電動(dòng)汽車(chē)電池的性能參數(shù)

化學(xué)電池品種繁多，性能各異。常用以表征其性能的指標(biāo)有：電性能、機(jī)械性能、貯存性能等，有時(shí)還包括使用性能和經(jīng)濟(jì)成本。我們主要介紹其電性能和貯存性能。電性能包括：電動(dòng)勢(shì)、額定電壓、開(kāi)路電壓、工作電壓、終止電壓、充電電壓、內(nèi)阻、容量、比能量和比功率、貯存性能和自放電、壽命等。貯存性能主要取決于電池的自放電大小。

⑴電動(dòng)勢(shì)

電池的電動(dòng)勢(shì)，又稱(chēng)電池標(biāo)準(zhǔn)電壓或理論電壓，為電池?cái)嗦窌r(shí)正負(fù)兩極間的電位差。電池的電動(dòng)勢(shì)可以從電池體系熱力學(xué)函數(shù)自由能的變化計(jì)算而得。

⑵額定電壓

額定電壓（或公稱(chēng)電壓），系指該電化學(xué)體系的電池工作時(shí)公認(rèn)的標(biāo)準(zhǔn)電壓。例如，鋅錳干電池為1.5V，鎳鎘電池為1.2V，鉛酸蓄電池為2V，鋰離子電池為3.6V。

⑶開(kāi)路電壓

電池的開(kāi)路電壓是無(wú)負(fù)荷情況下的電池電壓。開(kāi)路電壓不等于電池的電動(dòng)勢(shì)。必須指出，電池的電動(dòng)勢(shì)是從熱力學(xué)函數(shù)計(jì)算而得到的，而電池的開(kāi)路電壓則是實(shí)際測(cè)量出來(lái)的。

⑷工作電壓

系指電池在某負(fù)載下實(shí)際的放電電壓，通常是指一個(gè)電壓范圍。例如，鉛酸蓄電池的工作電壓在2V～1.8V；鎳氫電池的工作電壓在1.5V～1.1V；鋰離子電池的工作電壓在3.6V～2.75V。

⑸終止電壓

系指放電終止時(shí)的電壓值，視負(fù)載和使用要求不同而異。以鉛酸蓄電池為例：電動(dòng)勢(shì)為2.1V，額定電壓為2V，開(kāi)路電壓接近2.15V，工作電壓為2V～1.8V，放電終止電壓為1.8V～1.5V（放電終止電壓根據(jù)放電率的不同，其終止電壓也不同）。

⑹充電電壓

系指外電路直流電壓對(duì)電池充電的電壓。一般的充電電壓要大于電池的開(kāi)路電壓，通常在一定的范圍內(nèi)。例如，鎳鎘電池的充電壓在1.45V～1.5V；鋰離子電池的充電壓在4.1V～4.2V；鉛酸蓄電池的充電壓在2.25V～2.5V。

⑺內(nèi)阻

蓄電池的內(nèi)阻包括：正負(fù)極板的電阻，電解液的電阻，隔板的電阻和連接體的電阻等。

a.正負(fù)極板電阻

目前普遍使用的鉛酸蓄電池正、負(fù)極板為涂膏式，由鉛銻合金或鉛鈣合金板柵架和活性物質(zhì)兩部分構(gòu)成。因此，極板電阻也由板柵電阻和活性物質(zhì)電阻組成。板柵在活性物質(zhì)內(nèi)層，充放電時(shí)，不會(huì)發(fā)生化學(xué)變化，所以它的電阻是板柵的固有電阻。活性物質(zhì)的電阻是隨著電池充放電狀態(tài)的不同而變化的。

當(dāng)電池放電時(shí)，極板的活性物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛩徙U（PbSO4），硫酸鉛含量越大，其電阻越大。而電池充電時(shí)將硫酸鉛還原為鉛（Pb），硫酸鉛含量越小，其電阻越小。

b.電解液電阻

電解液的電阻視其濃度不同而異。在規(guī)定的濃度范圍內(nèi)一旦選定某一濃度后，電解液電阻將隨充放電程度而變。電池充電時(shí)，在極板活性物質(zhì)還原的同時(shí)電解液濃度增加，其電阻下降；電池放電時(shí)，在極板活性物質(zhì)硫酸化的同時(shí)電解液濃度下降，其電阻增加。

c.隔板電阻

隔板的電阻視其孔率而異，新電池的隔板電阻是趨于一個(gè)固定值，但隨電池運(yùn)行時(shí)間的延長(zhǎng)，其電阻有所增加。因?yàn)椋姵卦谶\(yùn)行過(guò)程中有些鉛渣和其他沉積物在隔板上，使得隔板孔率有所下降而增加了電阻。

d.連接體電阻

連接體包括單體電池串聯(lián)時(shí)連接條等金屬的固有電阻，電池極板間的連接電阻，以及正、負(fù)極板組成極群的連接體的金屬電阻，若焊接和連接接觸良好，連接體電阻可視為一固定電阻。

