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电池是电动自行车的“心脏”，是决定电动自行车性能的零件之一，目前国内的电动自行车多数使用密封铅酸蓄电池，这是因为密封铅酸蓄电池具有免维护、安全不漏液以及价格低廉等特点，可以完全满足电动自行车的使用要求，特别是考虑到价格因素，预计在今后一段时期里，国内的电动自行车仍将主要使用密封铅酸蓄电池。但是和富液式电池相比，密封铅酸蓄电池具有充电制度严格，同样的电池在不同的充电条件下会表现出很大的性能的不良，形象地说是“电池不是用坏的，而是充坏的”，根据对最近市场不良返品电池的解析结果的分析，发现有80％以上的电池不良是由于充电方式不当造成的，即如果选择了适当的充电方法，大多数市场不良电池的发生是可以避免的。
1、循环使用时的充电方式
循环使用密封铅酸蓄电池时一般常采用一段式定电压(定电压定电流)充电方式，其充电模式如图1所示，在室温条件下，一般控制充电电压为2.45V／单位，初期充电电流限定为0.4CA。
在1996-1999年期间，国内的电动自行车的厂家很多都是采用一段式定电压充电方式，使用这种方式的优点是设计简单，易于控制，实际的充电时间和放电量有关，正常情况应该在6-12h之间。这种充电方式的缺点是当充电电流下降之后充电电压不变，所以即使在放电深度较线(30℃以下)而充电时间较长时也不会造成电池过充电。
另外一种常用的充电方法是二段式充电方式，其充电模式如图2所示。在室温条件下，一般控制第一段充电电压为2.45V/单元，初期充电电流限定为0.4CA；当电流下降到规定值以下时，切换到第二段充电电压为2.3V/单元。使用二段式定电压方式充电时，当充电电流下后，充电电压也同时切换到涓流充电电压，所以即使延长充电时间也不会造成过充电。
2、电动车用电池寿命提前终止原因分析
2.1 电池使用状况调查
为了调查电池的使用方法和使用寿命的关系，我们曾经对电动自行车的使用状况进行过调查，结果见表1。
注：使用的电池组为6V12 Ah／20小时率电池×6，最小和最大值是以行驶里程为基准，同一组电池的数据。
从上述结果可以看到如下特点：
①实际电池的平均放电深度为50％左右，正常使用的寿命应该在1a以上。
②放电深度浅的电池(18％)只使用了6个月，电池的寿命就终止了。而放电深度深的电池(78％)却使用了20个月。
③消费者都是每天充电，一般是利用晚上时间充电，每次充电时间应该在10h以上。
由于消费者使用的充电器是相同的，而且都是每天充电，所以除了电池本身质量的影响外，电池的放电深度的不同可能也是造成使用寿命的差异的原因之一。
2.2 寿命提前终止的电池解析结果
对于上述使用不到6个月循环寿命就提前终止的电池，笔者曾经进行过详细的解析，发现80％以上的电池的单元开路电压(OCV)、内部电阻(IR)均正常，用电感耦合等离子发射光谱(ICP)分析电解液中各种金属含量均正常，因此判断电池本身没有制造缺陷，以下是针对这种没有发现制造缺陷的电池的分析结果。
对电池进行单元放电，发现电池的容量低是由正极板的容量低下所决定的，经过解析发现毫无例外地存在着正极板活性物质软化的现象，其中程度严重的正极板活性物质已经大面积脱落。我们对容量衰减电池的正极板和制造初期品的正极板进行了X射线分析，发现和制造初期品相比，不良电池的正极板中β-PbO2比例明显增多。
2.3 电池循环寿命提前终止的原因分析
根据上述结果，分析这些电池是由于长期过充电造成的电池循环寿命提前终止的，其机理如下：
正极活性物质中的α-PbO2和β-PbO2的相对含量随放电循环而变化，即放电时α-PbO2逐渐转化为PbSO4，PbSO4充电时转化为β-PbO2，随着循环，β-PbO2比例增加，如果过充电，β-PbO2比便会快速增加，由于β-PbO2的硬度较弱，所以β-PbO2增加会引起活性物质之间的结合逐渐减弱，正极活性物质在充电过程中析出的O2的冲击下，密度下降，最后软化脱落，导致寿命提前终止。解析电池时发现正极板活性物质软化以及X射线分析发现正极板中β-PbO2比例增多都验证了上述推断的正确性。
至于电池过充电的原因，推断是由于电池长期进行浅放电(30％以下)并且使用一段式定电压充电器进行充电而引起的。
3、充电方式对电池的循环寿命的影响
为了验证上述的分析结果，我们进行了充电方式对电池的循环寿命的影响的对比实验。
3.1 一段式定电压的充电方式对电池的循环寿命的影响
图3是采用一段式定电压的充电方式，在不同的放电深度下，测定的6V12Ah电池20小时率的循环寿命数据。
从图3可以看出，当浅放电时，使用一段式定电压方式充电，电池可能只循环60次左右就终止了寿命。
3.2 二段式定电压的充电方式对电池的
图4是采用二段式定电压的充电方式，在不同的放电深度下，测定的6V12Ah电池20小时率的循环寿命数据。
从图4可以看出，采用二段式定电压的充电方式，能够对应不同深度的放电。
综上所述，电池作为动力电源循环使用时，如果放电的程度较浅，使用一段式定电压充电方式可能会导致过充电，并最终引起电池的循环寿命降低，而采用二段式定电压的充电方式则有利于充分发挥电池的循环寿命。
当然，对于循环使用的蓄电池，二段式定电压的充电方式也不是尽善尽美的，当进行85％以上的深度放电时可能会出现充电不足的现象，所以今后电动自行车用电池充电器应该是智能型的，即能够自动检测出电池的放电状态，并自动选择定电压或定电流的方式，使用这种智能型充电器可以最大限度地发挥电池的寿命特性，并且真正地作到适合所有的放电深度。
电动车用蓄电池故障的检修
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的性能。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，蓄电池的故障率较高，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
