2019年05月23日

电动助力车电池的修复技术

2012 年 1 月 12 日
 

1 前言



电动助力车的实用性、经济性和环保性已被人们所认识。据统计,目前全国电动车保有量已达到3000万辆,且每年以600万辆的数量增加,其市场发展规模迅猛。若按每辆车配3个12V10Ah铅酸电池计,每年需要供应1800万个电池,还不包括替换电池。国家经贸委预测未来10年中国电动自行车将形成1000亿元的市场,其中配套电池160亿元,15年内将有480亿元的替换市场,而使用的电池95%仍然是VRLA电池。电池厂对电池保证使用寿命是1年,实际使用寿命在15个月左右。影响电池寿命有3个原因:制造质量,充电器的模式以及参数设置,还有用户使用情况。大量实验数据表明,铅酸电池的性能衰减表现为:①电池失水严重;②整组电池中有个别电池性能特别差;③内阻很大,充电时电压很高,无法充电。除此之外,全国还有大量的UPS用的铅酸蓄电池也因使用条件或供电条件变化影响整组电池的寿命。采用有效的修复技术,延长电动自行车和UPS用的VRLA电池的使用寿命可大大降低成本,节约资源,有利环保。



使用一种变幅脉冲充电技术对旧的VRLA电池进行修复达到较好的效果,其充电模式是:起始大电流恒流充电,根据电池的内阻和电压变化特性可自动转入带有负脉冲的间隙脉冲充电,随着被修复电池极板表面硫酸铅层被击穿,电压降低,充电电流随之改变。当电池修复充电后期,正负脉冲电量的比例逐渐减小,平均电流降低,避免长期大电流充电对极板的损伤,也保证整组电池充分活化和内阻趋于一致。要达到较好的修复效果,充电电流要不小于0.3CA,负脉冲电流为0.2CA左右,正负脉冲的时间及间隔要恰当。



2 修复仪器及工具



(1)MCZ电池修复仪,规格36V/3A,12V/3A,12V/5A,36V/5-30A(可调),48V/1-20A(可调)。



(2)容量检测仪DRJ48-10。



(3)万用表。



(4)针筒、温度计。



(5)变幅脉冲充电器,型号:MCZ36V/2A,MCZ48V/2A,MCZ12V/5A。



3 修复技术工艺



(1)电池可修复性的判断,有以下情况视为电池不可修复。



①电池外壳变形;②漏液;③短路,开路;④补加液后用针筒或滴管抽出多余电解液时,发现电解液有棕色沉淀物,表明极板的上端已疏松脱落;⑤修复充电后搁置24h,12V电池的开压低于13.20V,表明电池内部有微短路;⑥修复后电池放电容量低于额定容量的85%。



(2)补加稀酸。



①当电池已使用10个月以上,修复充电时电压很快上升至15V(对12V电池而言),同时外壳发热,表明电池内部电解液很少或干涸,修复前需加电解液;



②稀硫酸的配制:将浓度为98%的纯硫酸30ml,加入1000ml纯水中,其比重为1.05-1.07g/cm3;



③用滴管或针筒逐个单格电池加入电解液,加入量以盖满电池的极群为准,静置2h以上转入下道工序;



④修复充电后要将多余的电解液吸出,至极群上方无多余的电解液。



(3)预放电。



实验表明被修复的电池以小电流放电至10V后再进行修复充电效果更好,这是由于小电流放电电解液更容易浸到极板内部,还使表面有些钝化层的活性物质在小电流放电时产生比较疏松的PbSO4,利于再充电。



(4)修复充电。



采用变幅脉冲充电器的模式,充电电流一般≥0.3CA,充电电压15.8-16.2V,负脉冲电流为0.2CA左右,充电电流随着电压的升高逐步减小,避免长期处于大电流、高电压充电,损坏极板或造成微短路。一般充电电量为额定容量的120%左右,时间在10-12h。



(5)容量检测和修复效果。



当电池修复后,至少搁置2h,测量开路电压,用容量检测仪在规定的电流放电,至每只电池的电压达到10.5V,计算其容量,在20-30℃环境下放电容量至少达到额定容量的95%以上。



(6)再修复。



有些电池长期不用或者严重失水,一次修复很难恢复容量,需要再次修复。其条件为:充电24h电池开路电压大于13.2V,电解液无棕色微粒,第一次修复的容量≥80%,可按上述方法进行第二次修复。



(7)配组再充电。



因为有的电池是单个修复,有的是整组修复,修复时较长时间处于过充电,所以各电池内阻特性各不相同。为保证使用时整组电池的性能,修复后的电池要根据开路电压和放电容量进行配组,并用变幅脉冲充电器充电以调整各电池的内阻。



4 结果



4.1 对电动助力车电池的修复



用变幅脉冲修复仪和修复技术在很多地方做了大量的修复工作(不少于1000组),修复后电池的使用寿命可延长10-12个月,再返修率小于5%。下面将介绍部分电池的修复情况。



4.2 对通信用大容量VRLA电池的修复



8只松下12V100Ah电池和2只大力神旧电池使用1年多,搁置1年多,分别加入稀硫酸静置15h,用两阶段脉冲充电,第一阶段10A充电至每只电池电压14.5V,转5A充电,总充电容量112Ah。搁置36h后测量开路电压,除1号电池外,其它的电池开路电压正常,故抽取3只电池以8A电流放电至10.5V.



5 结论



(1)大部分电动助力车、通信电力车、汽车等用的VRLA电池采用普通模式充电,工作1年左右性能衰减都可以用变幅脉冲充电技术加以修复。



(2)变幅脉冲修复技术也可用于电池厂生产中的落后电池性能的恢复,减少报废,提高经济效益。



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