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一，鉛蓄電池的一些基本知識(shí) 了解鉛蓄電池的一些必要知識(shí)，對(duì)使用、維修蓄電池以及維修充電器是非常重要的。但是，電化學(xué)是非常深?yuàn)W的，天津大學(xué)朱松然老師編著的《鉛蓄電池技術(shù)》ISBN7-111-09609-6/TM.929是目前最據(jù)權(quán)威的著作。但是，即使是理工科大學(xué)本科生沒有老師輔導(dǎo)，自學(xué)也是困難的。下面的內(nèi)容僅供院內(nèi)需要這方面知識(shí)的居民了解一些普通知識(shí)，看懂多少算多少。 １，關(guān)于鉛蓄電池的工作原理，簡(jiǎn)單的說充電就是將電能變成化學(xué)能，放電就是將化學(xué)能變成電能。這種可以反復(fù)充電－放電－充電－放電的電池也叫二次電池。鉛蓄電池主要構(gòu)成：有正極和負(fù)極，正負(fù)極板之間夾有絕緣但可以透過電解液的隔板，里面有電解液稀硫酸。正極為二氧化鉛，負(fù)極為絨狀鉛。放電過程，正極和負(fù)極都變?yōu)榱蛩徙U，硫酸濃度變低；充電過程，正極變?yōu)槎趸U，負(fù)極變?yōu)榻q狀鉛，硫酸濃度增加。 ２，關(guān)于電池的容量，有多種表示電池容量的方法，專業(yè)用一般用安時(shí)(Aｈ)或瓦時(shí)(Wｈ)表示，電動(dòng)車卻習(xí)慣用行駛公里數(shù)表示。容量用字母Ｃ（Ａ．ｈ）表示。容量Ｃ與放電條件有關(guān)，同一塊電池放電率不同，給出的Ａ．ｈ數(shù)也不同。放電率有小時(shí)率（時(shí)間率）和電流率兩種不同的表示方法。小時(shí)率是以一定的電流放完額定容量所需要的時(shí)間來表示。汽車和進(jìn)口電池多用２０ｈ率容量。固定型或摩托車蓄電池用１０ｈ率容量。牽引型和電動(dòng)車蓄電池用５ｈ率容量。以最常見的１２伏１０Aｈ電瓶為例，充足后放電到１０．５伏算放電完畢。如果用２安放電，５小時(shí)降到到１０．５伏，容量Ｃ＝２Ａ×５ｈ＝１０Ａ．ｈ（安時(shí)）；還是這塊電瓶，如果用１．２安放電，１０小時(shí)降到到１０．５伏，容量Ｃ＝１．２Ａ×１０ｈ＝１２Ａ．ｈ（安時(shí)）。前面稱５小時(shí)放電率，用Ｃ５表示，后面稱１０小時(shí)放電率，用Ｃ１０表示，Ｃ的下腳標(biāo)就是小時(shí)率。電流率也稱倍率，是指電池放電時(shí)的放電電流的數(shù)值為額定容量值的倍數(shù)。如放電電流為０．１Ｃ２０，對(duì)于１２０Ａ．ｈ（Ｃ２０）的電池，即以０．１╳１２０＝１２Ａ的電流放電。放電電流越大容量越小，反之增大。一般電動(dòng)自行車平均放電在５Ａ左右。還有，容量與溫度有關(guān)，攝氏降到５度左右，容量降到７０％左右，溫度升高后，容量會(huì)回升。 容量的測(cè)定需要電量測(cè)試儀或放電儀。但是，國外汽車也有用專用（配套的）內(nèi)阻表檢測(cè)顯示容量（大概值）的，簡(jiǎn)單方便，需要積累經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。 準(zhǔn)確判斷電池充足的方法比較復(fù)雜，需要綜合電解液比重、端電壓變化曲線、充電電流和析氣狀況等。電動(dòng)車充電器判斷電池充足的根據(jù)是：在某恒定電壓時(shí)，充電電流小到某值為充滿。這里，恒定電壓和電流的值與具體電池有關(guān)，與電池自放電有關(guān)。 