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电动车锂离子电池常见故障

www.hy928.net 2020/12/17 点击: 网络

电动车锂离子电池常见故障
1、骑行里程短:造成骑行里程短的原因很多。常见的有以下几种:
A、电池容量低:排除使用寿命外,一般是其中一只电池性能不好,容量变小。处理办法是更换掉这只电池芯。操作步骤:电池配组,选一只和其他电池性能相近的电池更换上,需要容量测试柜、内阻仪、万用表、点焊机等设备仪器。新选的电池要在容量、内阻、电压等各项指标上和其他电池相近。
B、电池没充满电:电动车锂电池由10几只单体电池组成,由于单体间存在差异,在使用过程中会有一只或几只电池电压低于其他电池电压,在充电过程中当其他电池充满电时,这些电压低的电池还没充满电,造成骑行里程短。   处理办法是加长充电时间(每次充电12小时),经过几次充放电以后会有很大改善。
C、电池内阻变大:由于使用不当或者电池性能不良,电池组中个别单体内阻变大,在使用时这部分电池电压会很快变小,达到放电保护电压时整组电池会停止放电。   处理办法和A项相同。
D、放电平台低:由于电池内部性能发生改变造成。处理办法是更换电池。
E、使用环境的改变:由于环境温度太低,造成季节性骑行里程短。处理办法是  不要在低温环境充电,要在室温下充电,会有所改善。
2、电池不放电:造成电池不放电的原因主要有以下五点:
   a、保险丝管烧断,需要更换同规格的保险丝管;
   b、保护板出现故障:更换保护板;
   C、电池出现问题:电池组中有一只或几只电池电压低于放电保护电压。处理办法是更换这些电池。
   d、电池内部开焊或者点焊不牢固镍片、镍铝带脱落:处理办法返厂重新点焊、超声焊,把开焊点处理好。
   e 、其他故障如放电口接触不良、控制器故障等。
3、电池不充电:主要有以下几点:
   A、保护板出现故障:更换保护板;
   B、电池出现问题:电池组中有一只或几只电池电压高,出现严重的电压分化。处理办法是更换这些电池。
   C、充电器故障:更换充电器
   D、电池内部开焊或者点焊不牢固镍片、镍铝带脱落:处理办法返厂重新点焊、超声焊,把开焊点处理好。
   E、其他故障如充电口接触不良等。

                            各类电池分析对比

 蓄电池分类   锂离子电池   镍氢电池   镍镉电池  镍锌电池  铅酸电池
 正极  锂过度金属氧化物  氢氧化镍  氢氧化亚镍  氢氧化亚镍   二氧化铅
 负极  石墨  储氢合金  氧化镉  氧化锌  海绵铅
 隔膜  PP/PEPP或PE   PP  尼龙  玻璃纤维棉  玻璃纤维
 电解液  有机锂盐  KOH KOH   KOH  稀硫酸
 标称电压  3.0—3.7V   1.2V   1.2V    1.6V  2.0V
 体积能量密度 350—400wh/l 320—350wh/l 160—180wh/l 170wh/l 65—80wh/l
重量能量密度  180—200wh/kg 60—65wh/kg 40—45wh/kg 55—60wh/kg 25—30wh/kg
电池原理  离子迁移 氧化还原 氧化还原 氧化还原 氧化还原
充放电方法 恒流—恒压 恒流 恒流 恒流 恒流
充电终点控制 恒流限压 —△V/恒流限时 —△V/恒流限时 —△V/恒流限时 限流稳压
安全性 有一定隐患 安全 安全 安全 安全
环保性 环保 环保 镉污染 环保 铅污染
工作温度范围 0—45℃ —20—45℃ —20—60℃ —20—60℃ —40—70℃

二、锂离子电池按正极材料分类

电池正极材料  LiCoO2 LiNiCoMnO2 LiMn2O2 LiNiCoO2 LiFePO4
 标称电压   3.7V  3.6V  3.8V   3.6V  3.2V
 充放电压范围   2.8—4.2V  2.8—4.2V   3.0—4.2V  2.8—4.2V  2.0—3.8V
 正极比容量 145mAh/g 145mAh/g  100mAh/g 170mAh/g 125mAh/g
 正极压实密度   3.7—4.1  3.4—3.8  3.0—3.4  3.3—3.7   2.1—2.5
 体积比能量 380—430Wh/l 330—380Wh/l 210—250Wh/l  340—390Wh/l 140—160Wh/l
 安全性  较差  好 好   较差  很好
 晶体结构  层状 层状   尖晶石  层状  橄榄石形

