電動汽車充電電池性能退化的原因及彌補方法
發布時間:2011-07-28
中心議題:
- 充電電池高的自放電率
- 充電電池的匹配
- 短路的電池
- 電解液的損耗
電池的性能退化一方麵是使用和老化的自然結果,另一方麵則由於缺乏維護、苛刻的使用環境以及不良的充電操作等等加速其劣化。下麵將探討充電電池各種難以克服的問題、其原因及彌補這些問題的方法。
高的自放電率
gezhongdianchidoucunzaizifangdian,danshiyongbudanghuicushizhezhongzhuangtaidefazhan。zifangdianlvchengjianjinxianguilv,zuigaodefangdianlvchuxianzaigangchongdianzhihou,ranhouzhujianjianxiao。
鎳基電池表現出較高的自放電率。在正常環境溫度下,新的鎳鎘電池充電後,在第一個24h期間其電高量約減少10%。此後,自放電率穩定至每個月約10%。通常溫度較高,其放電率也增大。一般的準則是:溫度每升高10℃自放電率增大1倍。鎳金屬氫化物電池的自放電率比鎳鎘電池約大30%。
鎳nie基ji電dian池chi經jing過guo數shu百bai次ci循xun環huan後hou其qi自zi放fang電dian率lv也ye增zeng大da,電dian池chi的de極ji板ban開kai始shi膨peng脹zhang從cong而er更geng緊jin密mi地di擠ji壓ya電dian極ji之zhi間jian的de隔ge膜mo,形xing成cheng金jin屬shu樹shu枝zhi狀zhuang晶jing體ti,這zhe是shi結jie晶jing體ti生sheng長chang的de結jie果guo(記憶效應),從而損壞了電池隔膜,增大了自放電率。如果鎳基電池在24h的自放電達30%時,應予棄用。
鎳離子電池在充電後的第一個24h的自放電率為5%。此後下降至每月1%-2%,電池的安全保護電路增加約3%。高的循環次數和老化對鋰基電池的自放電率沒有影響。鉛酸電池的自放電率約每月5%或者每年50%,重複性的深度循環充放電則使自放電增大。
dianchizifangdiandebaifenlvkeyongdianchifenxiyijiayiceding,dancichengxuxuyaoshuxiaoshi。cedededianchineizuchangkefanyingdianchideneizushifouguogao。cicanshukeyongzukangjicelianghuoyongdianchifenxiyideoumuceshichengxu。
電池的匹配
jishicaiyonglexiandaihuadeshengchanzhizaojishu,dianchiderongliangyebukenengzhunqueyuce,youqishiduiniejidianchi。zhizaoguochengzhong,jiangmeigedianchiyiqirongliangdedaxiaojiayijiancebingfenlei。gaorongliang“A”類電池通常以優質級價格按特殊用途電池出售;中等容量“B”類電池應用於工業和商業產品;低端“C”類電池則以廉價出售。通過循環充放電並不能改善低端類別電池的容量。購買低價的可充電電池所得的是低電池容量。
在以多個電池組成的電池組中,電池的匹配應控製在±2.5%以(yi)內(nei)。在(zai)組(zu)成(cheng)電(dian)池(chi)個(ge)數(shu)多(duo)的(de)電(dian)池(chi)組(zu)中(zhong),以(yi)及(ji)需(xu)輸(shu)出(chu)大(da)負(fu)載(zai)電(dian)流(liu)和(he)在(zai)低(di)溫(wen)下(xia)工(gong)作(zuo)的(de)電(dian)池(chi)組(zu),需(xu)要(yao)更(geng)嚴(yan)格(ge)的(de)電(dian)池(chi)容(rong)差(cha)控(kong)製(zhi)。在(zai)一(yi)個(ge)新(xin)的(de)電(dian)池(chi)組(zu)中(zhong)的(de)各(ge)個(ge)電(dian)池(chi)如(ru)果(guo)稍(shao)有(you)小(xiao)的(de)失(shi)配(pei),在(zai)經(jing)過(guo)數(shu)次(ci)充(chong)電(dian)循(xun)環(huan)後(hou),將(jiang)能(neng)互(hu)相(xiang)平(ping)衡(heng)自(zi)行(xing)適(shi)應(ying)。電(dian)池(chi)之(zhi)間(jian)能(neng)否(fou)很(hen)好(hao)地(di)平(ping)衡(heng)適(shi)應(ying),關(guan)係(係)到(dao)電(dian)池(chi)組(zu)是(shi)否(fou)具(ju)有(you)較(jiao)長(chang)的(de)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)。
