铅酸蓄电池使用及维护保养.doc

电池使用及维护保养电池使用由于电池价格较高，同时又是消耗品，所以，用户非常关心电池的使用寿命。电池寿命与多种因素有关，也有多种表示方法。比较专业的以充足放光(如12V电池端电压降到105V)充足放光，直到电池容量降到额定值的70左右时的循环次数，一般电池约为300500次。电动车销售商和用户，习惯用标准条件下行驶里程不小于某值的使用时间表示。 电池的寿命除产品自身质量外，主要与使用、维护等有关。其中与充、放电情况关系极大，连续大电流放电，频繁深度放电，大电流充电，都会明显影响寿命。还有，普通蓄电池在震动环境中使用，没有防震措施，也会影响使用寿命。有针对性的及时养护可延长寿命。影响电池寿命的因素简述如下：1.极板的厚度极板的厚度属于电池设计方面的问题，一般来说，较厚极板的循环寿命要长于较薄极板，而活性物质利用率相比之下要差一些。因为，在一定的电流密度下，活性物质从表面到内部的反应深度即渗透深度是一个常数，如果极板设计过薄，在二氧化铅与硫酸铅的转化过程中，活性物质会很快变的疏松，使循环寿命降低。而若极板设计较厚，极板的厚度大于两倍的极板渗透深度，中间的活性物质不参与二氧化铅与硫酸铅之间的转化并一直充当电流导体的作用，这样有利于循环寿命的延长。当然，选择最佳的极板厚度能够使电池达到比能量与循环寿命的最佳平衡。2隔板隔板厚度，孔径和孔结构影响了氧气的扩散路径。这样势必影响小型密封铅酸蓄电池在充放电过程中产生的氧气在负极板的再复合效率，从而使小型密封铅酸蓄电池失水不可避免。由于水的损失对蓄电池造成以下后果：（1水的损失使电池中的隔板提前产生干涸现象，增加了小型密封铅酸蓄电池的内阻，使电池在放电过程中电池的内压降增大，从而减少了电池的放电容量。（2）水的损失使电池的电解液浓度升高，从而加快了电池正极板栅的腐蚀速度及电池的自放电速度而影响了电池的放电容量。隔板厚度的不均性造成电池中酸分布的不均匀，而酸分布的不均匀也能导致铅枝晶在隔板中的生长而造成电池短路，并且酸液分布不均匀由于铅溶解和沉淀所造成的内部短路较普遍。隔板的抗拉强度，孔径大小和孔结构的曲折程度也反应了隔板的防铅枝晶的穿透能力；隔板的抗拉强度的好坏也决定了电池的循环寿命。隔板的耐酸性，回弹性和可压缩性直接影响了电池极板与隔板的紧贴效果；耐酸性差的隔板将因为酸的腐蚀，影响隔板与电池极板的紧贴效果，影响极板在充放电时所需电解液的传输，增大电池内阻，从而影响了放电容量，影响了循环寿命。因此，优质的隔板是防止电池寿命提前终结的重要因素。综上所述，电池的极板厚度和隔板质量是影响其使用寿命的重要因素，除外观质量外，一般消费者不能准确评估电池寿命，但相同容量的电池，质量（重量）大的，极板材料要厚一些，品牌电池技术和管理以及选材方面相对要可靠。另外，电动车使用的贫液式阀控密封铅蓄电池，用较大或中等电流放电时，放电容量会受到活性物质中添加的导电剂、活性物质的孔率、电解液的密度以及板栅结构等因素的影响；然而用小电流进行深度放电时电池活性物质（Pb和Pb02是其主要成分）利用率只有35%40%，电解液中的硫酸利用率要高很多，加酸量成为影响电池过放电量的关键因素。影响电池寿命的使用因素主要有放电、充电和环境温度。放电过程中，影响电池寿命的因素有两个放电深度和放电电流大小。1. 深度放电，在正极板软化机理中我们已经讨论过，小型密闭式阀控铅酸蓄电池对过放电非常敏感，偶尔一两次过放电，用适当的方法充电，还能够使其回复到初期(未过放电前)之容量，且一旦过放电超过3次后，通常容量会降低且寿命缩短，不可能再恢复到正常的容量。而造成过放电的原因是电池长时间的处于放电状态。表1是放电深度和寿命的关系表1 放电深度和寿命的关系放电深度1005020循环次数35010002800单次放电时间（小时）210.4累计放电时间（小时）70010001120可以看出，理想条件下，蓄电池放电深度对循环寿命影响很大，基本呈指数变化。放电深度越浅，电池使用寿命越长，放电深度越深，膨胀收缩量越大，对活性物结合力破坏越大，电池循环寿命越短。2.放电电流如前所述，小电流放电很少消耗正极板起骨架作用的-Pb02，如果大电流放电，因参加反应的-Pb02不足，使-Pb02参加放电反应，因此造成一部分-Pb02向-Pb02的转化，正极板提前软化，缩短电池使用寿命，电动摩托车电池失效，很多就是因用户经常高速行驶或启动过猛，使电池大电流放电，造成正极板软化所致。