电动汽车电池出现的问题原因
1.1电池本身引起的
为何这么说呢!我们了解铅酸电池的工作原理,铅酸蓄电池充放电的过程是电化学反应的过程,充电时,硫酸铅形成氧化铅,放电时氧化铅又还原为硫酸铅。而硫酸铅是一种非常容易结晶的物质,当电池中电解溶液的硫酸铅浓度过高或静态闲置时间过长时,就会抱成团,结成小晶体,这些小晶体再吸引周围的硫酸铅,就象滚雪球相同形成大的惰性结晶,结晶后的硫酸铅充电时不但不能再还原成氧化铅,还会沉淀附着在电极板上,造成了电极板工作面积下降,这一现象叫硫化。这时电池容量会逐渐下降,直至无法使用。当硫酸铅大量堆集时还会吸引铅微粒形成铅枝,正负极板间的铅枝搭桥就造成电池短路。假如极板表面或密封塑壳有缝隙,硫酸铅结晶就会在这些缝隙内堆积,并出现膨胀张力,最终使极板断裂脱落或外壳破裂,造成电池不可修复性物理损坏。所以,导致铅酸蓄电池失效和损坏的重要机理就是电池本身无法防止硫化。
1.2电池生产的原因
针对电动自行车用铅酸蓄电池的特殊性,各个电池制造商采取了多种方法。最典型的方法如下:
①新增极板数量。
把原设计的单格5片6片制改为6片7片制,7片8片制,甚至8片9片制。靠减薄极板厚度和隔板,新增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,这样可以供应较大的电流,提升电池的初期容量。
③新增正极板活性物质氧化铅的用量和比例。
新增氧化铅就新增了参与放电的电化学反应物质,也就新增了放电时间,新增了电池容量。
通过这些措施,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。但是,极板新增了,硫酸的容量就减少了,电池发热导致大量失水,同时,电池的微短路和铅枝搭桥的概率新增了。提高硫酸比重新增了电池的初期容量,但是,硫化现象就更严重。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,又称为负极过渡。新增正极板活性物质必然使得,负极过渡减少了,氧循环变差了,失水新增了,又会造成硫化。这些措施虽然提升了电池的初期容量,但是却会造成失水和硫化,而失水和硫化又会相互促成,最终结果却是牺牲电池的寿命。
1.3电动汽车使用环境本身引起的原因
只要是蓄电池,在使用的过程中都会硫化,但其它领域的铅酸电池却比电动自行车上使用的铅酸电池有着更长的寿命,这是因为电动自行车的铅酸电池有着一个更容易硫化的工作环境。
①深度放电
用在汽车上的蓄电池只是在点火时单向放电,点火后发电机会对电池自动充电,不造成电池深度放电。而电动自行车在骑行时不可能充电,经常会超过60%的深度放电,深放电时,硫酸铅浓度新增,硫化就会相当严重。
②大电流放电
电动汽车20公里巡航电流一般是4A,这个值已经高于其它领域的电池工作电流,而超速超载的电动汽车的工作电流就更大。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,可达到充放电循环350次寿命的电池很多,但是实际在用的效果就相差甚远了。这是因为大电流工作新增了50%的放电深度,电池会加速硫化。所以,电动摩托车的电池寿命更短,因为电动摩托车的车身太重,电机功率大,在巡航时工作电流达8A以上。有的甚到达到10A.
③充放电频率高
用在后备供电领域的电池,只有在停电时才会放电,假如一年停8次电,要达到10年的寿命,只用做到80次循环充电寿命,而电动汽车一年充放电循环300次以上很常见。甚到有的人可能一天充好几次,充的时间很短,没有充饱就使用了。