電動(dòng)車電池隨著使用時(shí)間的長(zhǎng)短，自身硫化現(xiàn)象不可避免的存在。很多消費(fèi)者不了解為什么電池用兩年就需要更換，是什么原因造成了電動(dòng)車電池報(bào)廢？

與其它鉛酸蓄電池的使用環(huán)境不同，電動(dòng)自行車電池的失效原因有其特殊性。電動(dòng)自行車的電池的循環(huán)次數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)多后備電源類的電池。

例如，原郵電部[1994]763號(hào)電信網(wǎng)維護(hù)規(guī)程的規(guī)定，每年應(yīng)以實(shí)際負(fù)荷做一次核對(duì)性放電試驗(yàn)，放出容量的30％～40％。每3年做一次容量試驗(yàn)，到使用6年以后，每年做一次容量試驗(yàn)。這樣，電信的電池如果不是頻繁的出現(xiàn)停電，電池很少處于放電狀態(tài)。假定每年遇到4次停電，這樣，在10年間電池放電也就是40次，所以電池的深循環(huán)壽命定為80次。同時(shí)，電信系統(tǒng)的電池放電深度也就是按照30％～40％。

而電動(dòng)自行車使用的電池依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)，電池的壽命應(yīng)該是按照70％標(biāo)稱容量的放電要達(dá)到350次。這樣，電動(dòng)自行車電池的放電深度和循環(huán)壽命遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過電信系統(tǒng)的電池要求。另外，電動(dòng)自行車電池要求在8小時(shí)以內(nèi)完成充電。這樣，不得不提高充電的電壓值，超過了電池的大量析氣電壓2.42V而形成了較塊速度的失水。而電信系統(tǒng)的電池是完全沒有這樣高的充電電壓的。

同時(shí)，電動(dòng)自行車電池的放電電流很大，就是巡航期間的放電電流也接近于0.5C放電，啟動(dòng)的時(shí)候，放電電流會(huì)超過1C放電的。這樣，也在影響電池的使用壽命。由于電池特性的特殊要求，我們看到一些可以給特種供應(yīng)鉛酸蓄電池的制造商也沒有步入電動(dòng)自行車電池供應(yīng)商的行列。一些規(guī)模可觀的電池制造商也逐步退出了電動(dòng)自行車電池供應(yīng)商的行列。而給電動(dòng)自行車供貨的電池制造商除了沈陽松下以外，就沒有幾個(gè)成規(guī)模的電池制造商。雖然沈陽松下供應(yīng)的電池的初期容量相對(duì)最低，按照行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)檢驗(yàn)，其容量在合格與不合格之間，但是，其壽命相對(duì)比較長(zhǎng)。

這樣，電動(dòng)自行車使用的電池的性能要求與傳統(tǒng)的密封電池不同，失效模式與傳統(tǒng)的電池失效模式存在很大的差異。出現(xiàn)了一些過去少見的失效模式和失效比例。

一個(gè)主要的區(qū)別是放電率的差異。普通的閥控密封式鉛酸蓄電池的放電率多數(shù)是以10小時(shí)率或者20小時(shí)率來制定的，而電動(dòng)自行車的電池都是以2小時(shí)率或者3小時(shí)率來制定的，這與電池的實(shí)際使用情況大體相當(dāng)。所以，在供應(yīng)電動(dòng)自行車電池的初期，電池容量是最大的問題。為了提高電池的容量，各個(gè)電池制造商采取了多種方法。

以大量使用的10Ah電池為例，最典型的方法如下：

1、增加極板數(shù)量

把原設(shè)計(jì)的單格5片6片改為6片7片，7片8片，甚至8片9片。靠減薄極板厚度和隔板，增加極板數(shù)量來提高電池容量。

2、提高電池的硫酸比重

原來浮充電池的硫酸比重一般都在1.21~1.28之間，而電動(dòng)自行車的電池的硫酸比重一般都在1.36～1.38左右。只有極少數(shù)的采用1.32的比重。