為何電池的匹配如此重要?這是因為一個“弱”電池含有的容量較小,它比“強”電池更快地放充電。這種放電過程的不平衡導致“弱”電池在放電經過低電壓時,電池極性會反轉。在充電時“弱”電池在被充過程中首先進入發熱過充狀態,而此時較強的電池仍能正常地接受充電並不發熱。在這兩種情況下“弱”電池處於不利的狀態,使它變得更“弱”而導致嚴重的失配。
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優(you)質(zhi)電(dian)池(chi)比(bi)低(di)質(zhi)量(liang)電(dian)池(chi)的(de)電(dian)容(rong)量(liang)更(geng)為(wei)一(yi)致(zhi)也(ye)更(geng)為(wei)均(jun)衡(heng)。對(dui)高(gao)端(duan)大(da)功(gong)率(lv)工(gong)具(ju)應(ying)選(xuan)用(yong)高(gao)質(zhi)量(liang)電(dian)池(chi),因(yin)其(qi)在(zai)大(da)負(fu)荷(he)和(he)極(ji)端(duan)的(de)溫(wen)度(du)環(huan)境(jing)下(xia)可(ke)有(you)高(gao)的(de)耐(nai)久(jiu)性(xing)。雖(sui)付(fu)出(chu)高(gao)成(cheng)本(ben),然(ran)而(er)其(qi)回(hui)報(bao)是(shi)電(dian)池(chi)組(zu)有(you)更(geng)長(chang)的(de)壽(shou)命(ming)。
鋰(li)基(ji)電(dian)池(chi)從(cong)生(sheng)產(chan)線(xian)上(shang)下(xia)來(lai)時(shi)其(qi)本(ben)質(zhi)性(xing)能(neng)就(jiu)匹(pi)配(pei)得(de)很(hen)好(hao)。在(zai)電(dian)池(chi)組(zu)內(nei)部(bu)各(ge)單(dan)個(ge)電(dian)池(chi)需(xu)符(fu)合(he)嚴(yan)格(ge)的(de)容(rong)差(cha)是(shi)非(fei)常(chang)重(zhong)要(yao)的(de)。電(dian)池(chi)組(zu)所(suo)有(you)的(de)電(dian)池(chi)必(bi)須(xu)在(zai)統(tong)一(yi)的(de)時(shi)間(jian)之(zhi)內(nei)達(da)到(dao)充(chong)電(dian)滿(man)量(liang),而(er)且(qie)在(zai)放(fang)電(dian)終(zhong)結(jie)時(shi)達(da)到(dao)同(tong)樣(yang)的(de)門(men)限(xian)電(dian)壓(ya)。電(dian)池(chi)組(zu)內(nei)置(zhi)的(de)保(bao)護(hu)電(dian)路(lu)應(ying)在(zai)電(dian)池(chi)出(chu)現(xian)不(bu)正(zheng)常(chang)的(de)工(gong)作(zuo)狀(zhuang)態(tai)時(shi)起(qi)到(dao)安(an)全(quan)保(bao)護(hu)作(zuo)用(yong)。
短路的電池
電dian池chi生sheng產chan廠chang商shang常chang常chang無wu法fa解jie釋shi當dang電dian池chi還hai處chu於yu較jiao新xin的de狀zhuang態tai時shi,為wei何he某mou些xie電dian池chi顯xian示shi出chu高gao的de漏lou電dian率lv或huo者zhe出chu現xian電dian氣qi短duan路lu。其qi可ke疑yi的de原yuan因yin是shi電dian池chi在zai製zhi造zao過guo程cheng中zhong可ke能neng混hun入ru了le外wai來lai顆ke粒li雜za質zhi。另ling一yi種zhong是shi電dian極ji上shang的de粗cu糙cao點dian造zao成cheng對dui隔ge膜mo的de損sun傷shang。因yin此ci對dui電dian池chi應ying改gai善shan其qi製zhi造zao過guo程cheng,這zhe可ke大da大da地di減jian少shao電dian池chi的de“早期失效率”(infant mortality)。
深shen度du放fang電dian造zao成cheng電dian池chi的de極ji性xing反fan轉zhuan也ye會hui導dao致zhi電dian池chi短duan路lu。如ru果guo鎳nie基ji電dian池chi在zai大da電dian流liu放fang電dian至zhi徹che底di放fang光guang時shi,這zhe種zhong狀zhuang態tai也ye可ke能neng出chu現xian。高gao的de反fan向xiang電dian流liu可ke造zao成cheng永yong久jiu性xing的de電dian短duan路lu。另ling一yi種zhong原yuan因yin是shi由you不bu可ke控kong的de晶jing狀zhuang體ti的de形xing成cheng導dao致zhi的de隔ge膜mo損sun傷shang,這zhe就jiu是shi所suo謂wei的de記ji憶yi效xiao應ying。