3.充电电流充电电流应小于或等于蓄电池可接收充电电流。否则，过剩的电流会使产生的气体超过电池吸收速率，这将使内压上升，气体从安全塞中排出，最终电解液被大量消耗，造成电池失水，对于免维护电池，会造成蓄电池的早期失效。对开口电池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）电流加大，极化电压升高，在较高的极化电压下，正极板的板栅被腐蚀，生成二氧化铅，这种腐蚀物与电化学生存的二氧化铅完全不同，是一种不可逆的氧化物，导电较差，它使板栅变形，脆裂，失去骨架和导电作用。过充电的后果和大电流充电的结果类似，电池充电后期，充电电压高，造成电池失水甚至出现热失效，因此在充电时应防止过充电。长期充电不足，未反应的活性物质会产生不可逆的大颗粒硫酸铅晶粒，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。4.充电模式阀控铅酸蓄电池需要精确的充电制度才能达到其最优的性能和寿命，充电模式是决定电池使用寿命的关键。对有的电池来说，与其说是用坏的，还不如说它是被充坏的。恒压限流充电模式下，循环使用的电池，正极板正常，而负极板有部分表面覆盖了白色的硫酸铅，这是因为此方法充电时，到充电后期充电电流很小，而这一电流消耗于氧气在负极板的再复合，从而使得电池负极板在循环过程中长期处于欠充状态以致发生负极板硫酸盐化；而三段式充电模式克服了前一种充电模式的不足，电池循环寿命的终结为正极板发生软化，电池寿命的终结属于循环的正常终结现象。根据电池放电深度和使用寿命的关系，理论上讲蓄电池使用时应尽量避免深放电，做到浅放勤充。但是实际使用中，蓄电池充电过程受充电器性能和蓄电池本身的离散性及充电习惯及充电速度影响，有的充电器的电压比较高，充电多数在夜间进行，时间一般在610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，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。有人曾经对电动自行车电池的使用状况进行过调查，结果如下：实际电池的平均放电深度为50左右，正常使用的寿命应该在1年以上。放电深度浅的电池(18)使用寿命仅仅6个月。而放电深度深的电池(78)却使用了20个月。消费者都是每天充电，一般是利用晚上时间充电，每次充电时间在10小时以上。由于消费者使用的充电器是相同的，而且都是每天充电，所以除了电池本身质量的影响外，推测电池的放电深度的不同可能也是造成使用寿命的差异的原因之一。对于上述使用不到6个月循环寿命就终止的电池，进行详细的解析，发现80以上的电池的单元开路电压、内部电阻均正常，电解液中各种金属含量均正常，因此判断电池本身没有制造缺陷，以下是针对这种没有发现制造缺陷的电池的分析结果。对电池进行单元放电，发现电池的容量低是由正极板的容量降低造成的，经过解剖发现毫无例外地存在着正极板活性物质软化的现象，其中程度严重的正极板活性物质已经大面积脱落。对容量衰减电池的正极板和新品的正极板进行X射线分析，发现和新品相比，不良电池的正极板中-PbO2比例明显增多。根据上述结果，分析这些电池是由于长期过充电造成的电池循环寿命提前终止的，其机理如下：正极活性物质中的-PbO2和-PbO2的相对含量随放电循环而变化，即放电时-PbO2逐渐转化为PbSO4，PbSO4充电时转化为-PbO2，随着循环，-PbO2比例增加，如果过充电，-PbO2便会快速增加，使活性物质之间的结合逐渐减弱，正极活性物质在充电过程中析出的O2的冲击下，密度下降，最后软化脱落，导致寿命提前终止。解剖电池时发现正极板活性物质软化以及X射线分析发现正极板中-PbO2比例增多都验证了上述推断的正确性。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。5.环境温度之影响若环境温度过高将加速电池各部份劣化，若以定电压充电，在高温下以非必要的大电流充电，结果将导致电池寿命缩短。但若于低温充电会有氢气产生，氢气产生使得内部压力增大或电解液减少，终至缩短寿命。