[转帖] 有关蓄电池的使用和保养

voodoo

   “蓄电池不是用坏的而是充坏的”，这一说法绝非危言耸听，蓄电池充电性能好坏对蓄电池的使用寿命和使用性能起着举足轻重的作用，必须重视。
　　1、蓄电池对充电工艺的要求
　　认识蓄电池对充电工艺的基本要求，是分析各种充电技术的基础。蓄电池对充电的基本要求是：充电电流应小于或等于蓄电池可接收充电电流。否则，过剩的电流会使电解水液过快地消耗掉，产生以下危害：
加大蓄电池的失水率，增加维护工作量，对于免维护电池，会造成蓄电池的早期失效；产生酸雾，造成环境污染，危害工人身体健康；使充电效率降低，造成能源的严重浪费。
　　充电过程，是放电电化学反应的逆反应过程，如果充电电化学反应过程在理想的状态下进行，这个过程应该是互为逆反应，即充入的电量与放出的电量应基本相等。但在严重析气的状态下，有效充电电化学反应过程消耗的电能达不到总电量的40%，即浪费电能60%以上。
　　气体的产生聚集在蓄电池多孔电极内部，减少了电解质与多孔电极的接触面积，即充电电化学反应界面大幅度减小，使充电化学反应速度降低，充电十分困难，充电时间延长。
　　严重的析气会损害蓄电池：①大量气体的产生对极板活性物有冲刷作用，使活性物质容易松软和脱落。②在较高的极化电压下，正极板的板栅会产生严重腐蚀，生成Pb02，这种腐蚀物与电化学生存的Pb02是完全不同的，是一种不可逆的氧化物，导电较差，并使板栅变形，脆裂，失去骨架和导电作用。因此在充电时应尽可能防止过充电。
　　长期充电不足，未反应的活性物质会产生不可逆的高阳性的大颗粒PbS04晶粒(即不可逆硫酸盐化)使蓄电池容量下降，内阻加大，充电难度加大，造成蓄电池早期损坏。因此，蓄电池要尽量保证充足电，防止不可逆硫酸盐化。
　　2、充电频次的选择
　　蓄电池充电深度对循环寿命影响很大，如图所示，基本呈指数变化。这是由于正极活性物为Pb02，其结合牢度不高，放电时转化成PbS04充电时又转化成P，而P的体积远比P体积大(其体积之比约为2：1)。因此，对正极板而言，活性物将会膨胀收缩反复进行，使其粒子之间的连接逐渐脱落，使蓄电池活性物失去放电特性成为“阳极泥”，使蓄电池性能下降，直至寿命终止。放电深度越深，膨胀收缩量越大，对活性物结合力破坏越大，寿命越短；反之则循环寿命越长。
　　从理论上讲蓄电池使用时应尽量避免深放电，应做到浅放勤充，前提是有特别匹配的充电器与之匹配。但是实际使用中，由于蓄电池充电受充电器性能和蓄电池本身的离散及充电习惯及充电速度影响，充电器的电压均比较高，或多或少都存在过充电。特别是充电多数在夜间进行，时间一般在6-10小时，平均8小时左右，若是浅放电，其充电很快就会到达末期，这时充电效率变低，会产生过充电。过充电时间比较长，加上频繁充电，就会使蓄电池寿命因充电受到较大影响。
　　最理想的充电要求根据实际情况而定，要参考平时运行频率、里程情况、蓄电池厂提供的说明，以及配套的充电器性能等参数制定充电频次。按绝大多数用户的情况，蓄电池以放电深度为50%-70%时充一次电最佳，这样可使蓄电池寿命达到最佳效果。实际使用时可折算成骑行里程，在需要时充一次电。
　　3、温度对充电的影响
　　蓄电池在高温季节运行，主要存在过充电的问题。蓄电池温度增高时，各活性物质的活度增加，正极析氧电位一下降，负极析氧电位也下降(负值下降)，因此，充电时充电反应速度快，充电电流大，充电时需要的充电电压较低。为防止过高的充电电压，应尽量降低蓄电池温度，保证良好散热，防止在烈日暴晒后即充电，并应远离热源。
　　蓄电池在低温情况下，各活性物质活度降低，其电极上的P溶解变得困难，充电时消耗P后很难得到补充，所充电电流大幅度下降，正极板在-20℃时充电接受电流仅为常温的70%，而负极充电受膨胀剂的影响，低温充电接受能力更低-20℃的充电接受电流仅为常温下的40%。因此，低温条件下充电主要存在充电接受能力差、充电不足的问题，要求提高充电电压和延长充电时间。改善低温性能主要应从负极着手。低温使用时应采取保温防冻措施，特别是充电时应放在温暖的环境中，有利于保证充足电，防止不可逆硫酸的产生，延长蓄电池的使用寿命。
　　蓄电池的存储和使用期间，可定期进行活化充电，即所谓的均衡充电，这对防止蓄电池不可逆硫酸盐化非常有利，对蓄电池使用寿命很有好处，值得提倡。


