鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:4005次 | 2019年08月15日
蓄電池容量和壽命的關(guān)系
作為電動(dòng)自行車(chē)用的蓄電池,其壽命和容量是最重要的兩個(gè)指標(biāo),大家都希望能把電池容量做的大且壽命長(zhǎng),但這兩項(xiàng)指標(biāo)在一定程度上存在不可調(diào)和的矛盾,以至于一個(gè)指標(biāo)的提高,勢(shì)必影響到另一個(gè)指標(biāo)。
我們列舉一些提高容量的方法,并同時(shí)論證其對(duì)電池壽命的影響。
一、在電動(dòng)車(chē)電池殼允許的范圍內(nèi),盡量加大電池體積。
這是一種行之有效的方法,假如其它方面設(shè)計(jì)合理,只是增大了體積,增加了板柵面積,增加了活性物質(zhì)重量的話(huà),這種方式帶來(lái)的容量增加,對(duì)壽命是有利的,因?yàn)檫@樣可以有效降低放電深度,從而達(dá)到了提高壽命的目的。我們?cè)鴮?duì)相同的電池分別采用5.5Ah放電和7.5Ah放電兩種放電制式進(jìn)行壽命循環(huán)實(shí)驗(yàn),其中淺放電的電池壽命是深放電的兩倍,可見(jiàn)淺放電對(duì)電池壽命的影響是相當(dāng)大的。
二、在外形尺寸相同的情況下,可以有兩種方法來(lái)增大容量:
1、增加極板厚度,主要是正板厚度。用這種方法來(lái)增加活性物質(zhì)的量,從而達(dá)到增加容量的目的。
2、減薄極板厚度,提高活性物質(zhì)利用率,增加極板片數(shù),提高極板面積,從而達(dá)到提高容量的目的。
相比之下,增加極板厚度不增加操作步驟,較易實(shí)行。而減薄極板更有利于容量的增加,但由于極板增多,正負(fù)極間隔增多,勢(shì)必導(dǎo)致隔膜減薄,從而增加隔膜枝晶穿透的危險(xiǎn),同時(shí)增加了鑄板、涂板、裝配的工作量。
這兩種方法提高容量,都必須提高酸的密度,以保證有足夠的酸參與反應(yīng),目前這兩種方法做成的電池其開(kāi)路電壓都在13.7-14V之間(這已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)我們習(xí)慣上可以接受的值),5A放電都可達(dá)140分鐘以上。
提高酸的密度對(duì)電池的壽命有如下影響:
1、使極板,尤其是正極板腐蝕加劇。
2、在深放電循環(huán)下,加速正極板軟化。
3、隨著酸密度的提高,硫酸鹽的溶解度大幅度下降,在放電過(guò)程中產(chǎn)生的硫酸鉛過(guò)飽和度增加,易產(chǎn)生粗大堅(jiān)硬的硫酸鉛,造成負(fù)極硫酸鹽化。尤其在電動(dòng)車(chē)正常使用過(guò)程中,一般是早上上班,下午下班,中間8個(gè)多小時(shí)電池處于虧電狀態(tài),更易造成硫酸鹽化。
三、通過(guò)改變化成條件來(lái)改變正極板a-pbO2和b-pbO2的比例。
a-pbO2和b-pbO2的氧化還原能力差別很大,它們的電化學(xué)活性不同,b型較a型具有較高的放電容量,在不同的電流密度下放電時(shí),b-pbO2給出的容量超過(guò)a-pbO21.5-3倍,也有人認(rèn)為a-pbO2只能輸出理論容量的16%,而b-pbO2輸出理論容量的80%-90%。由此可見(jiàn),設(shè)法在化成中增加b-pbO2的比例,就可以有效增加容量,最簡(jiǎn)單的辦法是在電池化成時(shí),增大電流,降低電解液pH值,再采用有效的降溫措施,抑制電池溫升,這樣化成出來(lái)的電池b-pbO2的比例就會(huì)相應(yīng)升高。
但是a-pbO2具有尺寸較大,較硬顆粒,在正極活性物質(zhì)中可形成網(wǎng)絡(luò)或骨骼,正極活性物質(zhì)的結(jié)構(gòu)因而完整,使電極具有較長(zhǎng)的壽命,所以在化成過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)多的b-pbO2將會(huì)對(duì)壽命產(chǎn)生不利影響。
四、使用添加劑
最近,各種關(guān)于能夠提高電池容量的添加劑的報(bào)道越來(lái)越多,但絕大多數(shù)是針對(duì)深充放循環(huán)要求不高的起動(dòng)電瓶的。也有一些單位宣稱(chēng)他們的添加劑不僅有利于容量,而且可以提高深充放循環(huán)壽命,但在和多家這樣的單位進(jìn)行了聯(lián)系后,不知是否是出于技術(shù)保密的原因,他們始終說(shuō)不出他們的添加劑增加容量同時(shí)提高壽命的原理。
以上是目前各電動(dòng)車(chē)電池廠家常用的增加容量的方法,但除了改變外形尺寸(在有國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范后,這一辦法將不可行)外,似乎還沒(méi)有一種容量和壽命兼顧的方法,這時(shí)就應(yīng)該在容量和壽命之間找準(zhǔn)一個(gè)平衡點(diǎn)。通過(guò)我們調(diào)查,電動(dòng)自行車(chē)用戶(hù)每日的騎行距離在10-30km的居多,再遠(yuǎn)的話(huà)他們將考慮選用其它交通工具。因此,我們?cè)谠O(shè)計(jì)電動(dòng)車(chē)蓄電池時(shí)的原則應(yīng)是保證每天騎行10-30km的用戶(hù),其電池的使用壽命最長(zhǎng),按照這個(gè)原則再來(lái)考慮容量設(shè)計(jì)。目前電動(dòng)自行車(chē)主要有36V和24V兩種,一般情況下騎行的放電電流在4-5.5A之間,所以我們?cè)谧鰤勖鼘?shí)驗(yàn)時(shí),采用的是5A放電1.5小時(shí)和5.5A放電1小時(shí)兩種放電方法,通過(guò)實(shí)驗(yàn)我們認(rèn)為,要想在這兩種條件下壽命達(dá)到最大,151′94′98的電池,重量在3.85-3.95kg,5A放電時(shí)間在115分和125分之間,151′99′99的電池,重量在4.15-4.25kg,5A放電時(shí)間在125分和135分之間是比較合適的,在這種容量下,我們可以將電池的開(kāi)路電壓控制在13.2-13.4V之間,容量再低,會(huì)由于放電深度增加影響壽命,在此基礎(chǔ)上再提高容量又會(huì)由于我們上面論及的諸多原因影響壽命。