多公斤。而这十多公斤的塑料件不仅仅是行车的累赘，也给用户塑料件日后维修带来非常大的麻烦。
适当限速，做好欠压保护，严防电池过放电。采用固化的控制器，杜绝控制器参数漂移的现象。采用好的助力方式，使输出与脚踏用力成正比，形成有效的智能化助力控制。
采用大轮径，细轮胎，提高电机的效率，使电机工作在相对比较高的工作效率状态。同时减少轮胎与地面的摩擦损失。
2、 采用长寿命的电池。逐步扭转以电池的初期容量来评价电池的趋势，以深循环寿命来评价电池。这样，带动电池向发展寿命方面改进。
3、 采用先进合理的充电器。这个充电器应该使电池最高充电电压低于大量析氢电压，最好在大量析氧电压和大量析氢电压之间。要达到这个目标，最好的方法还是采用大电流负脉冲充电。
采用适当的温度控制，解决夏季过充电冬季欠充电的问题。
合理的快速脉冲前沿，使其具有消除硫化的作用。
4、 完善的售后服务检修体系。对电池进行定期的检修，缓解和消除电池缺陷扩大化。
采取这些措施的效果是非常明显的。就平均每天续行25公里的多家样车跟踪看，电池的使用寿命基本上都超过二年。有的已经达到三年以上。
采取这些方法的意义很大。首先是给用户带来了实实在在的经济效益，减少了用户的麻烦。其次是提高了车厂的声誉，为拓展生产提供了条件。第三可以大大减少电池制造商的理索赔费用。第四，改善电动自行车的形象，拓展电动自行车整体市场的发展。第五，提高电池的利用率，有利于环保。
采取这些措施，不仅仅可以减少用户的使用费用，由于降低了大量塑料件的累赘，也可以降低新车的成本。而这个先机给国外留下了进入中国电动自行车市场巨大的空间。殷切企盼国人能够奋起直追，赶超国外的先进技术，屏弃低水平的重复竞争，开拓出电动自行车市场崭新的局面，使是中国电动自行车不仅仅是在国内销售的产量第一，而且争取做到国际市场上也独占鳌头。 |
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