3、增加正極板活性物質(zhì)用量

4、低溫固化，增加β氧化鉛的比例

一般密封電池為了實(shí)現(xiàn)氧循環(huán)，都要求做好負(fù)極過度。增加正極板活性物質(zhì)用量，可以提高電池的容量，是以降低氧循環(huán)為代價(jià)的。通過這些主要措施，電池的初期容量滿足了電動(dòng)自行車的容量要求，特別是改善了電池的大電流放電的特性，延長(zhǎng)了電池大電流放電的壽命。但是，這些措施也制約著電池壽命。

一、電池失水問題

產(chǎn)生電池失水的一些原因主要如下：

1、為了滿足電池在8小時(shí)以內(nèi)充滿電，所以在三段式恒壓限流充電中，不得不通過恒壓值，達(dá)到折合單格電池電壓為2.47V～2.49V。這樣，大大超過電池正極板析氧電壓的2.35V和負(fù)極板析氫電壓的2.42V。一些充電器制造商的產(chǎn)品為了降低充電時(shí)間的指示，提高了恒壓轉(zhuǎn)浮充的電流，而使得充電指示充滿電以后，還沒有充滿電，就靠提高浮充電壓來彌補(bǔ)。這樣，很多充電器的浮充電壓超過單格電壓2.35V，這樣在浮充階段還在大量析氧。而電池的氧循環(huán)又不好，這樣在浮充階段也在不斷的排氣。

2、一些電池制造商沒有找到好的板柵合金，仍然采用低銻合金，這樣，比鉛鈣系列的板柵合金析氣電位低，電池出氣量大，失水相對(duì)嚴(yán)重。

3、增加極板和增加正極板活性物質(zhì)用量以后，負(fù)極過渡不足，氧循環(huán)下降，充電過程中正極板的氧氣來不及被負(fù)極板吸收，而產(chǎn)生失水。

4、一些電池的開閥壓偏低，容易排氣，同時(shí)電池內(nèi)部的氧分壓低，降低了氧循環(huán)能力，增加了析氣量。

5、由于電池的硫酸比重相對(duì)高了很多，所以，電池的硫化也相對(duì)嚴(yán)重。電池放電以后到第二天充電以前，硫酸比重高的電池的硫化明顯。這樣，更加降低了負(fù)極板氧循環(huán)的能力。而失水以后的電池，失去的主要是水，留下了硫酸的成分，相當(dāng)于進(jìn)一步提高了硫酸的比重，這樣就使電池更加容易硫化。所以，電池的硫化加重了失水，失水又加重了硫化。

為了克服電池的失水，一些電池制造商采取了不少措施。在板柵合金方面，一些電池制造商采用了多種方式，去掉了低銻合金而采用鉛鈣錫鋁合金。提高了電池析氣電壓。同時(shí)，緩解了鉛鈣合金的析鈣問題，克服了鉛鈣合金的早期容量損失的意外容量下降。同時(shí)，還要解決大電流放電特性下降的問題。

令人遺憾的是，山東某電池制造商采用特種技術(shù)，做出了銅網(wǎng)電池，試驗(yàn)結(jié)果證明，其各項(xiàng)參數(shù)都非常優(yōu)秀，但是，可能因?yàn)槌杀締栴}，沒有見到他們大批量生產(chǎn)和推廣。一些電池制造商改進(jìn)了電池塑料模具的結(jié)構(gòu)尺寸，增加了電池的開閥壓，降低了電池開閥壓的離散性，改善了氧循環(huán)。最重要的一個(gè)進(jìn)步就是采用抗失水的膠體電池結(jié)構(gòu)，大大的改善了氧循環(huán)。同時(shí)，也出現(xiàn)了膠體電池容易熱失控的故障。為了緩解電池的失水和熱失控，一些電池制造商要求充電器制造商降低恒壓值。但是，簡(jiǎn)單的降低恒壓值，沒有降低恒壓轉(zhuǎn)浮充的電流，電池難免發(fā)生欠充電累積，形成電池容量下降。