每只電池所呈現(xiàn)的內(nèi)阻就是上述物體電阻的總和，電池內(nèi)阻R與電動(dòng)勢(shì)、端電壓及放電電流的關(guān)系：Rs=（E-Uf）÷If

電池的內(nèi)阻在放電過(guò)程中會(huì)逐漸增加，而在充電過(guò)程中則逐漸減小。所以，電池在充放電過(guò)程中，端電壓也會(huì)因其內(nèi)阻的變化而變動(dòng)。故端電壓在放電時(shí)低于電池的電動(dòng)勢(shì)，充電時(shí)又高于電池的電動(dòng)勢(shì)。

⑻容量

電池的容量單位為庫(kù)侖（C）或安時(shí)（Ah）。表征電池容量特性的專(zhuān)用術(shù)語(yǔ)有三個(gè)：

a.理論容量。系指根據(jù)參加電化學(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)電化學(xué)當(dāng)量數(shù)計(jì)算得到的電量。通常，理論上1電化當(dāng)量物質(zhì)將放出1法拉第電量，即96500C或26.8Ah（1電化當(dāng)量物質(zhì)的量，等于活性物質(zhì)的原子量或分子量除以反應(yīng)的電子數(shù)）。

b.額定容量。系指在設(shè)計(jì)和生產(chǎn)電池時(shí)，規(guī)定或保證在指定放電條件下電池應(yīng)該放出的最低限度的電量。

c.實(shí)際容量。系指在一定的放電條件下，即在一定的放電電流和溫度下，電池在終止電壓前所能放出的電量。

電池的實(shí)際容量通常比額定容量大10%～20%。

電池容量的大小，與正、負(fù)極上活性物質(zhì)的數(shù)量和活性有關(guān)，也與電池的結(jié)構(gòu)和制造工藝與電池的放電條件（電流、溫度）有關(guān)。

影響電池容量因素的綜合指標(biāo)是活性物質(zhì)的利用率。換言之，活性物質(zhì)利用得越充分，電池給出的容量也就越高。

活性物質(zhì)的利用率可以定義為：利用率=（電池實(shí)際容量/電池理論容量）&TImes;100%，或，利用率=（活性物質(zhì)理論用量/活性物質(zhì)實(shí)際用量）&TImes;100%。

⑼比能量和比功率

電池的輸出能量是指在一定的放電條件下，電池所能作出的電功，它等于電池的放電容量和電池平均工作電壓的乘積，其單位常用瓦時(shí)（Wh）表示。

電池的比能量有兩種。一種叫重量比能量，用瓦時(shí)/千克（Wh/kg）表示；另一種叫體積比能量，用瓦時(shí)/升（Wh/L）表示。比能量的物理意義是電池為單位重量或單位體積時(shí)所具有的有效電能量。它的比較電池性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)。

必須指出，單體電池和電池組的比能量是不一樣的。由于電池組合時(shí)總要有連接條、外部容器和內(nèi)包裝層等，故電池組的比能量總是小于單體電池的比能量。

電池的功率是指在一定的放電條件下，電池在單位時(shí)間內(nèi)所能輸出的能量。單位是瓦（W），或千瓦（kW）。電池的單位重量或單位體積的功率稱(chēng)為電池的比功率，它的單位是瓦/千克（W/kg）或瓦/升（W/L）。如果一個(gè)電池的比功率較大，則表明在單位時(shí)間內(nèi)，單位重量或單位體積中給出的能量較多，即表示此電池能用較大的電流放電。因此，電池的比功率也是評(píng)價(jià)電池性能優(yōu)劣的重要指標(biāo)之一。

⑽貯存性能和自放電

電池經(jīng)過(guò)干貯存（不帶電解液）或濕貯存（帶電解液）一定時(shí)間后，其容量會(huì)自行降低，這個(gè)現(xiàn)象稱(chēng)自放電。所謂“貯存性能”是指電池開(kāi)路時(shí)，在一定的條件下（如溫度、濕度）貯存一定時(shí)間后自放電的大小。