電池不接負(fù)載，正負(fù)極樁頭間電壓，叫開路電壓，該電壓與許多因素有關(guān)，其中與硫酸濃度有很大關(guān)系，在一定范圍內(nèi)濃度高開路電壓就高。電動(dòng)車專用電瓶的濃度比普通電池高。因此，普通６單元（單體）的電池，端開路電壓約12.6Ｖ，而電動(dòng)車專用電池則是１３．４Ｖ左右。 ３，關(guān)于電池的壽命，也有多種表示方法，與多種因素有關(guān)。比較專業(yè)的以充足→放光（如１２伏電池端電壓降到到１０．５伏）→充足→放光…，直到電池容量降到額定值的７０％左右時(shí)的循環(huán)次數(shù)，一般電池約為３００－５００次。電動(dòng)車銷售商和用戶，習(xí)慣用行駛里程能保證不小于某值的年和月表示。 電池的壽命除產(chǎn)品自身質(zhì)量外，主要與使用、維護(hù)等有關(guān)。其中與充放電情況關(guān)系極大，連續(xù)大電流放電，頻繁深度放電，沒有負(fù)脈沖的大電流充電，都會(huì)明顯影響壽命。還有，普通蓄電池在震動(dòng)環(huán)境中使用，沒有防震措施，也會(huì)影響壽命。淺放（電）勤充（電），有針對(duì)性的及時(shí)養(yǎng)護(hù)均可延長(zhǎng)壽命。 ４，關(guān)于電池的失效，各種電池的失效是有規(guī)律的。例如ＵＰＳ（不間斷電源）用電池，正常使用的失效主要是正極板腐蝕和活性物質(zhì)脫落，負(fù)極板主要是硫化。這類電池硫酸比重低（世界名牌陽光和湯淺約１．２０－１．２２），使用一般處于浮充狀態(tài)壽命較長(zhǎng)。但是，城市一般停電不頻繁，電池很少深度放電，因此極板深處的活性物質(zhì)不能很充分轉(zhuǎn)換，容易造成鈍化，容量下降。石家莊地區(qū)，汽車電瓶的硫酸比重在1.24－1.26，冬天高些。 電動(dòng)車電池的失效，使用一般屬于循環(huán)狀態(tài)，失效主要是：①失水，②硫化，儲(chǔ)藏時(shí)間長(zhǎng)的和長(zhǎng)期充電不足的，負(fù)極會(huì)硫酸鹽化（過去的書里也叫硫酸化，本文簡(jiǎn)稱硫化），③陽極（正極）軟化，電摩和電動(dòng)自行車不同，因大電流放電容易造成正極板軟化。 正極板活性物質(zhì)是氧化鉛，氧化鉛分α－PbO2和β－PbO2，其中，α－PbO2物理特性堅(jiān)硬，容量比較小，以多孔狀附著在極板，用于擴(kuò)大極板面積和支撐極板，相當(dāng)于樹枝；β－PbO2依附在α－PbO2構(gòu)成的骨架上面，其荷電能力比α－PbO2強(qiáng)很多，相當(dāng)于樹葉。氧化鉛放電以后形成硫酸鉛，充電時(shí)硫酸鉛又還原為氧化鉛，相當(dāng)于光合作用。正常情況下，僅β－PbO2參加反應(yīng)。但是，深度過放電時(shí)，α－PbO2也會(huì)參加反應(yīng)，形成硫酸鉛。由于酸環(huán)境中充電，硫酸鉛只能夠生成β－PbO2，這樣，α－PbO2大量減少，樹枝的支持作用變壞，活性物質(zhì)容易脫落，形成“黑水”，這就是所謂的正極板軟化。正極板一旦出現(xiàn)軟化，起到支持作用的多孔結(jié)構(gòu)也被破壞了，降低了參與電化學(xué)反應(yīng)的面積，電池容量就下降，很快壽命終止。電池在生產(chǎn)過程中，α－PbO2是在堿性環(huán)境中生成的，β－PbO2是在酸性環(huán)境中生成的，然后將α－PbO2和β－PbO2混合形成正極板。