有創(chuàng)意的是一些電池制造商面臨著電池失水，采取了一些措施，在全國設(shè)立了補(bǔ)水站，電池也為補(bǔ)水改進(jìn)了結(jié)構(gòu)。利用修舊利舊，使平均8個(gè)月的電池壽命延長(zhǎng)到平均13個(gè)月。

為了改善膠體電池的熱失控，最近市場(chǎng)上開始見到一些“半膠體電池”，就是在灌酸的后期，在電池上面再增加膠體。這樣，相當(dāng)于給普通的AGM隔板電池增加了一層彈性的氣密隔離，增加了隔板之間的氣體壓力，改善了氧循環(huán)。同時(shí)，比膠體電池的局部壓力小，平均壓力不小。這樣克服了局部高氣壓，緩解了氧循環(huán)產(chǎn)生局部高熱。

其結(jié)果是：氧循環(huán)好于普通AGM隔板電池，熱失控低于膠體電池，而材料成本也低于膠體電池。

二、電池硫化問題

在解剖失效電池中，單純硫化失效的電池不是很多，但是，幾乎所有的電池都不同程度的存在著硫化。一些電池在做70%的1C充電和60％的2C放電中，由于采用連續(xù)大電流循環(huán)，破壞了電池生成大硫酸鉛結(jié)晶的條件，所以可能看不到硫化對(duì)電池的破壞。如果試驗(yàn)中途停頓，電池硫化的問題就會(huì)顯現(xiàn)。

由于電池重量大，一些用戶經(jīng)常采取電池經(jīng)過多次使用放完電才再次充電，這樣電池放電以后沒有及時(shí)充電，電池的硫化就比較嚴(yán)重。另外，電池的硫酸比重比較高，也是硫化的重要因素。而電池的硫化，破壞了負(fù)極板氧循環(huán)的能力，形成更加容易失水。這樣，電池的硫酸比重更加高，導(dǎo)致更加容易硫化。

所以，電池硫化的程度可能不同，但是對(duì)電池的壽命影響也是不可忽略的。

三、漏酸問題

在電池密封和排氣閥沒有問題的時(shí)候，也會(huì)出現(xiàn)漏液。很多電池在灌酸以后，電池處于富液狀態(tài)，電池沒有氧循環(huán)。靠電池處于開口狀態(tài)的三充二放把多于的電解液排出。硫酸比重再次提高。在蓋排氣閥的時(shí)候，電解液沒有吸光，還存在游離酸。即時(shí)把游離酸吸光，電池還是處在“準(zhǔn)貧液”狀態(tài)。

隔板中的電解液相對(duì)要多一些。而隔板中稍多的電解液影響氧循環(huán)，這樣，對(duì)新電池進(jìn)行充電的時(shí)候，排氣量比較大，代出的硫酸比較多。形成“漏酸”。而膠體電池前50～100個(gè)循環(huán)，電池處于富液到貧液的轉(zhuǎn)換期，排氣比較嚴(yán)重，排氣代出膠體微粒形成了“漏酸”。

四、正極板軟化問題

正極板活性物質(zhì)的有效成分是氧化鉛，氧化鉛分α－PbO2和β－PbO2，其中，α－PbO2是活性物質(zhì)的骨架，容量比較小；β－PbO2依附α－PbO2構(gòu)成的骨架上面，其荷電能力比α－PbO2強(qiáng)很多。

氧化鉛放電放電以后輸出硫酸鉛，充電時(shí)硫酸鉛生產(chǎn)氧化鉛。而充電的時(shí)候，在強(qiáng)酸環(huán)境中只能夠生成β－PbO2。所以電池深放電以后，一旦具有骨架作用的α－PbO2參與放電生成硫酸鉛以后，就再也不能夠恢復(fù)成為α－PbO2，而充電只能生成β－PbO2。正極板軟化就出現(xiàn)了。正極板一旦出現(xiàn)軟化，起到支持作用的多孔結(jié)構(gòu)被破壞了，正極板的多孔被電池極板的壓力壓實(shí)了，就降低了參與反應(yīng)的真實(shí)面積，電池容量就下降了。