電池在貯存期間，雖然沒(méi)有放出電能量，但是在電池內(nèi)部總是存在著自放電現(xiàn)象。即使是干貯存，也會(huì)由于密封不嚴(yán)，進(jìn)入水份、空氣及二氧化碳等物質(zhì)，使處于熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài)的部分正極和負(fù)極活性物質(zhì)構(gòu)成微電池腐蝕機(jī)理，自行發(fā)生氧化還原反應(yīng)而白白消耗掉。如果是濕貯存，更是如此。長(zhǎng)期處在電解液中的活性物質(zhì)也是不穩(wěn)定的。負(fù)極活性物質(zhì)大多是活潑金屬，都會(huì)發(fā)生陽(yáng)極自溶。酸性溶液中，負(fù)極金屬是不穩(wěn)定的，在堿性溶液及中性溶液中也非十分穩(wěn)定。

電池自放電的大小，一般用單位時(shí)間內(nèi)容量減少的百分比表示，即：

自放電=（Co-Ct/Cot）&TImes;100%式中：Co──貯存前電池容量，Ah；Ct──貯存后電池容量，Ah；t──貯存時(shí)間，用天、周、月或年表示。

自放電的大小，也能用電池貯存至某規(guī)定容量時(shí)的天數(shù)表示，稱(chēng)為貯存壽命。貯存壽命有兩種，即干貯存壽命和濕貯存壽命。對(duì)于在使用時(shí)才加入電解液的電池貯存壽命，習(xí)慣上也稱(chēng)為干貯存壽命。干貯存壽命可以很長(zhǎng)。對(duì)于出廠前已加入電解液的電池貯存壽命，習(xí)慣上稱(chēng)為濕貯存壽命（或濕荷電壽命）。濕貯存時(shí)自放電嚴(yán)重，壽命較短。如銀鋅電池的干貯存壽命可達(dá)5～8年，但它的濕貯存壽命通常只有幾個(gè)月。

降低電池中自放電的措施，一般是采用純度較高的原材料，或?qū)⒃牧项A(yù)先處理，除去有害雜質(zhì)。也可在負(fù)極金屬板柵中加入氫過(guò)電位較高的金屬，如Ag、Cd等，還有的在溶液中加入緩蝕劑，目的都是抑制氫的析出，減少自放電反應(yīng)的發(fā)生。

⑾壽命

電池的壽命有“干貯存壽命”和“濕貯存壽命”兩個(gè)概念。必須指出，這兩個(gè)概念僅是針對(duì)電池自放電大小而言的，并非電池的實(shí)際使用期限。電池的真正壽命是指電池實(shí)際使用的時(shí)間長(zhǎng)短。

對(duì)一次電池而言，電池的壽命是表征給出額定容量的工作時(shí)間（與放電倍率大小有關(guān)）。

對(duì)二次電池而言，電池的壽命分充放電循環(huán)壽命和濕擱置使用壽命兩種。

充放電循環(huán)壽命，是衡量二次電池性能的一個(gè)重要參數(shù)。經(jīng)受一次充電和放電，稱(chēng)為一次循環(huán)（或一個(gè)周期）。在一定的充放電制度下，電池容量降至某一規(guī)定值之前，電池能耐受的充放電次數(shù)，稱(chēng)為二次電池的充放電循環(huán)壽命。充放電循環(huán)壽命越長(zhǎng)，電池的性能越好。在目前常用的二次電池中，鎘鎳電池的充放電循環(huán)壽命500～800次，鉛酸電池200～500次，鋰離子電池600～1000次，鋅銀電池很短，約100次左右。

二次電池的充放電循環(huán)壽命與放電深度、溫度、充放電制式等條件有關(guān)。所謂“放電深度”是指電池放出的容量占額定容量的百分?jǐn)?shù)。減少放電深度（即“淺放電”），二次電池的充放電循環(huán)壽命可以大大延長(zhǎng)。

濕擱置使用壽命，也是衡量二次電池性能的重要參數(shù)之一。它是指電池加入了電解液后開(kāi)始進(jìn)行充放電循環(huán)直至充放電循環(huán)壽命終止的時(shí)間（包括充放電循環(huán)過(guò)程中電池處于放電態(tài)濕擱置的時(shí)間）。濕擱置使用壽命越長(zhǎng)，電池性能越好。在目前常用的電池中，鎘鎳電池濕擱置使用壽命2～3年，鉛酸電池3～5年，鋰離子電池5～8年，鋅銀電池最短，只有1年左右。

