| 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。
延长电池的使用寿命需要采用一系列整体的措施。
第一是对车的处理
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，这样的电池寿命难以达到很长。
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，并不能够在30分钟以内进行充电，电池存在着硫化，这就是电摩电池与试验结果相差甚远的主要原因。
所谓简易型车款的电池寿命相对来说比较长，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。这样的车在20公里时速巡航时的电流也就是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，以增加电流来保证车速，特别是一些轻摩化的车，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。这样影响的不仅仅是续行能力，而且在同样续行要求下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。
另一个问题是限速问题。大多数车的控制器都留了一个限速插头，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出厂。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，而对电池的损伤却非常大的，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，一些用户发现电池在欠压以后，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压低于10.5V，该电池处于过放电状态。而其他电池还没有达到11V。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。所以建议：对于标称36V的欠压保护应该选32.5V±0.5V, 对于标称24V的欠压保护应该设在21.5V～22V，对于标称48V的应该设在44V～45V。这样的电压对续行能力仅仅少不到1公里，但是对电池寿命的影响很少。
目前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来调试，并且采取环氧树脂灌封的控制器，该控制器的可行性非常高，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。
第二是电池质量问题
我国目前的电池结构，基本上是由适合浅循环的浮充电池发展而来的。其结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800次深循环才好。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，采用了增加极板的情况。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，但是负极过渡减少了，氧循环变差了，失水增加了。
2、 提高电解液的比重也有利于增加电池的初期容量，但是硫化和正极板软化也增加了，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了。
不少电池在单体测试中，可以获得比较好的结果，但是，对于串连电池组来说，其寿命明显下降。产生这种现象的重要原因就是串连电池组的配组问题。这也是在电池质量中一个非常重要的问题。电池配组一般应该注意的是：
1、电池工艺状态的配组；
电池的工艺状态不同，电池的失效模式也不相同。多数电池制造商没有人工气候调整条件，生产的工艺也要不断的调整，失效模式也略有差异。而这个差异将在串连电池组中被扩大，最终形成提前失效。
2、电池容量的配组；
3、电池开路电压的配组；
4、电池荷电状态的配组。
第三是充电器问题
业界广为流传的一句话就是：电池不是用坏的，是充坏的。发生这种现象的第一个重要原因就是消费类产品价格因素的制约；第二个的原因就是从事电化学的和从事电子学的缺少沟通；第三个原因是缺少从电化学和电子学联合的失效分析；第四个原因是对用户的使用情况和要求分析不足。
笔者曾经向一些从事电化学的同行问过，如果说电池是充坏的，为了避免充坏，能否提出一个好的充电模式来，即能够保证电池的寿命，又能够满足用户的要求。就充电的恒压值问题，笔者就多次问过从事电化学行业的同事，他们众说纷纭，始终摇摆不定。例如，恒压值高了，保证了充电时间，但是牺牲的是失水和热失控。恒压值低了，充电时间和充入电量又难以保证。所以，笔者认为，不仅仅是充电器没有做好，而是还不知道如何做好。
还有一些现象，掩盖了真相。例如，多数电池制造商和充电器商都说车厂因为价格因素不接受价高但可以保证电池寿命的充电器。应该承认，大多数小企业是如此，但是，有发展的、规模性企业确实在出高价也买不到好的充电器。一些充电器制造商把某写功能夸大，成品的功效没有其宣传的那样好。还有不少功能是属于卖概念的功能，实效有限。
那么在电池和车都保证的条件下，如何提高充电器的功能，确保电池的寿命呢？基本方法如下。
首先就是充电的最高充电电压或者恒压值要降下来。
降低充电最高电压的意义在于：
降低失水；
减少大量析气对正极板的冲刷，缓解正极板软化；
保持电解液的硫酸比重不再提高，缓解电池硫化。
实现最高充电电压工作在大量析氧，但是没有大量析氢的状态。在改善电池的电池板栅合金、提高析气电位、改善氧循环性能，提高密封反应效率的基础上，控制充电最高充电电压在2.42V以下，也就是在析氢电位以下。这样做必然会导致充电时间的延长，这就必须在大电流充电（限流充电）的状态下，加入去极化的负脉冲，改善电池的充电接受能力，在大电流充电的时候多充入一些电量，缩短补足充电时间。
其次，需要对最高充电电压进行温度补偿。
温度补充偿的意义在于：
解决电池夏季过充电、冬季欠充电的矛盾；缓解电池在高温环境中的热失控损坏。
到目前为止，看到一些采用模拟的方法实现温度补充的充电器普遍存在着模拟误差较大的问题。同时，在充电器内部模拟电池的温度的差异比较大。可能在某个温度的差异不大，但是在环境温差变化比较大，在通风状态差异比较大的时候，就产生模拟状态与实际状态的差别过大的问题。所以，还是推荐采用测量电池温度或者强制风冷，数字化测量环境温度的方法。
（未完待续） |
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