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浅析电动汽车充电电池性能退化的原因及弥补方法

导读: 电池的性能退化一方面是使用和老化的自然结果,另一方面则由于缺乏维护、苛刻的使用环境以及不良的充电操作等等加速其劣化。下面将探讨充电电池各种难以克服的问题、其原因及弥补这些问题的方法。

  电池的性能退化一方面是使用和老化的自然结果,另一方面则由于缺乏维护、苛刻的使用环境以及不良的充电操作等等加速其劣化。下面将探讨充电电池各种难以克服的问题、其原因及弥补这些问题的方法。

  高自放电率

  各种电池都存在自放电,但使用不当会促使这种状态的发展。自放电率呈渐近线规律,最高的放电率出现在刚充电之后,然后逐渐减小。

  镍基电池表现出较高的自放电率。在正常环境温度下,新的镍镉电池充电后,在第一个24h期间其电高量约减少10%。此后,自放电率稳定至每个月约10%。通常温度较高,其放电率也增大。一般的准则是:温度每升高10℃自放电率增大1倍。镍金属氢化物电池的自放电率比镍镉电池约大30%。

  镍基电池经过数百次循环后其自放电率也增大,电池的极板开始膨胀从而更紧密地挤压电极之间的隔膜,形成金属树枝状晶体,这是结晶体生长的结果(记忆效应),从而损坏了电池隔膜,增大了自放电率。如果镍基电池在24h的自放电达30%时,应予弃用。

  镍离子电池在充电后的第一个24h的自放电率为5%。此后下降至每月1%-2%,电池的安全保护电路增加约3%。高的循环次数和老化对锂基电池的自放电率没有影响。铅酸电池的自放电率约每月5%或者每年50%,重复性的深度循环充放电则使自放电增大。

  电池自放电的百分率可用电池分析仪加以测定,但此程序需要数小时。测得的电池内阻常可反映电池的内阻是否过高。此参数可用阻抗计测量或用电池分析仪的欧姆测试程序。

  电池的匹配

  即使采用了现代化的生产制造技术,电池的容量也不可能准确预测,尤其是对镍基电池。制造过程中,将每个电池以其容量的大小加以检测并分类。高容量“A”类电池通常以优质级价格按特殊用途电池出售;中等容量“B”类电池应用于工业和商业产品;低端“C”类电池则以廉价出售。通过循环充放电并不能改善低端类别电池的容量。购买低价的可充电电池所得的是低电池容量。

  在以多个电池组成的电池组中,电池的匹配应控制在±2.5%以内。在组成电池个数多的电池组中,以及需输出大负载电流和在低温下工作的电池组,需要更严格的电池容差控制。在一个新的电池组中的各个电池如果稍有小的失配,在经过数次充电循环后,将能互相平衡自行适应。电池之间能否很好地平衡适应,关系到电池组是否具有较长的使用寿命。

  为何电池的匹配如此重要?这是因为一个“弱”电池含有的容量较小,它比“强”电池更快地放充电。这种放电过程的不平衡导致“弱”电池在放电经过低电压时,电池极性会反转。在充电时“弱”电池在被充过程中首先进入发热过充状态,而此时较强的电池仍能正常地接受充电并不发热。在这两种情况下“弱”电池处于不利的状态,使它变得更“弱”而导致严重的失配。

  优质电池比低质量电池的电容量更为一致也更为均衡。对高端大功率工具应选用高质量电池,因其在大负荷和极端的温度环境下可有高的耐久性。虽付出高成本,然而其回报是电池组有更长的寿命。

  锂基电池从生产线上下来时其本质性能就匹配得很好。在电池组内部各单个电池需符合严格的容差是非常重要的。电池组所有的电池必须在统一的时间之内达到充电满量,而且在放电终结时达到同样的门限电压。电池组内置的保护电路应在电池出现不正常的工作状态时起到安全保护作用。

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