另外，電池的性能還有：低溫性能、耐過(guò)充電能力、安全性能等。

電動(dòng)汽車(chē)電池充電步驟

當(dāng)組合儀表上的相應(yīng)指示圖標(biāo)（黃色）點(diǎn)亮或當(dāng)儀表剩余點(diǎn)亮小于等于25%時(shí)，則此時(shí)該純電動(dòng)汽車(chē)必須進(jìn)行充電。（注意：充電溫度要求0℃—55℃，放電溫度要求零下20℃—60℃）

具體操作步驟如下：

1、車(chē)輛應(yīng)該停放在遠(yuǎn)離易燃易爆物品的室內(nèi)，換擋手柄置與“P”擋，拉起手剎，點(diǎn)火開(kāi)關(guān)打到“OFF”。

2、檢查冷卻液，確認(rèn)液位是否正常。檢查充電樁插座，確保安全可靠。

3、充電時(shí)，先插上“交流充電線”的供電端；之后，向上提拉駕駛員座椅左側(cè)的開(kāi)鎖開(kāi)關(guān)，打開(kāi)充電口蓋，插入“交流充電線”車(chē)輛端。

4、當(dāng)組合儀表上圖標(biāo)相應(yīng)圖標(biāo)（紅色）點(diǎn)亮?xí)r，表示充電鏈接裝置已經(jīng)正常連接。當(dāng)組合儀表上相應(yīng)圖標(biāo)（黃色）點(diǎn)亮?xí)r，表示電動(dòng)汽車(chē)電池已開(kāi)始充電。

5、組合儀表相應(yīng)圖標(biāo)（黃色）熄滅后，表示動(dòng)力電池已被充滿(mǎn)，請(qǐng)先拔去“交流充電線”車(chē)輛端，后拔去“交流充電線”供電段，關(guān)好充電口，整理好交流充電線。

相關(guān)注意事項(xiàng)：

1、在車(chē)載自動(dòng)啟動(dòng)的溫度空盒子相關(guān)功能正常的情況下，為縮短充電時(shí)間，在車(chē)輛充電過(guò)程中，不建議使用車(chē)載用電設(shè)備。

2、低溫情況下的充電，空調(diào)會(huì)給電池加熱的情況屬于正常。

3、如果在電動(dòng)汽車(chē)電池充電過(guò)程中遇到故障，請(qǐng)尋求專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行處理，不要私自嘗試維修。

故障檢測(cè)

一、將電動(dòng)汽車(chē)電池充滿(mǎn)電后，按照下圖把電池、電流表、電阻絲連接好。

1）用萬(wàn)用表測(cè)量每一塊電池的電壓，并將其數(shù)值記下，同時(shí)記下放電的時(shí)間，調(diào)整電阻絲使電流表指針指在5A上。

2）在放電過(guò)程中應(yīng)保持電流表始終在5A上，并每隔20分鐘測(cè)量一次電池電壓，同時(shí)記下測(cè)量值，單只電池電壓下降到10.5V時(shí)，放電時(shí)間不得低于84分鐘。

二、電動(dòng)汽車(chē)電池內(nèi)部斷路

有的電池內(nèi)部斷路，表現(xiàn)為電池有電壓無(wú)電流，整車(chē)有電、電機(jī)不轉(zhuǎn)，如更換一組新電池后，整車(chē)正常，則是電池的問(wèn)題。

三、充電器綠燈不轉(zhuǎn)換

充電時(shí)充電器綠燈不轉(zhuǎn)換，空載時(shí)充電器綠燈亮，則一般情況是電池內(nèi)部缺水或缺稀硫酸所致，將電池上蓋打開(kāi)后，旋下單向閥或安全閥，向電池內(nèi)注入適量專(zhuān)用補(bǔ)充液（5ml~8ml），充電6-10小時(shí)即可轉(zhuǎn)換。

四、電動(dòng)汽車(chē)?yán)m(xù)行里程短

1）檢測(cè)電池是否有問(wèn)題，如無(wú)問(wèn)題則檢測(cè)下一項(xiàng)。

2）檢測(cè)整車(chē)空載電流和運(yùn)行電流是否過(guò)大，空載電流不應(yīng)超過(guò)1.2安培，運(yùn)行電流在載重500kg，時(shí)速40km/h，平坦水泥或柏油路面行駛時(shí)不應(yīng)大于7.5安培，如出現(xiàn)上述情況則更換控制器或電機(jī)再次進(jìn)行測(cè)試。

3）如以上都沒(méi)有問(wèn)題，則需要進(jìn)行路試。