       目前市场上电动自行车使用的电池品种很多。除了使用量最大的阀控密封式铅酸蓄电池以外,还有镍氢电池、镍镉电池、锂离子电池、锌空电池等等。这些蓄电池都具有各自独特的优点。
  铅酸电池
  其中,以铅酸蓄电池为数量最多。铅酸蓄电池的价格最低,也最常用,中国是全世界铅酸蓄电池最大的生产国。其含污染的成分比较少,可回收性好。缺点是比容小。也就是说,在同样的容量下,电池重量和体积都大。目前的铅酸蓄电池基本上是由浮充类型的电池发展而来的。浮充电池不适应快速充电和大电流放电,虽然技术人员的花费了大量的心血进行了卓有成效的改进,可以进入实用了,但是其寿命还是非常不理想的。胶体电池
  胶体电池属于铅酸蓄电池的一种发展分类,最简单的做法,是在硫酸中添加胶凝剂,使硫酸电液变为胶态。电液呈胶态的电池通常称之为胶体电池。广义而言,胶体电池与常规铅酸电池的区别不仅仅在于电液改为胶凝状。例如非凝固态的水性胶体,从电化学分类结构和特性看同属胶体电池。又如在板栅中结附高分子材料,俗称陶瓷板栅,亦可视作胶体电池的应用特色。近期已有实验室在极板配方中添加一种靶向偶联剂,大大提高了极板活性物质的反应利用率,据非公开资料表明可达到70wh/kg的重量比能量水平,这些都是现阶段工业实践及有待工业化的胶体电池的应用范例。
  胶体电池与常规铅酸电池的区别,从最初理解的电解质胶凝,进一步发展至电解质基础结构的电化学特性研究,以及在板栅和活性物质中的应用推广。其最重要的特点为:用较小的工业代价,沿已有150年历史的铅酸电池工业路子制造出更优质的电池,其放电曲线平直,拐点高,比能量特别是比功率要比常规铅酸电池大20%以上,寿命一般也比常规铅酸电池长一倍左右,高温及低温特性要好得多。
  镍氢电池
  镍氢电池的比容比铅酸蓄电池好很多,单体电池的寿命也比较好,其大电流充放电特性也比铅酸蓄电池好。问题是镍氢电池串连电池组的管理问题比较多,一旦发生过充电以后,就会形成单体电池隔板熔化的问题,导致整组电池迅速失效。所以,国产的镍氢电池的关键技术问题还是充电器和电池管理系统的问题,而这个问题还没有引起各个电池制造商和车厂足够的重视。所以,镍氢电池的发展收到很大的制约。 镍镉电池镍镉电池的大电流特性比镍氢电池好,其抗过充电特性也比镍氢电池好,中国又是世界上镍镉电池的生产大国。一些人提出镉污染的问题,中国现在还在大量的向欧洲出口镍镉电池及其应用产品,欧洲到2006年才开始限制。据中央电视台播放的消息,神州五号还是采用镍镉电池的。这是其相对比较高的可靠性的优点使该品种电池还在应用与宇航设备上。这样看,电动自行车方面过早的使镍镉电池退出应用是否有一些过激?而镍镉电池的成本和充电器的成本都明显低于镍氢电池,只要回收处理好了,还是应该保留这个电池品种的。
  锂离子电池
  锂离子电池的比容要好于镍氢电池,对于同样容量的铅酸蓄电池来说,锂离子电池的重量相当于一台笔记本电脑,这样老弱妇孺就都可以使用了。其寿命也可以比镍氢电池做得好。目前的手机电池基本上都是采用这种电池。锂电池的内阻相对比较大,在电动自行车上使用会出现电池即将完全放电的时候感觉车的动力不足。锂离子电池更主要的问题是在过充电和过放电状态电池会发生爆炸,手机电池都是使用的单体电池,再经过良好的保护电路来配合使用,基本上杜绝了电池爆炸的问题。而在电动自行车上使用,必须要使用串连电池组,而串连电池组的保护电路的复杂程度远远超过单体电池的保护电路,其材料成本也大大增加。目前一个良好的锂电池保护电路的成本接近电池本身的价格。而聚合物锂电池的爆炸杀伤力低于锂离子电池,但是,也存在着爆炸和燃烧的可能性。这也是与锂离子电池一样需要解决问题的。
  锌空电池
  锌空电池以其比容大、污染小而著称于世。电池采用换电的方法,更新电池锌板。更换一次锌板可以使用160公里到220公里。上海已经在全国率先垂范的开展了锌空电池在电动自行车方面的应用,在全市设立了数十个换电网点,开创了锌空电池在电动自行车方面应用的先河。其局限性是:暂时还无法在上海以外的地方开展应用试验,同时其使用成本也是铅酸蓄电池的数倍。如果,再进一步扩大其应用范围,有进一步降低使用成本的可能性。

 


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