    蓄电池的使用注意事项
　　◆　1、防止过放电
　　蓄电池放电到终止电压后，继续放电称为过放电。过放电会严重损害蓄电池，对蓄电池的电气性能及循环寿命极为不利。
　　蓄电池放电到终止电压时内阻较大，电解液浓度非常稀薄，特别是极板孔内及表面几乎处于中性，过放电时内阻有发热倾向，体积膨胀，放电电流较大时，明显发热(甚至出现发热变形)，这时硫酸铅浓度特别大，生存晶枝短路的可能性增大，况且此时硫酸铅会结晶成较大颗粒，即形成不可逆硫酸盐化，将进一步增大内阻，充电恢复能力很差，甚至无法修复。
　　蓄电池使用时应防止过放电，采取“欠压保护”是很有效的措施。另外，由于电动车“欠压保护”是由控制器控制的，但控制器以外的其他一些设备如电压表、指示灯等耗电电器是由蓄电池直接供电的，其电源的供给一般不受控制器控制，电动车锁(开关)一旦合上就开始用电。虽然电流小，但若长时间放电(1-2周)就会出现过放电。因此，不得长时间开锁，不用时应立即关掉。
　　◆　2、防止过充电
　　前面已经对过充电进行了阐述，过充电会加大蓄电池的水损失，会加速板栅腐蚀，活性物质软化，会增加蓄电池变形的几率。应尽量避免过充电的发生；选择充电器参数要与蓄电池良好匹配，要充分了解蓄电池在高温季节的运行状况，以及整个使用寿命期间的变化情况。使用时不要将蓄电池置于过热环境中，特别是充电时应远离热源。蓄电池受热后要采取降温措施，待蓄电池温度恢复正常时方可进行充电。蓄电池的安装位置应尽可能保证良好散热，发现过热时应停止充电，应对充电器和蓄电池进行检查。蓄电池放电深度较浅时或环境温度偏高时应缩短充电时间。
　　◆　3、防止短路
　　蓄电池在短路状态时，其短路电流可达数百安培。短路接触越牢，短路电流越大，因此所有连接部分都会产生大量热量，在薄弱环节发热量更大，会将连接处熔断，产生短路现象。蓄电池局部可能产生可爆气体(或充电时集存的可爆气体)，在连接处熔断时产生火花，会引起蓄电池爆炸；若蓄电池短路时间较短或电流不是特别大时，可能不会引起连接处熔断现象，但短路仍会有过热现象，会损坏连接条周围的粘结剂，使其留下漏液等隐患。因此，蓄电池绝对不能有短路产生，在安装或使用时应特别小心，所用工具应采取绝缘措施，连线时应先将电池以外的电器连好，经检查无短路，最后连上蓄电池，布线规范应良好绝缘，防止重叠受压产生破裂。
　　◆　4、防止连接松动和不牢
　　若接触不牢，程度较轻，会发生导电不良，使其线路接触部位发热，线路损耗较大，输出电压偏低，影响电机功率，使行驶里程减少或不能正常骑行；若在接线端子部件接触不牢(绝大多数故障是在接线端与连线接头部位)，端子会大量发热，影响端子与密封胶的结合，时间一长就会发生漏液“爬酸”现象。若在行驶过程或充电过程中出现接触不牢，可能产生断路，断路时会产生强烈的火花，可能点爆蓄电池内部的可爆气体（特别是刚充好电的蓄电池，因电池内可爆气体较多，且蓄电池电量足，断路时火花较强烈，爆炸的可能性相当大。）
　　电动车在运行时要承受较为强烈的振动，因此，应对所有连接的可靠性进行考核，接插件应带“自锁”功能，防止振动和拉动时脱落，对与蓄电池接线片的连线应采取接插件，并用焊锡将其焊牢，接插件与连线应用压接方式（也可压接后再用焊锡焊一遍增加可靠性）。
　　◆　5、防止在阳光下暴晒
　　阳光下暴晒会使蓄电池温度增高，蓄电池各活性物质的活度增加，影响蓄电池使用寿命。

