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电动车铅酸电池的基本原理及维护

时间:2010-05-12 08:41来源:雅森特电动车网 作者:admin 点击:
电池工作原理和特点 电动自行车电瓶是一种电能与化学能互相转换的可逆装置,也就是说,将电能储存起来(充电),将化学能变为电能释放出来(放电)。 电动自行车电瓶由正极板、负极板、玻璃纤维隔板、电解液和电解槽所组成,充电后正极的活性物质为二氧化铅

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  电动自行车电瓶是一种电能与化学能互相转换的可逆装置,也就是说,将电能储存起来(充电),将化学能变为电能释放出来(放电)。 www.donnabalsan.com

  电动自行车电瓶由正极板、负极板、玻璃纤维隔板、电解液和电解槽所组成,充电后正极的活性物质为二氧化铅,负极板活性物质为海绵状铅,放电后两极板的活性物质都转变为硫酸铅,充电后由恢复为原来物质。化学反应方程式如下: 修理工之家http://www.donnabalsan.com

  充电

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  PbO2 + 2H2SO4 + Pb           

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  正极    电解液    负极 维修工具http://www.donnabalsan.com

  放电 内容来自修理工之家www.donnabalsan.com

  PbSO4 + 2H2O +  PbSO4                      

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  正极     电解液     负极 电动车配件http://www.donnabalsan.com

  从化学反应的方程式中可以看出,在放电过程中消耗了硫酸,生成了水,因此电解液的浓度越来越小,而充电过程则相反。 维修知识http://www.donnabalsan.com

  电动自行车采用了负极活性物质过量的设计。当蓄电池充电的时候,正极充足100%后,负极尚未充到90%,这样蓄电池内只有正极产生的氧,不存在负极产生的难以复合的氢气。为了解决水的消耗问题,和必须为氧的复合创造条件。采用贫电解液设计加上超细玻璃纤维隔膜板膜,解决了氧的传输问题,使氧复合反应得以进行,完成了氧的再化合,蓄电池实现了密封和免维护。氧的再化合过程如下: 修理工之家http://www.donnabalsan.com

  (正极)PbSO4—— PbO—— O2

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  (负极)PbSO4—— Pb——(O2)

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  电池的失效模式及对策

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  A 电池的正极板软化

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  ①电池的正极板是由板栅和活性物质组成的,其中活性物质的有效成分就是氧化铅。放电的时候氧化铅转换为硫酸铅,充电的时候硫酸铅转换为氧化铅。 维修工具http://www.donnabalsan.com

  ②氧化铅是由α氧化铅和β氧化铅组成的,其中α氧化铅主要起支撑作用;β氧化铅主要起荷电作用。为了减少α氧化铅参与放电,一般控制放电深度为40%为好。电池放电深度越深,α氧化铅损失也越多,正极板软化也越严重,导致电池容量下降越快,形成恶性循环。电池经常大电流放电同样会引起极板软化。所以电动车控制器要实行限流保护,正是基于此原因。

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  B 电池的负极板硫化 www.donnabalsan.com

  1、电池放电以后,负极板的铅转换为硫酸铅,如果不及时充电或者充电电压较低,有部分硫酸铅晶体就会逐步聚积而形成粗大的硫酸铅结晶,采用普通的充电方式是无法恢复的所以称为“不可逆硫酸盐化”,简称硫化。 摩托车配件http://www.donnabalsan.com

  2、在冬季环境温度比较低的时候,电池的浮充电压应该相应的提高,否则电池欠充电就会产生,电池硫化也就产生了。 www.donnabalsan.com

  3、失水的电池相当于电解液的硫酸浓度变高,也形成了加速电池硫化的条件。

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  4、电池一旦出现硫化,靠单纯的浮充和均充是无法解决的,必须采取其它措施。目前消除密封电池硫化的方法有化学法和采用小电流脉冲去硫化。化学法虽然会较快的消除负极板硫化,但是其副作用——增加电池自放电。这样会形成新的失效模式。

