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电动自行车用铅酸蓄电池及应用

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电动自行车用铅酸蓄电池及应用

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2001年全国电涯技术研讨会论文集 电动自行车用铅酸蓄电池及应用 广州番禺恒达电源实业有限公同 陈胜洋 (广州 511447) 仗摘 要:介绍电动自行车有关技术标准,提出开发设计原则,提供电池实测结果,并提出电池使用 与维护的方法。 关键词 :电动自行车 阀控铅酸苦电池 设计  x                                        VRLA Batteryf orE lectricB ikea ndI tsA pplication Abstract:Th ep aperin troducesth est andardof el ectricb ikea ndit sba ttery,p rovideth eb atteryd esigningru les,a lsop rovideth ete st  res ult of t h e b a ttery , th ech argean dm aintenancem ethoda real sop rovided KeywordsE lectricb ike,V RLAb attery, De signing 1 概述  机动 车 燃 油所排放的尾气是造成大气污染的主 要原因,大气污染对人民的健康已造成危害,特别是 人口拥挤的大城市,加上 日益严重的能源危机,交通 已成为迫在眉睫的问题。所幸的是上述问题已经引起 了国家有关部门的重视,以铅酸蓄电池为动力源的研 究早在 80年代已经开始,由于当时电机效率低、蓄电 池寿命过短、充电器不配套、控制器不太可靠等原因, 曾一度僵旗息鼓。到了90年代中期,电动自行车又一 次面临机遇与挑战,成为一个热点产业,具有环保和 高科技的特征。 2 有关电动自行车及其配套电池标准  为了 规 范 和引导电动自行车行业的健康发展,国 家质量技术监督局于 1999年5月28日发布了(电动 自行车通用技术条件》国家标准,于 1999年 10月 1 日开始实施。其主要技术指标有 :  .最 高 车 速不大于 20km/h;  。整 车 重量 不大于40kg;  .电 机 功 率不大于 249w;‘-  .蓄 电 池 密封良好、标称电压不大于 48V,  目前 有 些 厂家的电动自行车时速已超过 20km/ h,还标榜其车速如何快,其实过快的车速反而带来不 安全的因素,已超出电动自行车的范畴,属于电动摩 托车的范畴了。  有关 电 动 自行车电池标准,上海市技术监督局于 97年已发布了 (电力助动车专用蓄电池》地方标准, 其主要技术指标有:  。5 小 时率 放电重量比能量不小于30wh/kg;  .2 小 时 率放电(1.65 /s A放到 10.2V )时间不低 于 2h;  一 10 ℃ 放电容量(1.65I A放到 10.2V )不低于 0.5Q ;  .循 环 寿 命(2.757,放 ih,。.7515充5h)不低于 350次。  机械 行 业 标准《电动助力车专用密封铅酸蓄电池 (草案)》于 2000年发布,其主要技术指标有:  。2 小 时率 放电(h放到10.5V )不低于2h;  .循 环 寿 命 (0.5 C 2A放电1.4h ,0.15 C 2A充电 5.5h )不低于 350次;  .组 合 电 压一致性小于40mV.  机械 行 业 标准以2小时率作为容量考核更接近 实际使用情况,并提出了组合电压一致性这一要求, 一致性是 VRLA电池的技术难点,也是衡量电池厂家 的制造水准的重要指标 。 3 电动自行车电池的使用方式和要求、  目前 存 在 的问题  目前  国 内配套的电动 自行 车 电池 主要有 6DZM6,6DZM10,6DZM14,分别对应小密电池 6FM7, 6FM12,6 FM18的外形尺寸。