voodoo

电动自行车电池的失效现象和原因 ：

电动车电池的失效现象和原因。与其它铅酸蓄电池的使用环境不同，电动自行车电池的失效原因有其特殊性。电动自行车的电池的循环次数远远多于后备电源类的电池。例如，原邮电部[1994]763号电信网维护规程的规定，每年应以实际负荷做一次核对性放电试验，放出容量的30％～40％。每3年做一次容量试验，到使用6年以后，每年做一次容量试验。这样，电信的电池如果不是频繁的出现停电，电池很少处于放电状态。假定每年遇到4次停电，这样，在10年间电池放电也就是40次，所以电池的深循环寿命定为80次。同时，电信系统的电池放电深度也就是按照30％～40％。而电动自行车使用的电池依据标准，电池的寿命应该是按照70％标称容量的放电要达到350次。这样，电动自行车电池的放电深度和循环寿命远远超过电信系统的电池要求。另外，电动自行车电池要求在8小时以内完成充电。这样，不得不提高充电的电压值，超过了电池的大量析气电压2.42V而形成了较块速度的失水。而电信系统的电池是完全没有这样高的充电电压的。同时，电动自行车电池的放电电流很大，就是巡航期间的放电电流也接近于0.5C放电，启动的时候，放电电流会超过1C放电的。这样，也在影响电池的使用寿命。由于电池特性的特殊要求，我们看到一些可以给核电站供应铅酸蓄电池的制造商也没有步入电动自行车电池供应商的行列。一些规模可观的电池制造商也逐步退出了电动自行车电池供应商的行列。
这样，电动自行车使用的电池的性能要求与传统的密封电池不同，失效模式与传统的电池失效模式存在很大的差异。出现了一些过去少见的失效模式和失效比例。
一个主要的区别是放电率的差异。普通的阀控密封式铅酸蓄电池的放电率多数是以10小时率或者20小时率来制定的，而电动自行车的电池都是以2小时率或者3小时率来制定的，这与电池的实际使用情况大体相当。所以，在供应电动自行车电池的初期，电池容量是最大的问题。为了提高电池的容量，各个电池制造商采取了多种方法。以大量使用的10Ah电池为例，最典型的方法如下：
1、 增加极板数量。
把原设计的单格5片6片改为6片7片，7片8片，甚至8片9片。减薄极板厚度和隔板，增加极板数量来提高电池容量。
2、 提高电池的硫酸比重。
原来浮充电池的硫酸比重一般都在1.21~1.28之间，而电动自行车的电池的硫酸比重一般都在1.36～1.38左右。只有极少数的采用1.32的比重。
3、 增加正极板活性物质用量。
4、 低温固化，增加β氧化铅的比例。
一般密封电池为了实现氧循环，都要求做好负极过度。增加正极板活性物质用量，可以提高电池的容量，是以降低氧循环为代价的。
通过这些主要措施，电池的初期容量满足了电动自行车的容量要求，特别是改善了电池的大电流放电的特性，延长了电池大电流放电的寿命。但是，这些措施也制约着电池寿命。
第一是电池失水问题
产生电池失水的一些原因主要如下：