低温环境下，蓄电池的活性物质活度降低，在电极上的溶解变得困难，充电时消耗后很难得到补充，所以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%，而负极低温充电接受能力更低，-20时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。蓄电池在高温季节运行，主要存在过充电的问题，温度高时各活性物质的活度增加，正极析氧电位下降，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，同时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。开口蓄电池的检查1外部检查（1）检查蓄电池封接有无开裂和损坏，极柱有无破损，壳体有无泄露，否则应修理或者更换。另外蓄电池表面脏污将引起漏电，应使蓄电池表面保持清洁、干燥。（2）疏通加液孔盖的通气孔。（3）极柱、导线、盖子：必须经常检查蓄电池极柱接合处、与导线的连接处的腐蚀情况，同时检查盖子是否变形、是否有发热现象。（4）硫酸气臭味：可能因环境温度过高、过充电、充电电流过大、电池短路、接地故障或上述事项的组合所造成的，其后果是增加接触电阻；在高率放电时增加接头发热及加大电压压降应更换电池组，检查导致热失控的项目2检测蓄电池电解液液面高度 （1）用玻璃管测量工具：内径为35mm的玻璃管。液面高度标准值为1015mm。 （2）观察液面高度指示线法。正常液面高度应介于两线之间，液面过低时，应补充蒸馏水或专用补充液。3.检测蓄电池电解液密度电解液密度的大小，是判断蓄电池容量的重要标志。测量蓄电池电解液密度时，蓄电池应处于稳定状态。蓄电池充、放电或加注蒸馏水后，应静置半小时后再测量。通过对各个单格电池电解液密度的测量，可以确定蓄电池是否失效。如果单格电池之间的密度相差0.05g/cm3，则该电池失效。用吸式密度计测量电解液密度，其测量方法如图4-18所示。测得的密度值应用标准温度（+25）予以校正（同时测量电解液温度）。不同温度条件下电解液密度修正值见表2 表2不同温度条件下电解液密度修正值电解液温度（）4035302520151050-5-10密度修正值（g/cm3）+0.0113+0.0075+0.00370-0.0037-0.0075-0.0113-0.0150-0.0188-0.0255-0.02634.测量电池电压开口铅酸蓄电池的开路电压V0是蓄电池中用以储存或释放电能的电极体系热力学状态的反应。一旦电极体系确定了且电解液浓度也确定了，那么蓄电池开路电压也就确定了。该电压值与电极上的二氧化铅、金属铅以及硫酸铅的量无关，只受电解液浓度的影响，它们之间可用如下经验公式表示：V0=0.84+d 式中：d为蓄电池中电解液的密度值，单位为g/cm。 V0为单格电压，电位为V。对普通开口铅酸蓄电池而言，由于电解液跟蓄电池容量之间有线性关系，因而可以利用经验公式估算蓄电池容量值，对阀控密封铅酸蓄电池却不太合适，因为有时会出现极板和隔板之间接触不良而影响蓄电池容量的问题，当然也就不能用各单体蓄电池的开路电压值来衡量蓄电池的质量状况了。开口电池的维护 （1）保持蓄电池外表面的清洁干燥，及时清除极桩和电缆卡子上的氧化物，并确认蓄电池极桩上的电缆连接牢固。 清洁：若不太脏，可以用湿布擦干净，若非常脏，就要将蓄电池从车上卸下，用水清洗后使之自然干燥。清洗蓄电池时，最好从车上拆下蓄电池，用苏打水溶液冲洗整个壳体（左下图），然后用清水冲洗蓄电池并用纸巾擦干。对蓄电池托架，可先用腻子刀刮净腐蚀物，然后用苏打水溶液清洗托架，之后用水冲洗并干燥。托架干燥后，漆上防腐漆。对极柱和电缆卡子，可先用苏打水溶液清洗，并用钢丝刷或极柱接头清洗器清洁极桩和电缆卡子上的氧化物。清洗后，在电缆卡子上涂上凡士林或润滑油防止腐蚀。 注意：清洗蓄电池之前，要拧紧加液孔盖，防止苏打水进入蓄电池内部。（2）保持加液孔盖上通气孔的畅通，定期疏通。（3）定期检查并调整电解液液面高度，液面不足时，应补加蒸馏水。（4）根据季节和地区的变化及时调整电解液的密度。冬季可加入适量的密度为1.40g/cm3的电解液，以调高电解液的密度（一般比夏季高0.020.04g/cm3为宜）。