采(cai)用(yong)瞬(shun)時(shi)大(da)電(dian)流(liu)脈(mai)衝(chong)試(shi)圖(tu)修(xiu)復(復)短(duan)路(lu)的(de)電(dian)池(chi),其(qi)成(cheng)功(gong)率(lv)極(ji)為(wei)有(you)限(xian)。這(zhe)種(zhong)短(duan)路(lu)可(ke)能(neng)暫(zan)時(shi)被(bei)蒸(zheng)發(fa),但(dan)是(shi)對(dui)隔(ge)膜(mo)材(cai)料(liao)的(de)損(sun)傷(shang)依(yi)然(ran)存(cun)在(zai)。這(zhe)種(zhong)修(xiu)復(復)後(hou)的(de)電(dian)池(chi)常(chang)表(biao)現(xian)有(you)高(gao)的(de)放(fang)電(dian)率(lv)並(bing)且(qie)短(duan)路(lu)還(hai)會(hui)再(zai)次(ci)出(chu)現(xian)。在(zai)一(yi)個(ge)已(yi)老(lao)化(hua)的(de)電(dian)池(chi)組(zu)中(zhong)更(geng)換(huan)某(mou)個(ge)短(duan)路(lu)電(dian)池(chi)並(bing)非(fei)可(ke)取(qu)。除(chu)非(fei)這(zhe)個(ge)新(xin)電(dian)池(chi)在(zai)電(dian)池(chi)電(dian)壓(ya)和(he)容(rong)量(liang)上(shang)與(yu)電(dian)池(chi)組(zu)中(zhong)的(de)其(qi)它(ta)電(dian)池(chi)性(xing)能(neng)一(yi)樣(yang)是(shi)匹(pi)配(pei)的(de)。
電解液的損耗
電(dian)池(chi)雖(sui)然(ran)都(dou)是(shi)密(mi)封(feng)的(de),但(dan)在(zai)其(qi)使(shi)用(yong)壽(shou)命(ming)期(qi)間(jian)會(hui)損(sun)失(shi)一(yi)些(xie)電(dian)解(jie)液(ye),特(te)別(bie)是(shi)如(ru)果(guo)由(you)於(yu)粗(cu)心(xin)不(bu)適(shi)當(dang)充(chong)電(dian)產(chan)生(sheng)過(guo)大(da)的(de)氣(qi)體(ti)壓(ya)力(li)以(yi)致(zhi)出(chu)現(xian)氣(qi)體(ti)排(pai)放(fang)。一(yi)旦(dan)出(chu)現(xian)氣(qi)體(ti)排(pai)放(fang),在(zai)鎳(nie)基(ji)電(dian)池(chi)上(shang)的(de)彈(dan)簧(huang)加(jia)壓(ya)的(de)排(pai)氣(qi)密(mi)封(feng)墊(dian)可(ke)能(neng)難(nan)以(yi)完(wan)好(hao)地(di)再(zai)封(feng)閉(bi),從(cong)而(er)造(zao)成(cheng)密(mi)封(feng)墊(dian)周(zhou)圍(wei)澱(dian)積(ji)起(qi)白(bai)色(se)粉(fen)末(mo),電(dian)解(jie)液(ye)的(de)損(sun)耗(hao)最(zui)終(zhong)將(jiang)降(jiang)低(di)電(dian)池(chi)容(rong)量(liang)。
滲透或是在氣閥調節的鉛酸電池(VRCA)中(zhong)電(dian)解(jie)液(ye)的(de)損(sun)耗(hao)是(shi)一(yi)個(ge)久(jiu)已(yi)存(cun)在(zai)的(de)問(wen)題(ti)。其(qi)原(yuan)因(yin)是(shi)過(guo)充(chong)以(yi)及(ji)在(zai)高(gao)溫(wen)下(xia)工(gong)作(zuo)造(zao)成(cheng)的(de)。用(yong)加(jia)水(shui)補(bu)充(chong)電(dian)解(jie)液(ye)的(de)損(sun)耗(hao)成(cheng)效(xiao)是(shi)有(you)限(xian)的(de),雖(sui)然(ran)可(ke)以(yi)部(bu)分(fen)地(di)恢(hui)覆(fu)電(dian)池(chi)容(rong)量(liang),但(dan)電(dian)池(chi)的(de)性(xing)能(neng)將(jiang)不(bu)甚(shen)可(ke)靠(kao)。
如果正確地充電,鋰離子電池應不產生氣體以致出現排氣的問題。但是鋰離子電池在某些條件下也會產生內部壓力。某些電池內部配置——電路開關,當電池壓力達到某個臨界值時,該開關可切斷電流。另外有些電池則設計成一種可控的方式或打開安全隔膜以釋放氣體。
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