電動助力車電池早期的容量損失PCL與對策

電動助力車電池早期的容量損失PCL與對策電動助力車蓄電池早期的容量損失是較普遍的弊病，在牽引蓄電池中都有不同程度的表現(xiàn)，往往使一些沒有經(jīng)驗蓄電池廠家感到無從下手，不知道是哪里的原因，更不要說怎樣解決。本文就這一問題進行一些淺顯的探討，并在問題闡述的同時列出解決的辦法。一、PCL的發(fā)生原因產(chǎn)生于正極板，負極板不會出現(xiàn)這種現(xiàn)象。因為產(chǎn)生PCL的原因最終實質(zhì)是板柵與活物質(zhì)之間的“界面”產(chǎn)生了問題，使鉛膏(活物質(zhì))與板柵之間的接觸電阻增大：而負極板的活物質(zhì)是金屬鉛，和板柵合金的接觸很好，負極活物質(zhì)的導(dǎo)電性比正極活物質(zhì)(Pb02)的導(dǎo)電性好的多。因此，說蓄電池的早期容量損失不如說正極板的容量早期損失更貼切。出現(xiàn)PCL的現(xiàn)象是：電池在深度循環(huán)的情況下，在壽命期內(nèi)突然出現(xiàn)容量明顯減小，(一般在常規(guī)放電的20次左右)此時拆開電池，發(fā)現(xiàn)正極板外觀無明顯損壞，板柵無過分腐蝕，活物質(zhì)無明顯脫落，不缺水，無短路。充電時，端電壓上長很快，放電后期端電壓下降很快。如果將正極板用新極板代替，放電性能恢復(fù)。如果將原電池的玻璃纖維隔板抽掉，換成PVC、PP、PE等富液式隔板改成富液電池，用鎘電極在放電的后期測量鎘電位，很容易判斷出是正極的原因所造成的容量減小。生產(chǎn)實踐中，經(jīng)驗不足的人，發(fā)現(xiàn)后期容量減小就一概而論地說是PCL現(xiàn)象，往往出現(xiàn)判斷失誤。實際上引起后期容量減小的原因很多，歸納起來有：1．長期過充電引起的嚴重水耗：2．正極板的鈍化：3．輕微短路：4．熱失控引起的極板損壞：5．極板硫化：6．加酸不均勻(造成個別格壽命過早結(jié)束)：7．裝配壓縮比過大或過小。二、產(chǎn)生PCL的原因(1)合金方面鉛鈣合金：早期發(fā)現(xiàn)PCL現(xiàn)象就是從鉛鈣合金中發(fā)現(xiàn)的，解決的辦法是在正極合金中加入高含量的錫(Sn一般在0．7％一l．2％之間)，但在負極板柵中一般不加或加很少。實踐證明加入少量的錫只能改變合金的流動性能和減弱鈣的氧化，并不能改善后期容量減少。這也是現(xiàn)今牽引蓄電池負極板板柵干脆不加錫的原因(降低成本)。低銻合金：低銻合金也容易產(chǎn)生PCL現(xiàn)象，采取的辦法是在合金中加入既不會影響氫氧復(fù)合(實際上影響較小)又可避免后期容量減小的合金?，F(xiàn)今一般加入金屬鎘。

(2)極板設(shè)計方面板柵高計的原則是保證正負極板柵在涂膏后活物質(zhì)有一個合適的比例，使正極的活物質(zhì)在進行電化學(xué)反應(yīng)中始終過量，減少活物質(zhì)的過分體積變化引起的結(jié)構(gòu)破壞。(3)合膏工藝方面合膏工藝的不同，在合膏的過程中所生成的物質(zhì)就不同。實踐中發(fā)現(xiàn)，鉛膏生成4Pb0·PbSOa(四堿式硫酸鉛)可以擬制PCL的發(fā)生。因為4Pb0·PbS0。的鉛膏具有較大的顆粒和相應(yīng)的導(dǎo)電骨架，不易分解成更小的顆粒而破壞活物質(zhì)的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)。但是，4Pb0·PbS0。在低銻合金和高銻合金中對極板的初容量影響不同，就引起重視。一般在高、中銻合金中(非牽引型極板)，4Pb0·PbS0。比3Pb0·PbS0。的初容量高約l0％。4Pb0·PbS0。的生成條件：1．鉛粉的結(jié)構(gòu)，試驗表明，用B-Pb0和制的鉛膏較有利于4Pb0·PbS0。的生成，但是，一般球磨機鉛粉幾乎100％為Q-Pb0，只有巴頓鉛粉機才能生產(chǎn)8—Pb0：2．合膏的溫度，合膏的溫度在80。C時，無論是0一Pb0還是Q—PbO都能產(chǎn)生4Pb0·PbS0。這點很重要。另外，正極板鉛膏的視密度提高有利于避免PCL的發(fā)生。(4)固化工藝方面采用較高的固化溫度(同時必須有高的相對濕度作保證)，可使板柵的表面氧化、腐蝕層加厚，與鉛膏的接觸加強，同時考慮要適當(dāng)延長固化時間。工藝控制：溫度：75--80度相對濕度：95％以上時間：24小時以上本工藝最難控制的地方是相對濕度，因為在此溫度下濕度不易提高，極板在低的濕度下易裂縫。(5)活物質(zhì)的設(shè)計方面活物質(zhì)的設(shè)計分兩個方面，一為正負極活物質(zhì)的質(zhì)量比：二為正極活物質(zhì)的利用率。正負極活物質(zhì)的質(zhì)量比：設(shè)計活物質(zhì)的量時應(yīng)遵守正極過量的原則，眾所周知，正極板在充足電的狀態(tài)活物質(zhì)為Pb0：，放電的狀態(tài)轉(zhuǎn)化為PbS0。，Pb0。和PbS0。的摩爾體積相差很大，(Q—Pb0為25．15cm3／mol：B—Pb0為24．3cm3／mol：PbS0。為48．2cm3／m01)由此可知，蓄電池在深充放狀態(tài)充電結(jié)束時和放電結(jié)束時活物質(zhì)的體積變化很大(95％)。這樣反復(fù)的體積收縮與膨脹使活物質(zhì)的結(jié)構(gòu)逐漸遭到破壞，若正極活物質(zhì)過量則正極板始終處在非深充放狀態(tài)，減少體積的變量，減緩正極的容量衰減。

正極活物質(zhì)的利用率：過高的正極活物質(zhì)利用率易于造成PCL。這要通過兩個方面著手，其一從配方上：其二從鉛粉的粗細度上。2．電池生產(chǎn)方面(1)．裝配壓力過松的裝配壓力可引起PCL的發(fā)生(2)．電解液的設(shè)計與加注0過高的電解液密度可引起PCL的發(fā)生·設(shè)計電解液用量時使電解液起到限制容量的作用·采取在電解液中加入某些添加劑的辦法，可延緩PCL的發(fā)生·注意灌液時的溫度3．使用中產(chǎn)生PCL的原因(1)．充電時的電流·循環(huán)充放時，起始充電電流密度低·長期過充電大于l20％·浮充時，浮充電壓設(shè)計得低(2)．深度放電(3)．長期儲存三、遇出現(xiàn)PCL的電池如何進行維護、修理當(dāng)PCL出現(xiàn)時，可以采取以下方法解決，可以消除或減輕故障：1．先用c／2一c／3的大電流充電至0．7C，再用c／20的電流充電至0．3C：2．充好電后開路擱置2—3個月，或在40—60度下擱置卜30天：