驱动电机有 24V1 50W (两只电池串联)、36V180W(三只电池串联)等,工作 电流4一7A,零速度起动或爬坡时电流高达 15A以 上,电池盒装有保险丝,一般 20A保险丝为佳,控制 器有欠压保护自动断电功能,一般欠压值为 10.5V/ 只,所配充电器具有恒压限流功能,恒压值为 14- 15V/只,限流值为(0.2一0.35 )C 2A,目前存在的主要 2001年全国电源技术研讨会论文集 问题有 :  .电 池 容 量早期损失;  。电 池 寿 命不够长;  ·电 池 失 水、极板硫酸盐化 ;  ·电 池 一 致性差;  ·电 池 可 靠性较差;  .部 分 充 电器设计不合理。 4 电池设计原则  由于 目 前 的小密电池(小型 VRLA)容量不高,重 量比能量较低,所以增大容量为第一设计原则,在满 足 Cz容量达到或超过标准的前提下,才考虑如何提 高电池的深放电循环性能,最后才考虑如何提高电池 的一致性。  增大 电 池 容量有如下几种途径 :第一种是采用厚 板设计,增大活性物质与板栅的比值,从而增加活性 物质的绝对数量来达到增大容量的目的;第二种是通 过减薄极板增加极板数量,提高活性物质利用率从而 增加电池容量;第三种是提高酸比重增加酸量来提高 容量;第四种是改进极板工艺配方、研究活性物质添 加剂和电解液添加剂,提高活性物质利用率从而增加 电池容量 。  提高 电 池 的深放电循环It能有如下一些途径:研 究改进板栅合金材料,选择适合于深循环用途的合金 作板栅材料;改进极板工艺配方、研究活性物质添加 剂和电解液添加剂,从而改善正极活性物质的网络结 构,提高放电性能,延缓正极活性物质的软化衰退;增 加极组的装配压力。  电池 一 致 性是个比较复杂的综合性间题,由电池 制造过程各个环节的一致性组成,电池制造过程中只 有加酸量较一致,池壳尺寸相对一致,板栅重量、厚度 不一致,涂膏量不一致,极板化成充电量不一致,隔板 厚度、孔率、结构不一致,极组松紧程度不一致,电池 并联充电量不一致,最后造成电池内阻、容量、寿命不 一致,所以说一致性水平的高低是电池厂家制造水准 高低的检验标准。 5 我公司的设计和电池测试结果 综合考虑各种因素,我们采用薄型极板紧装配的 设计原则,正负板栅都采用Pb-Ca-Sn-A1合金,以增大 容量为第一目的,正板栅合金通过提高含锡量来改善 电池的深放电性能,并研究出一种电解液添加剂,可 提高VA工A电池容量 10%左右,电池具有耐过放电 性能 (恒阻放电21天后可恢复正常容量),电池自放 电半年小于 20%,充电接受能力比常规小密电池提 高 60%以上 ,并可延长电池深放电循环寿命, 6DZMi0电池达到了以下一厂些性能指标:  .岛 达  11.9A 从  .重 量 比 能量达 35.8wh/kg(2hr);  .循 环 寿 命达 400次。 6 电池使用与维护  我公 司 生 产的电池经配套电动 自行车厂家实车 试用,证明电池已基本能满足使用要求,电池一次充 电连续运行时间2h40min,工作电流 4A- 5 A,最高时 速达20km/h。在使用过程中发现一些值得注意的问 题,如过流保险丝较易烧断 (15A),建议改为20A保 险丝,有些充电器不能做到恒压,电压到了14.9V / 只还继续往上升 ,电流不下降,长期这样势必造成电 池失水严重,影响电池使用寿命。有些充电器电压刚 到恒压值就跳档转浮充电压 (13.5V /只),长此以往 势必造成电池长期充电不足,影响电池放电容量,造 成负极板硫酸盐化。正确的做法是按电池厂家的要求 来设计充电器 ,在电池完全放电的情况下 ,以恒压 14.6V一14.9V  限初充电流为 (0.2一0.35 )C ,A充电 8小时应可充足电,初充电流大些对电池循环寿命有 好处。平常使用尽量注意用过电动 自行车后即充电, 如能保持每次用车时间在 1.5小时以内,则电池使用 寿命将会大大延长。如果要零速度用电池起动自行 车,则应注意缓慢加速,给电流和电机一个最佳配合, 加速器用力过猛,起不到加速效果,反而容易对电池 和电机造成损坏。  作者 简 介                   陈胜 洋  男 电化学2程师,1992年毕业于哈尔滨船劫 工程学院电化学工艺专业,获工学学士学位,1995年毕业于广 州中山大学物理化学专业,获理学硕士学位,毕业后一直从事 据胶蓄电池工艺研究和浙产品开发工作。

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