這樣，防止過放電就是控制正極板軟化的重要措施。而這個(gè)靠的是控制器的欠壓保護(hù)。如果欠壓保護(hù)電壓過低，電池就會(huì)出現(xiàn)過放電，一些α－PbO2參與放電，就會(huì)出現(xiàn)正極板軟化。

放電的時(shí)候，如果連續(xù)放電電流比較大，深層的β－PbO2來不及參與放電反應(yīng)，外層的α－PbO2就要參與放電反應(yīng)，這樣，也會(huì)形成正極板軟化。所以控制器中的限流參數(shù)也浮充重要。電摩的放電電流相對(duì)比較大，差不多在1C左右放電，加上放電深度相對(duì)比較深，所以非常容易產(chǎn)生正極板軟化。

每次放電，或多或少的總要有一點(diǎn)點(diǎn)α－PbO2參與反應(yīng)。所以，一個(gè)正常使用的電池，在不失水也不硫化，也沒有過放電的情況下，電池的壽命就取決于正極板軟化。

五、電池均衡問題

電池不均衡主要有2中表現(xiàn)形式，其一是某單只電池容量低，其二是電池荷電容量低。第二種情況是說該電池的容量并不抵，但是該電池沒有充滿電。

第一種情況是該電池放電的時(shí)候，提前反應(yīng)電壓下降的快，充電的時(shí)候電壓上升也快。第二種情況是充電荷放電電池的電壓都低。

其縮短電池壽命的原因如下：

1、充電時(shí)電壓高的電池會(huì)增加失水，電壓低的電池會(huì)欠充電；

2、放電的時(shí)候，電壓低的會(huì)出現(xiàn)過放電，形成電池正極板軟化。

這樣，容量低的電池在每次放電的時(shí)候放電深度比其他電池深度深，所以正極板軟化的快。二充電電壓高的失水，充電電壓低的欠充電。如果一只電池荷電少，就存在充電少，放電深的問題。這樣該電池就會(huì)同時(shí)產(chǎn)生正極板軟化荷硫化的問題。

產(chǎn)生電池不均衡的原因如下：

1、對(duì)串連電池組的組配不好，存在著容量差和開路電壓差，這是原始就有誤差的問題；

2、電池開閥壓有差別，失水不同，形成后天電池的容量差；

3、電池的自放電不同，逐步形成荷電容量的差異；

4、失水不同，形成電池實(shí)際的硫酸比重不同，形成開路電壓差；

5、電池壽命差，在后期反應(yīng)一只電池容量下降，影響其他電池的正常狀態(tài)。

要改進(jìn)電池的不均衡問題，首先就要改善電池在制造期間的工藝一致性問題。這也是國內(nèi)多數(shù)電池制造商的主要問題。例如，最好的電池制造商的板柵是采用壓鑄的，而國內(nèi)相當(dāng)多的電池制造商連鑄板機(jī)都沒有，還是手工澆鑄。

六、是熱失控

密封電池的最基本原理之一就是正極板析氧以后，氧氣直接到負(fù)極板，被負(fù)極板吸收而還原為水，考核電池這個(gè)技術(shù)指標(biāo)的參數(shù)叫做“密封反應(yīng)效率”，這種現(xiàn)象叫做“氧循環(huán)”。這樣，電池的失水很少，實(shí)現(xiàn)了“免維護(hù)”，就是免加水。為此，都要求負(fù)極板容量做的比正極板容量大一些，叫做負(fù)極過渡。

電池在充入電量達(dá)到70％以后，電池的極化電壓相對(duì)比較高，充電的副反應(yīng)開始逐步增加。電解水開始了。

在充電的單格電壓達(dá)到2.35V以后，首先正極板析氧，在達(dá)到2.42V以后，負(fù)極板開始析氫。這時(shí)候充電的電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能減少，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娊馑哪芰吭黾印３潆娺^程的是否析氣取決于充電電壓，析氣量取決于達(dá)到析氣電壓以后的充電電流。