1、 为了满足电池在8小时以内充满电，所以在三段式恒压限流充电中，不得不通过恒压值，达到折合单格电池电压为2.47V～2.49V。这样，大大超过电池正极板析氧电压的2.35V和负极板析氢电压的2.42V。一些充电器制造商的产品为了降低充电时间的指示，提高了恒压转浮充的电流，而使得充电指示充满电以后，还没有充满电，就提高浮充电压来弥补。这样，很多充电器的浮充电压超过单格电压2.35V，这样在浮充阶段还在大量析氧。而电池的氧循环又不好，这样在浮充阶段也在不断的排气。
2、 一些电池制造商没有找到好的板栅合金，仍然采用低锑合金，这样，比铅钙系列的板栅合金析气电位低，电池出气量大，失水相对严重。
3、 增加极板和增加正极板活性物质用量以后，负极过渡不足，氧循环下降，充电过程中正极板的氧气来不及被负极板吸收，而产生失水。
4、 一些电池的开阀压偏低，容易排气，同时电池内部的氧分压低，降低了氧循环能力，增加了析气量。
5、 由于电池的硫酸比重相对高了很多，所以，电池的硫化也相对严重。电池放电以后到第二天充电以前，硫酸比重高的电池的硫化明显。这样，更加降低了负极板氧循环的能力。而失水以后的电池，失去的主要是水，留下了硫酸的成分，相当于进一步提高了硫酸的比重，这样就使电池更加容易硫化。所以，电池的硫化加重了失水，失水又加重了硫化。
为了克服电池的失水，一些电池制造商采取了不少措施。
在板栅合金方面，一些电池制造商采用了多种方式，去掉了低锑合金而采用铅钙锡铝合金。提高了电池析气电压。同时，缓解了铅钙合金的析钙问题，克服了铅钙合金的早期容量损失的意外容量下降。同时，还要解决大电流放电特性下降的问题。
令人遗憾的是，山东某电池制造商采用军工技术，做出了铜网电池，试验结果证明，其各项参数都非常优秀，但是，可能因为成本问题，没有见到他们大批量生产和推广。
一些电池制造商改进了电池塑料模具的结构尺寸，增加了电池的开阀压，降低了电池开阀压的离散性，改善了氧循环。 最重要的一个进步就是采用抗失水的胶体电池结构，大大的改善了氧循环。但同时也出现了胶体电池容易热失控的故障。
为了缓解电池的失水和热失控，一些电池制造商要求充电器制造商降低恒压值。但是，简单的降低恒压值，没有降低恒压转浮充的电流，电池难免发生欠充电累积，形成电池容量下降。
有创意的是一些电池制造商面临着电池失水，采取了一些措施，在全国设立了补水站，电池也为补水改进了结构。利用修旧利旧，使平均8个月的电池寿命延长到平均13个月。
为了改善胶体电池的热失控，最近市场上开始见到一些“半胶体电池”，就是在灌酸的后期，在电池上面再增加胶体。这样，相当于给普通的AGM隔板电池增加了一层弹性的气密隔离，增加了隔板之间的气体压力，改善了氧循环。同时，比胶体电池的局部压力小，平均压力不小。这样克服了局部高气压，缓解了氧循环产生局部高热。其结果是：氧循环好于普通AGM隔板电池，热失控低于胶体电池，而材料成本也低于胶体电池。