所以，新的電池在最初幾次充放電時(shí)，一部分α－PbO2在還原時(shí)變成了β－PbO2，容量有所上升。 由于電池制造的不一致性，串聯(lián)使用時(shí)，經(jīng)過若干次充放循環(huán)后，容量、端電壓、內(nèi)阻相對(duì)變差的電池，俗稱落后電池。如果不采取措施及時(shí)補(bǔ)救，不僅會(huì)加劇落后電池的損壞，還會(huì)殃及無辜。最常見的現(xiàn)象就是電池在使用一段時(shí)間后，即使是名牌電池也會(huì)充脹。原因是某電池的一個(gè)單元（單體）落后，由于（大部分）充電器不能正確判斷，按正常情況繼續(xù)給串聯(lián)的電池充電，加劇失水，缺水造成氧循環(huán)通路增多形成熱失控，發(fā)現(xiàn)不及時(shí)，就會(huì)充脹、鼓包。識(shí)別、維護(hù)、維修落后電池是檢驗(yàn)衡量維修電池技術(shù)的重要標(biāo)志之一。 下面用白話重復(fù)一下上述內(nèi)容的實(shí)際意義： 一、關(guān)于電動(dòng)車的容量。以最常見的普通電動(dòng)自行車的鉛蓄電池為例：同樣一塊電池，按電動(dòng)車標(biāo)準(zhǔn)是10安時(shí)；按汽車、摩托電池國標(biāo)是12安時(shí)；按國際標(biāo)準(zhǔn)是14安時(shí)。同樣一塊電瓶，容量不同，原因就是，放電率不同。目前電動(dòng)自行車使用最多的是10安時(shí)的三塊（36V），還有電摩常用17安時(shí)的4塊（48V）。 二、關(guān)于電池壽命。國際上100多年來，充、放電率以0.1C為較好，電池壽命較長(zhǎng)。0.1C率就是十分之一C，例如10安時(shí)就是1安（A）。 僅從壽命考慮，如果按著這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)選電動(dòng)自行車電池。目前，普通電動(dòng)自行車電機(jī)功率一般為180瓦到250瓦，平路電流大約5安培（A）。應(yīng)選5x10=50安時(shí)的電瓶，36伏車50安時(shí)12伏的電池三塊，別說婦女，男的也搬不動(dòng)（院內(nèi)小車上的電池大多數(shù)是12伏的，容量40安時(shí)左右）。當(dāng)然這么大容量的電池可以騎到北京市。 再僅從壽命考慮看充電器，應(yīng)該充電10－14小時(shí)。 顯然，是不現(xiàn)實(shí)的。因此，電動(dòng)自行車電池的選用近乎于它的極限狀態(tài)，但是起步和上坡，腳踏助力，6個(gè)月及時(shí)保養(yǎng)電池，并配用合適的充電器，使用1年到2年沒問題。電摩就要命了，放電電流嚴(yán)重超標(biāo)，沒有腳蹬子，較重的塑料殼子，如果每天騎行30公里，很難超過1年。 這里還告訴大家規(guī)律：幾塊電池，損壞首先壞一塊；一塊是6個(gè)格，損壞首先壞一格；這塊6個(gè)格，壞兩頭幾率高于中間4格；正極所在格損壞率又高于負(fù)極所在格。 三、你身旁充滿了各種各樣的電池，因?yàn)槠胀ㄋ褪请娊赓|(zhì)，不同金屬（物質(zhì)）在電解液里都可能形成一個(gè)電池，這是因?yàn)殡姌O電勢(shì)不同的緣故。即使是同一種金屬，晶格不同電極電勢(shì)也不同，例如水桶雖屬同一張鐵皮，碰傷處就是晶格發(fā)生了變化和沒碰傷處電極電勢(shì)不同了，形成了電池，容易腐蝕。再有，沒傷的鐵桶水和空氣交面處也容易生銹。 