所以，在充電過程中，充電電壓在進(jìn)入恒壓以后，電壓開始接近于最高，充電電流也保持限流值。這時(shí)候析氣量最大。在進(jìn)入恒壓以后，充電電流應(yīng)該逐步下降，析氣量也應(yīng)該逐步下降。

充電本身是放熱反應(yīng)，一般電池的熱設(shè)計(jì)是可以控制溫升的。在電池大量析氣以后，氧氣在負(fù)極板復(fù)合為水，發(fā)熱量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于充電時(shí)的發(fā)熱。密封電池希望負(fù)極板具有良好的氧循環(huán)能力，但是，氧循環(huán)也會(huì)產(chǎn)生發(fā)熱。所以，氧循環(huán)是一把雙刃劍，好處是減少了水損失，壞處是電池會(huì)發(fā)熱。如果電池發(fā)熱，在恒壓充電的條件下，氧循環(huán)電流也參與了充電電流，所以充電電流下降速率下降。而電池發(fā)熱，會(huì)引起充電電流下降速率降低，甚至?xí)痣娏鞣瓷６潆婋娏髟陔姵匕l(fā)熱的作用下，一旦電流反升，又增加了發(fā)熱。這樣，充電電流一直會(huì)上升到限流值。電池發(fā)高熱，并且積累熱，一直到電池外殼發(fā)生熱軟化變形。而電池的熱變形時(shí)，內(nèi)部氣壓高，所以呈現(xiàn)電池時(shí)鼓脹的。這就是電池?zé)崾Э囟鴵p壞電池。電池一旦出現(xiàn)嚴(yán)重鼓脹，漏酸和漏氣的問題也出現(xiàn)了，電池會(huì)出現(xiàn)急性失效。

誘發(fā)電池鼓脹的原因有很多。如果充電電壓高，析氣量大，會(huì)產(chǎn)生熱失控。如果某一組電池或者某一個(gè)單格電池發(fā)生嚴(yán)重落后，而充電的恒壓值不變，其他的單格電池也會(huì)出現(xiàn)充電電壓相對(duì)過高，也會(huì)產(chǎn)生熱失控問題。

七、電池異常故障

為了增加電池的容量，目前電動(dòng)自行車電池的隔板相對(duì)比其他電池的隔板薄一些，負(fù)極板的硫酸鉛結(jié)晶長(zhǎng)大，充電以后出現(xiàn)少量硫酸鉛遺留在隔板中，遺留在隔板中的硫酸鉛一旦被還原稱為鉛，積累多了，電池就會(huì)出現(xiàn)微短路。這種現(xiàn)象叫做“鉛枝搭橋”。產(chǎn)生這種微短路，輕的產(chǎn)生該單格電壓落后，嚴(yán)重的時(shí)候會(huì)出現(xiàn)單格短路。這種現(xiàn)象不僅僅出現(xiàn)在膠體電池中，在普通的AGM電池中也會(huì)出現(xiàn)。一旦出現(xiàn)電池的單格嚴(yán)重落后，電池還很容易出現(xiàn)熱失控現(xiàn)象。

還有就是極群組裝虛焊問題。容易產(chǎn)生虛焊的地方是極板。而每個(gè)電池的單格有15片極板，就是15個(gè)焊點(diǎn)，一個(gè)電池有6個(gè)單格，就有90個(gè)焊點(diǎn)，一組電池由4個(gè)電池組成，就要360個(gè)焊點(diǎn)。如果一個(gè)焊點(diǎn)存在虛焊，該單格容量就下降，進(jìn)而該單格形成電池落后，形成整個(gè)電池都落后，電池就會(huì)形成嚴(yán)重的不均衡。就會(huì)使改組電池提前失效。如果虛焊率達(dá)到萬分之一，平均每37組電池就有一組電池存在這虛焊，這是絕對(duì)不能夠允許的。而鉛鈣合金的電池，在焊接的時(shí)候會(huì)析出鈣而掩蓋虛焊問題，這樣，很多電池制造商寧愿還采用低銻合金的板柵而沒有采用簡(jiǎn)單的鉛鈣合金。