第二是电池的硫化问题
在解剖失效电池中，单纯硫化失效的电池不是很多，但是，几乎所有的电池都不同程度的存在着硫化。一些电池在做70%的1C充电和60％的2C放电中，由于采用连续大电流循环，破坏了电池生成大硫酸铅结晶的条件，所以可能看不到硫化对电池的破坏。如果试验中途停顿，电池硫化的问题就会显现。由于电池重量大，一些用户经常采取电池经过多次使用放完电才再次充电，这样电池放电以后没有及时充电，电池的硫化就比较严重。另外，电池的硫酸比重比较高，也是硫化的重要因素。而电池的硫化，破坏了负极板氧循环的能力，形成更加容易失水。这样，电池的硫酸比重更加高，导致更加容易硫化。所以，电池硫化的程度可能不同，但是对电池的寿命影响也是不可忽略的。

第三是漏酸问题
在电池密封和排气阀没有问题的时候，也会出现漏液。很多电池在灌酸以后，电池处于富液状态，电池没有氧循环。电池处于开口状态的三充二放把多余的电解液排出。硫酸比重再次提高。在盖排气阀的时候，电解液没有吸光，还存在游离酸。即使把游离酸吸光，电池还是处在“准贫液”状态。隔板中的电解液相对要多一些。而隔板中稍多的电解液影响氧循环，这样，对新电池进行充电的时候，排气量比较大，带出的硫酸比较多。形成“漏酸”。而胶体电池前50～100个循环，电池处于富液到贫液的转换期，排气比较严重，排气带出胶体微粒形成了“漏酸”。

第四是正极板软化问题
正极板活性物质的有效成分是氧化铅，氧化铅分α－PbO2和β－PbO2，其中，α－PbO2是活性物质的骨架，容量比较小；β－PbO2依附α－PbO2构成的骨架上面，其荷电能力比α－PbO2强很多。氧化铅放电以后输出硫酸铅，充电时硫酸铅生产氧化铅。而充电的时候，在强酸环境中只能够生成β－PbO2。所以电池深放电以后，一旦具有骨架作用的α－PbO2参与放电生成硫酸铅以后，就再也不能够恢复成为α－PbO2，而充电只能生成β－PbO2。正极板软化就出现了。正极板一旦出现软化，起到支持作用的多孔结构被破坏了，正极板的多孔被电池极板的压力压实了，就降低了参与反应的真实面积，电池容量就下降了。这样，防止过放电就是控制正极板软化的重要措施。而这个是控制器的欠压保护。如果欠压保护电压过低，电池就会出现过放电，一些α－PbO2参与放电，就会出现正极板软化。
放电的时候，如果连续放电电流比较大，深层的β－PbO2来不及参与放电反应，外层的α－PbO2就要参与放电反应，这样，也会形成正极板软化。所以控制器中的限流参数也非常重要。电摩的放电电流相对比较大，差不多在1C左右放电，加上放电深度相对比较深，所以非常容易产生正极板软化。
每次放电，或多或少的总要有一点点α－PbO2参与反应。所以，一个正常使用的电池，在不失水也不硫化，也没有过放电的情况下，电池的寿命就取决于正极板软化。

第五就是电池均衡问题
电池不均衡主要有两种表现形式，其一是某单只电池容量低，其二是电池荷电容量低。第二种情况是说该电池的容量并不低，但是该电池没有充满电。第一种情况是该电池放电的时候，提前反应电压下降的快，充电的时候电压上升也快。第二种情况是充电荷放电电池的电压都低。
其缩短电池寿命的原因如下：
1、 充电时电压高的电池会增加失水，电压低的电池会欠充电；
2、 放电的时候，电压低的会出现过放电，形成电池正极板软化。
这样，容量低的电池在每次放电的时候放电深度比其他电池深度深，所以正极板软化的快。二充电电压高的失水，充电电压低的欠充电。如果一只电池荷电少，就存在充电少，放电深的问题。这样该电池就会同时产生正极板软化荷硫化的问题。
产生电池不均衡的原因如下：
1、 对串连电池组的组配不好，存在着容量差和开路电压差，这是原始就有误差的问题；
2、 电池开阀压有差别，失水不同，形成后天电池的容量差；
3、 电池的自放电不同，逐步形成荷电容量的差异；
4、 失水不同，形成电池实际的硫酸比重不同，形成开路电压差；
5、 电池寿命差，在后期反应一只电池容量下降，影响其他电池的正常状态。
要改进电池的不均衡问题，首先就要改善电池在制造期间的工艺一致性问题。这也是国内多数电池制造商的主要问题。例如，最好的电池制造商的板栅是采用压铸的，而国内相当多的电池制造商连铸板机都没有，还是手工浇铸。