故障现象：常见的漏液现象：一是上盖与底槽之间密封不好或因碰撞，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。
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。完成了上述工作之后，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）。最后在充电过程中，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
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，有无线路损伤断线等。
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，浮充电压达到14.0-14.4V/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；放电时电压下降特别快，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。
故障的检查和处理：先将充电回路连接牢固，充电器不正常的应更换。干涸的电池应补加纯水或1.050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容量。干涸的电池加液后的维护充电，应控制最大电流1.8A，充电10-15h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，说明电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
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，氧气通过隔板中的孔，到达负极，在负极板上进行氧复活反应：2Pb+O2=2PbO+热量；PbO+H2SO4=PbSO4+H2O+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。大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。2H2O=2H2↑+O2↑。随着蓄电池循环次数的增加，水分逐渐减少，结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，在蓄电池中热容最大的是水，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象，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，如散热量小于发热量，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800C以上，即发生变形。
故障的检查和处理：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44.7V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要求转换电流不相同，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0.025-0.03C2A；而铅锑合金制作的板栅的蓄电池转换电流较大为0.03-0.04C2A，要求更换充电器。
可修复铅酸蓄电池的检测与筛选
选择可修复电池应符合以下标准：
1、电池外观无变形、漏液、发热、漏电，电池内部无短路、开路、电解液明显浑浊且发黑的等不良现象。
2、所修复的电池使用时间一般不超过两年。
3、端电压高于额定电压20%以上的。
4、同时电池的初始容量应该在30%上。
其中电池的变形、漏液、发热、漏电等可以通过肉眼看到，短路、开路也可以使用万用表和容量测试仪检测，初始容量可以通过充放电的办法得到一个较为准确的数字，只有电解液浑浊且发黑不易检查，现在主要介绍一下检测电解液的操作步骤。
先检测电池的密封情况，确定电池无漏液后，晃动电池，使液体和极板充分融合，再用电解液比重器将电解液吸出，看液体是否浑浊和发黑。若出现电解液变黑，则电池负极板已经软化了，此时该电池应不具有修复的可能；若电解液也色正常，则可以确定电池容量下降的主要原因应该为极板硫化所引起的，这样的电池就可以使用铅酸蓄电池修复系列里的电动车电池专用修复系统进行修复，同时，可以在修复之前先给电池进行补水的操作，以确保不重复修复操作。
补水的具体操作步骤：
首先，使用胶头滴管往电池内加入蒸馏水或稀酸，直至水和稀酸不在渗入为止。
然后，将加满液体的问题电池静置12小时，等电池内的玻璃纤维棉的存液量饱和后，将多余的液体用吸管吸出。将上述电池剔除后，则可开始修复程序。
修复时间可以根据电池的使用时间、实际状况及电池的初始容量确定修复所需的时间，修复时间一般为2-7天。7天之后可使用与被修复电池相配套的专用充电机充电至充满，然后用放电装置来检测电池的容量。
注意事项：
1、电池电解液要加蒸馏水，切不能加自来水或含有重金属离子的水。
2、充电环节要注意，充电电压不能超过电池额定电压的1.2倍。
3、判断修复的有效性，要在修复前做被修复电池的初始状态测试，（先不修复，先做一次充放电循环，记录容量）进行充放电，看初始容量是否符合修复的要求，不能盲目的进行修复操作，避免事半功倍，达不到预期的修复效果。 | 
发表于 2008-7-28 23:20:19