（5）寒冷地区冬季向蓄电池内补加蒸馏水时，必须在蓄电池充电前进行，以免水和电解液混合不均而引起结冰。（6）冬季蓄电池应经常保持在充足电的状态，以防电解液密度降低而结冰，引起外壳破裂、极板弯曲和活性物质脱落等故障。（7）蓄电池接近寿命终期时，电池内的电解液消耗得非常快，应每天检查补充补充液，夏天尤其要注意。密封蓄电池维护保养电动车用的密封蓄电池，需要定期保养，以及时消除电池间的差异，延长电池使用寿命，一般小型密封阀控蓄电池，定期检查中必须检查的项目有：电池外观检查、电池容量测试、电池电压检查、装置连接配件的电阻和松紧度以及电池内阻测试。 其中电池的内阻，连接线(片)的阻抗或导电性实验，是定期检查的基准。该数据及其变化趋势对电池的故障检修有重要的意义，它可确定是否需要进行电池容量测试。开始定期检查活动之前应要求检查工具、设备齐全和功能正常。并且给予电池编号以便进行数据和记录之分析。根据电池使用规律，应该每三个月检查一次，随着电池使用时间加长，检查内容不断增加。1.每三个月必须完成下列检查（）目视检查电池：包括清洁度和端子损坏或发热痕迹 （2）外观 （3）测量和记录电池的开路电压。 （4）测量和记录电池的最高标准负载电压。 2.半年度检查（1）重复各项季检查。 （2）随机测量和记录电池内阻和导电性以分析电池特性的衰减趋势和检测电池与电池间的正常情况。3.年度检查（1）重复半年度的所有检查。 （2）重新紧固所有电池间的连接物件。如果已进行连接电阻测量并阻值不超过原始安装值的20%，这项可以省略。4.电池定期检查诊断及改善方法：电池的分类检查项目见表3表3电池检查诊断及改善方法电池外观检查状 况发 生 原 因结 果改 善 方 法上盖破裂 运送或撞击损坏电解液干涸，内部气体引燃产生爆炸更换损坏的电池中盖爆裂 电池内部导电路径熔化或短路产生火花引燃电池内部气体(因外来原因所累积的)爆炸时造成人员伤害和设备损害；无法负荷负载更换损坏的电池电池壳有过热之现象 电池壳破裂电解液流出，接地故障 造成冒烟或电池着火 清除接地故障和更换发热之电池造成热失控 会释放出硫化氢，电池着火，无法负荷负载电池壳永久性变形(膨胀) 可能因环境温度过高、过充电、充电电流太大、电池短路、接地故障或上述事项的组合所造成的温度失控 臭味是热失控延长的产物更换电池组，检查导致热失控的环境条件端子腐蚀 可能因为制造时残留电解液或电池端子密封漏出的电解液侵蚀了端子 压降过大会缩短放电时间或损坏端子清洁连接面及端子区并密封涂上抗氧化剂再妥善安装或更换电池端子上有熔化的油脂可能是因为连接松动或由於接触面太脏，或因连接处腐蚀造成的高电阻使接触面发热如果连接损坏，请清洁连接面重新组装放电时间减短(电压平稳下降)寿命终止 无法负荷负载 更换电池组放电时间减短(电压急速下降) 单只电池容量低下 有放电时容量低下之电池，有反相之电压-反相之电压，会使电池发烫，无法充电更换容量低下之电池电压低下(放电初期电压急速下降)导线太细 压降过大 更换导线高的连接电阻 压降过大 清洁及再安装连接电池短路 电池变热，导致热失控；内部火花会导致爆炸更换短路电池开路电压低短路或断格不能正常使用更换过放电继续使用会损坏电池饱和充电电压偏高失水或硫化容量降低修复或更换温 度 检 查电池温度高室温升高 会缩短电池寿命及可能引起热失控 改善通风电池不良充电电流太大 充电电压过高会导致热失控 更换充电器电池短路 更换短路电池连 接 配 件 检 查阻抗增加到原始值的200%电池无电或导电通道中极板栅架，活性物质或电解液劣化会缩短放电时间充电及再测试电池或更换电池配件连接松动反覆充放电循环造成连接的忽冷忽热使连接缩脱，电阻增大高率放电时松松动接街头会使端子发热损坏或熔依规定重新扭紧连接连接配件电阻值较安装初期增加20%连接处忽冷忽热，以致松脱及接触电阻增加连接内的污染会导致腐蚀和端子高电阻高率放电时松脱的连接会造成热损坏或熔融高率放电时过大的压降，造成放电时间缩短重新扭紧连接清除接触面之污染源，用抗氧化剂涂抹接触面再组装5.小型阀控密封蓄电池检验项目说明（1）电池目视检验1）电池清洁 电池的清洁和正确间距至为重要。盖子上累积污垢、尘埃和水份能形成导电路径，而产生端子之间的短路。2）清洁电池时应置於开路位置。