第六是热失控
密封电池的最基本原理之一就是正极板析氧以后，氧气直接到负极板，被负极板吸收而还原为水，考核电池这个技术指标的参数叫做“密封反应效率”，这种现象叫做“氧循环”。这样，电池的失水很少，实现了“免维护”，就是免加水。为此，都要求负极板容量做的比正极板容量大一些，叫做负极过渡。
电池在充入电量达到70％以后，电池的极化电压相对比较高，充电的副反应开始逐步增加。电解水开始了。在充电的单格电压达到2.35V以后，首先正极板析氧，在达到2.42V以后，负极板开始析氢。这时候充电的电能转变为化学能减少，转变为电解水的能量增加。充电过程的是否析气取决于充电电压，析气量取决于达到析气电压以后的充电电流。所以，在充电过程中，充电电压在进入恒压以后，电压开始接近于最高，充电电流也保持限流值。这时候析气量最大。在进入恒压以后，充电电流应该逐步下降，析气量也应该逐步下降。
充电本身是放热反应，一般电池的热设计是可以控制温升的。在电池大量析气以后，氧气在负极板复合为水，发热量远远大于充电时的发热。密封电池希望负极板具有良好的氧循环能力，但是，氧循环也会产生发热。所以，氧循环是一把双刃剑，好处是减少了水损失，坏处是电池会发热。
如果电池发热，在恒压充电的条件下，氧循环电流也参与了充电电流，所以充电电流下降速率下降。而电池发热，会引起充电电流下降速率降低，甚至会引起电流反升。而充电电流在电池发热的作用下，一旦电流反升，又增加了发热。这样，充电电流一直会上升到限流值。电池发高热，并且积累热，一直到电池外壳发生热软化变形。而电池的热变形时，内部气压高，所以呈现电池鼓胀，这就是电池热失控而损坏电池。电池一旦出现严重鼓胀，漏酸和漏气的问题也出现了，电池会出现急性失效。
诱发电池鼓胀的原因有很多。如果充电电压高，析气量大，会产生热失控。如果某一组电池或者某一个单格电池发生严重落后，而充电的恒压值不变，其他的单格电池也会出现充电电压相对过高，也会产生热失控问题。

第七是电池异常故障
为了增加电池的容量，目前电动自行车电池的隔板相对比其他电池的隔板薄一些，负极板的硫酸铅结晶长大，充电以后出现少量硫酸铅遗留在隔板中，遗留在隔板中的硫酸铅一旦被还原称为铅，积累多了，电池就会出现微短路。这种现象叫做“铅枝搭桥”。产生这种微短路，轻的产生该单格电压落后，严重的时候会出现单格短路。这种现象不仅仅出现在胶体电池中，在普通的AGM电池中也会出现。一旦出现电池的单格严重落后，电池还很容易出现热失控现象。
还有就是极群组装虚焊问题。容易产生虚焊的地方是极板。而每个电池的单格有15片极板，就是15个焊点，一个电池有6个单格，就有90个焊点，一组电池由3个电池组成，就要270个焊点。如果一个焊点存在虚焊，该单格容量就下降，进而该单格形成电池落后，形成整个电池都落后，电池就会形成严重的不均衡。就会使改组电池提前失效。如果虚焊率达到万分之一，平均每37组电池就有一组电池存在这种虚焊，这是绝对不能够允许的。而铅钙合金的电池，在焊接的时候会析出钙而掩盖虚焊问题，这样，很多电池制造商宁愿还采用低锑合金的板栅而没有采用简单的铅钙合金。

likaifeng

请看得懂的人帮忙归纳一下，太长了， 看不太懂。

voodoo

　　想明白了就不去管了，太复杂，伤脑细胞呀！用坏了去换个新的最简单啦：）
　　蓄电池充电深度对循环寿命影响很大，放电深度越深，循环寿命越短；反之则循环寿命越长。而循环寿命又不代表使用寿命！这之间的关系又应该怎么处理呢？
　　为了满足电池在8小时以内充满电，所以在三段式恒压限流充电中，不得不通过恒压值，达到折合单格电池电压为2.47V～2.49V。这样，大大超过电池正极板析氧电压的2.35V和负极板析氢电压的2.42V。有没有慢冲的冲电器可以选择呢？

likaifeng

电池里面什么东西那么重? 有没有办法减轻一下?

voodoo

想轻就花钱用锂电：）

likaifeng

锂电要多少钱？

voodoo

不知道，但很贵！

likaifeng

锂电估计不太实际， 如果可行， 那电池早就换代了。

voodoo

锂电听说安全性成问题，还有镍氢电池也不错，但也很贵