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  C 电池的失水及热失控

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  1、电池充电达到单体电池2.35V(25℃)以后,就会进入正极板大量析氧状态,虽然对于密封电池来说,负极板具备了氧复合能力。但如果充电电流过大,负极板的氧复合反应跟不上析氧的速度,气体会顶开排气阀而形成失水。充电电压达到2.42V(25℃),电池的负极板会析氢,而氢气不能够被正极板吸收,只能够增加电池气室的气压,最后会被排出气室而形成失水。定期对电池补水是非常必要的,但对水的质量和对操作者技术的要求很严格。 修理工之家http://www.donnabalsan.com

  2、电池的热失控。 维修知识http://www.donnabalsan.com

  电池充电电压达折合单格2.4V,这个电压超过了电池正极板大量析氧的电压,特别是在高温环境中,大量析氧电压会下降,这样产生的析氧量会大幅度的增加。而正极板产生的氧气在负极板会被吸收,吸收氧气是明显的放热反应,电池的温度会升高。而且氧复合反应也要产生电流,增加的电流导致充电器不能转绿灯,一直维持在高压阶段。如果电池已经出现过量失水,玻璃纤维隔板的无酸孔隙大大增加,会加速负极板吸收氧气,产生的热量会更多,电池温升也更高。而电池的温升也会加速正极板析氧,形成恶性循环——热失控。在热失控状态下,析氧量增加,电池内的气压增加,当达到塑料电池外壳的玻璃点温度的时候,电池开始鼓胀变型,这种变型除了影响电池内部的机械结构以外,还会形成电池漏气,而导致更加严重的失水漏酸。尽管电池热失控现象发生的不多,但是一旦发生热失控,电池的寿命会迅速提前结束。

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  D 电池的不均衡

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  1、电池在制造工艺中必然存在的微小差距。比如电池开阀压的区别,会导致电池失水不同。还有组装压力和极板重量不均衡等。

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  2、失水多的电池相当于电池的硫酸比重上升,导致电池开路电压增加,也是该单体电池的充电电压相当于其它电池电压高,而在串联电池组中的其它电池分配的电压就会下降,形成其它电池的欠充电。欠充电的电池内阻会增加,放电的时候电池电压会更低,充电电压跟不上,导致电池电压高的更高,低的更低。电池正极板软化的差异随着充放电也会被扩大。 维修工具http://www.donnabalsan.com

  3、当电池正极板发生软化的时候,脱落的活性物质会堵塞一部分微孔,正极板上单位面积的电流密度会增加,导致充放电活性物质的膨胀收缩更加厉害,正极板软化被加速,这样就形成的容量落后的电池更加落后。

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  4、电池的负极板发生硫化,放电的电流密度也会增加,相当于增加了放电深度,硫酸铅结晶会比较集中在放电部位,形成较大的硫酸铅结晶。硫酸铅结晶体积越大,其吸附能力也相对增加,导致硫化更加严重。所以,电池容量的下降也会形成恶性循环。

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  5、对于电池组的不均衡,目前唯一的方式是采用定期地对单个电池的充电和放电。 维修配件http://www.donnabalsan.com

  E 脉冲修复消除硫化 www.donnabalsan.com

  对高电阻率的硫酸铅结晶施加瞬间的高电压,也可以击穿大的结晶,如果这个高电压足够短,并且进行限流,在打穿绝缘层的条件下,充电电流不大,也不至于形成大量析气。如这样,实现了无损消除硫化。

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  F 电池的容量表示及检测

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  常用电动车电池额容量表示方法为12v10Ah(2hr)

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  其含义为:电池额定电压为12v,容量为10Ah,2hr表示2小时放电率 维修知识http://www.donnabalsan.com

  标准的容量检测设备是12v恒流放电仪,常见的有5A恒流,10A恒流,以及可调恒流的。

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