清洁时请用中性清洁剂擦拭，请勿使用其他的溶剂，因为某些溶剂可能损坏电池的外壳，造成破裂和龟裂。3）端子：弯曲或损坏的端子会产生高的接触电阻或在负载下会产生熔断的裂纹。因此端子损坏的电池必须更换。（2）阻抗试验1）密封阀控铅酸蓄电池一般的失效模式是极板腐蚀，不寻常的失效模式使得电路径劣化和电解液过度干涸。这些情况都会影响电池和增加电池的内阻，定期测量电池阻抗及内阻和导电数据。若有急剧变化表示可能有短路、断路、电解液干涸和导电路径劣化。2）如果电池内阻比新的时候增加了30%，该电池便应该再作试验以确定其原因，必要时可对该电池或系统进行容量试验以保证其可靠性。维修市场常见的电池检测仪一般不具备电池内阻检测功能，北京联华大通科技发展有限公司生产的部分电池检测仪，可以在测量电池容量的同时测量电池内阻，为快速准确判定电池好坏提供科学依据。3）电池连接电阻若电池连接电阻过高及配件连接松动，放电时会产生过大的电压降使电池放电时间缩短，严重时造成端子熔化和火灾发生。连接配件可能因时间和电池反覆充放电而有松动，所以要定期重新扭紧连接件。所有连接的接触面必需要干净，去除一切氧化物和污染物，再用抗氧化剂保护及扭紧连接。（4）性能及容量试验电池容量衰减到额定容量的60%时一般应予更换，也就是说如果一个电池系统新的时候能提供120Ah，到后来只能供应72Ah时便必须更换。如果120Ah是实际必须的供电容量，那么电池新的时候就必须设计能供电200Ah的容量。电池维护保养中，要特别注意以下几点1. 漏液 对于漏液电池应及时处理，极柱出现爬酸腐蚀导线的清理干净，防止极柱因腐蚀断开。2.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。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，蓄电池绝对不能短路，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，布线规范绝缘良好，防止重叠受压产生破裂。3.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，线路损耗加大，输出电压偏低，影响电机输出功率，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。）4.电池均衡与配组串联蓄电池组的均衡性是一个世界性的难题，在使用过程中总会有“落后”蓄电池存在。由于电池组使用效果取决于容量最小的一块电池，如果一块电池出现问题，将会导致整组电池寿命缩短甚至不能使用，这时要剔除“落后”电池，重新配组。（1）由于均匀性差而缩短蓄电池寿命的原因有：1）充电时电压高的蓄电池会加剧失水，电压低的蓄电池会欠充电。2）放电时电压低的蓄电池会出现过放电，形成蓄电池正极板软化。这样容量低的蓄电池在每次放电时放电深度都比其他蓄电池的放电深度深，所以正极板软化得快。如果一只蓄电池荷电少，就存在充电少、放电深的问题。这样该蓄电池就会同时出现正极板软化和硫化问题。（2）造成蓄电池均匀性差的原因有：1） 蓄电池原材料和半成品的规格和质量问题。原材料中的有害杂质降低了蓄电池的浮充电压，加速了蓄电池自放电。隔板、极板厚度和吸酸量的不均匀性也会造成浮充电压不均匀。2） 安全阀的开启和关闭压力问题。蓄电池在长期使用过程中很难做到使安全阀的开启压力和关闭压力始终保持均匀一致，开启压力大的蓄电池极群上部空间的气体压力大，因而浮充电压就高，反之亦然。蓄电池的开阀压力存在差别，失水程度不同，形成了蓄电池的容量差。3） 蓄电池生产工艺的控制问题。阀控密封铅酸蓄电池生产工艺的要求比普通铅酸蓄电池要苛刻的多，如果一些工序和工艺没有按规定要求去做，就无法最大限度地保持蓄电池性能的均匀性。4） 串联蓄电池组的匹配不好，存在着容量差和开路电压差。5） 蓄电池的自放电不同，逐步形成荷电容量的差异。6） 失水不同，导致蓄电池中实际的硫酸浓度不同，形成开路电压差。7） 蓄电池寿命短，在后期表现为一块蓄电池容量下降，影响其他蓄电池的正常状态。8） 蓄电池极群组装虚焊问题。蓄电池极群组中容易产生虚焊的地方是极板，每个蓄电池单格至少有几百个个焊点。如果一个焊点存在虚焊，该单格的容量就减小，进而该