知道了上述知識(shí)，介紹一個(gè)合理應(yīng)用的例子。大家知道鋼鐵輪船在大海里如何防銹蝕嗎？海水可是很好的電解質(zhì)啊，涂漆只能解決部分位置的問題，入水部分是這樣解決的：在入水的部分，焊上鋅板（干電池負(fù)極也是鋅），這樣，鐵和鋅由于電極電勢(shì)不同，在海水里形成電池，腐蝕的是鋅板（可更換的），保護(hù)了鋼鐵。這個(gè)方法用到家用熱水器，在熱水器水桶的里面固定一個(gè)不同電極電勢(shì)的金屬棒，消耗（可更換的）金屬棒，延長(zhǎng)了金屬桶的壽命。 咱們生活區(qū)的熱水管腐蝕嚴(yán)重，利用這一原理，用多孔的鋅片，裝在游刃就是活接頭處，并且取代空調(diào)盤管的濾網(wǎng)，就會(huì)大大延長(zhǎng)熱水管的壽命。 四、幾個(gè)大家關(guān)心的問題 1，電動(dòng)車電池和一般汽車電池雖然原理相同，但是具體構(gòu)造有區(qū)別。汽車一般啟動(dòng)時(shí)電流雖然很大，但是時(shí)間短，車發(fā)動(dòng)后大部分時(shí)間是充電。因此，極板比電動(dòng)車電池極板薄，如果裝在生活載人三輪上可以。電動(dòng)車則是連續(xù)放電 2，電動(dòng)車電池為了快速充電，電壓較高，因此最常見的失效就是缺水，缺水后，充電電池發(fā)熱，有時(shí)充電器不轉(zhuǎn)燈。電動(dòng)車電池一般是閥控電池，顧名思義，是密封的，但是有單向閥，當(dāng)內(nèi)部氣體壓力過大時(shí)，通過單向閥排除體外。這類電池通過可以拆卸的單向閥所在孔，補(bǔ)充二次蒸餾水。一般騎行半年就應(yīng)改保養(yǎng)加水，最好選在進(jìn)入夏天前，千萬不要加硫酸（補(bǔ)充液）。加水易少不易不易多，參考值為每安時(shí)0.5－1毫升。例如10安時(shí)電瓶，每格（孔）加5－7毫升。加的水應(yīng)該是二次蒸餾水，但是現(xiàn)在買不到了，可以用制藥的的去離子水，或?qū)W校實(shí)驗(yàn)室的蒸餾水。加水后，靜置幾小時(shí)，就可以充電了。 3，不管騎行多遠(yuǎn)，都要及時(shí)充電，也就是淺放（電）勤充（電）。這和早期手機(jī)的鎳鎘電池不同，鎳鎘電池記憶效應(yīng)嚴(yán)重。充電時(shí)，要注意電池溫度，如果明顯發(fā)熱，就要及時(shí)停止充電，并送檢。 電池每格電壓隨溫度上升下降，一般為4毫伏/度，好的充電器有溫度補(bǔ)償功能，遺憾的是目前99％的充電器沒有溫度補(bǔ)償。以36V電池溫度變化15度為例，36V電池由18個(gè)格組成，4x15x18＝1080毫伏，變化一伏多。如果以冬天為準(zhǔn)，夏天很可能造成充電電池發(fā)熱，如果以夏天為準(zhǔn)，冬天很可能造成充電不足。 淺放（電）勤充（電）可以延長(zhǎng)電池使用壽命，但是每一個(gè)月要深放一次電。目的是，使極板深處活性物質(zhì)得到轉(zhuǎn)換。深放電，就是車上電量指示到最低。 4，不間斷電源（UPS）的電池，硫酸比重低。城市不經(jīng)常停電，每3個(gè)月左右，要放一次電，放電量70％左右。目的同樣是，使極板深處活性物質(zhì)得到轉(zhuǎn)換。否則，電池壽命也會(huì)縮短。 5，汽車電池、UPS電池不適宜作電動(dòng)車電池。如果用于電動(dòng)車，要增大容量，使用時(shí)避免深放電。 |
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