电 动车铅酸电池的基本原理及日常维护保养,我们帮你整理好了!


一、电池工作原理和特点

电 动自行车电瓶是一种电能与化学能互相转换的可逆装置,也就是说,将电能储存起来(充电),将 化学能变为电能释放出来(放电)。

电 动自行车电瓶由正极板、负极板、玻璃纤维隔板、电 解液和电解槽所组成,充 电后正极的活性物质为二氧化铅,负 极板活性物质为海绵状铅,放 电后两极板的活性物质都转变为硫酸铅,充 电后由恢复为原来物质。化学反应方程式如下:

放电

PbO2 + 2H2SO4 + Pb

PbSO4 + 2H2O + PbSO4

充电

正极 电解液 负极

正极 电解液 负极

从 化学反应的方程式中可以看出,在 放电过程中消耗了硫酸,生成了水,因 此电解液的浓度越来越小,而充电过程则相反。

电 动自行车采用了负极活性物质过量的设计。当蓄电池充电的时候,正极充足100%后,负极尚未充到90%,这 样蓄电池内只有正极产生的氧,不 存在负极产生的难以复合的氢气。为 了解决水的消耗问题,和 必须为氧的复合创造条件。采 用贫电解液设计加上超细玻璃纤维隔膜板膜,解决了氧的传输问题,使 氧复合反应得以进行,完成了氧的再化合,蓄 电池实现了密封和免维护。氧的再化合过程如下:

(正极)PbSO4--------- PbO---------O2

(负极)PbSO4----------- Pb------( O2)

复合反应

二、电 池的失效模式及对策

A 电池的正极板软化

①、电 池的正极板是由板栅和活性物质组成的,其 中活性物质的有效成分就是氧化铅。放 电的时候氧化铅转换为硫酸铅,充 电的时候硫酸铅转换为氧化铅。

②、氧化铅是由α氧化铅和β氧化铅组成的,其中α氧 化铅主要起支撑作用;β氧 化铅主要起荷电作用。为了减少α氧化铅参与放电,一般控制放电深度为40%为好。电池放电深度越深,α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。电 池经常大电流放电同样会引起极板软化.所 以电动车的控制器要实行限流保护,正是基于此原因.

B、电池的负极板硫化

1、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电压较低,有 部分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”不可逆硫酸盐化”,简称硫化。

2、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高,否 则电池欠充电就会产生,电池硫化也就产生了。

3、失 水的电池相当于电解液的硫酸浓度变高,也 形成了加速电池硫化的条件。

4、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采用小电流脉冲去硫化。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。这 样会形成新的失效模式。

C、电池的失水及热失控

1、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,虽 然对于密封电池来说,负 极板具备了氧复合能力。但如果充电电流过大,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。定 期对电池补水是非常必要的,但 对水的质量和对操作者技术的要求很严格

2、电池的热失控

电 池在充电电压达到折合单格2.4V,这 个电压超过了电池正极板大量析氧的电压,特别是在高温环境中,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 收氧气是明显的放热反应,电池的温度会升高。而 且氧复合反应也要产生电流,增 加的电流导致充电器不能转绿灯,一直维持在高压阶段。如 果电池已经出现过量失水,玻 璃纤维隔板的无酸孔隙大大增加,会 加速负极板吸收氧气,产生的热量会更多,电池温升也更高。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 导致更加严重的失水漏酸。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。

D、电池的不均衡

1、电 池在制造工艺中必然存在的微小差距。比 如电池开阀压的区别,会导致电池失水不同。还 有组装压力和极板重量不均衡等

2、失 水多的电池相当于电池的硫酸比重上升,导 致电池开路电压增加,也 是该单体电池的充电电压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 电的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。

3、当 电池正极板发生软化的时候,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,导 致充放电活性物质的膨胀收缩更加厉害,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。

4、电 池的负极板发生硫化,放 电的电流密度也会增加,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 吸附能力也相对增加,导致硫化更加严重。所以,电 池容量的下降也会形成恶性循环。

5、对于电池组的不均衡,目 前唯一的方式是采用定期地对单个电池的充电和放电.

E、脉冲修复消除硫化

对 高电阻率的硫酸铅结晶施加瞬间的高电压,也可以击穿大的结晶,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。如这样,实现了无损消除硫化。

F、电 池的容量表示及检测

常 用电动车电池额容量表示方法为12v10Ah(2hr)

其含义为:电池额定电压为12v,容量为10Ah,2hr表示2小时放电率(用5A恒定电流放电到10.5v时,放电时间为2小时)

标 准的容量检测设备是12v恒流放电仪,常见的有5A恒流,10A恒流,以及可调恒流的。

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