金巴黎娱乐-测速电时，正极的硫酸铅被氧化生成氧化铅，负极的硫酸铅被还 原生成铅，放电时正极的氧化铅又被还原生成硫酸铅，负极 的铅被氧化生成硫酸铅，这是铅酸蓄电池一个完整的充放电 循环过程。硫酸铅是一种非常容易结晶的物质，当电池中电 解液的硫酸铅浓度过高或静态搁置时间过长时，就会聚集形 成小晶体，这些小晶体更容易吸引周围的硫酸铅，这样的恶 性循环，就会逐步形成颗粒较大的化学活性较差的晶体，结 晶后的硫酸铅充电时不但不能再很容易的被还原，还会沉淀 附着在极板的表面上，造成极板的反应面积下降，这种现象 就叫铅酸蓄电池的硫酸盐化，也就是通常所说的硫化。这时 电池容量会逐渐下降，直至无法使用。当硫酸铅大量堆集时 还会吸引铅微粒形成铅枝晶，正负极板间的铅枝晶逐渐增长 还会造成电池短路。如果极板表面或密封塑料壳体有缝隙， 硫酸铅结晶就会在这些缝隙内堆积增长，产生膨胀张力，最 终使极板断裂脱落或外壳破裂，造成电池不可修复的物理损 坏。所以，导致铅酸蓄电池失效和损坏的主要机理就是电池 本身无法避免的硫化。

　　目前，电动自行车用蓄电池存在的主要问题包括以下几 个方面：(1)蓄电池单节差异较大，制造厂在各工艺环节过程 中的质量控制不够严格，在串联成组使用时容易导致异常失 效；(2)存在一定比例的制造质量问题。

　　3.3 铅酸蓄电池的失效模式 铅酸蓄电池在使用初期，随着使用时间的增加，其放

　　电容量也增加，逐渐达到最大值；然后，随着放电次数的增 加，放电容量减少。电池在达到规定的使用期限时，对容量 有一定的要求。电动自行车电池的容量不得低于电池额定容 量的70％。由于极板的种类、制造条件、使用方法有差异， 最终导致蓄电池失效的原因各异［1］。

　　目前大多数电动自行车制造企业对蓄电池寿命的试验可 分为两种：一种是“全容量试验法”，即以5A放至终止电压 (1.75V／格)，记录放电时间，当放电时间小于某规定值时判 为寿命终结，合格电池的循环次数一般要求大于200次；另一 种为“定容量放电法”，即每次均以一固定电流放电一个固 定时间，放电深度一般大于70％，当末端电压连续两次小于 10.5V时判为寿命终结，合格电池的循环次数一般应大于350 次，蓄电池若能达到使用12个月以上，基本能够满足消费者 对蓄电池的心理预期要求。其费用也是可以被接受的。

　　中国是一个自行车的王国，可以毫不夸张的说，只要有 路，就能够看到自行车，自行车作为一种代步工具，方便实 用。但随着生活水平的提高，人们对交通工具也有了更高的 要求，改善交通工具的要求越来越强烈。在这种情况下，摩 托车的拥有量大大增加，但随着摩托车使用量的增加，也暴 露出许多问题，如道路拥挤问题，环境保护以及安全问题等 等，于是政府开始限制摩托车的使用。针对这种情况电动自 行车开始成为人们比较理想的交通工具，因为电动自行车具 有无尾气污染，行驶噪音小，轻便美观等特点，特别适宜在 大中城市等人口密集的地区使用。对于电动自行车来说，这 是难得的发展机遇。近几年电动自行车每年的实际产量都超 过社会保有量，这表明在电动自行车的产销上正经历着最辉 煌的历史。但是，每个优势行业都有薄弱环节，什么是电动 自行车最头痛的问题呢？答案就是电池寿命短。那么如何提 高电池的寿命，如何改进电池的使用环境等问题就是商家、 用户、生产厂家非常关心的问题。为了弄清楚延长电池寿命 的方法、途径，首先就要弄清楚电动自行车组成、电池的工 作原理以及电池的失效机理。

　　源。但从实际情况来看锂离子电池由于成本太高，而使其失 去在电动自行车上使用的可能性。在实际使用中也很少能够 见到氢镍电池、镉镍电池。目前，电动自行车的能源以铅酸 蓄电池为主，那么，本文就以铅酸蓄电池为主讨论电动自行 车的能源。

　　3.1 铅酸蓄电池工作原理 铅酸蓄电池充放电的过程就是电化学反应的过程，充

　　3.2 目前的使用状态和存在的问题 目前国内大多数电动自行车配套使用的蓄电池均为

　　12V，10Ah或称12Ah的铅酸蓄电池。其实际使用容量一般要 求以5A放电，设定单格电压1.75V／格（10.5伏／只）为终止

　　3.4 电动自行车铅酸蓄电池寿命短的原因 自从十九世纪普兰特发明铅酸蓄电池以后，铅酸蓄电池

　　就以其工作电压高，性能价格比高，一直是电池领域里应用 最广泛的产品，如汽车、机车、轮船、飞机、后备供电设备 上都有铅酸蓄电池，但我们并没有听到很多来自这些领域对 铅酸蓄电池的严重问题的反映，然而，为什么同样的产品用 到了电动自行车上却是普遍存在问题呢？下面我们就从几个 方面阐述产生问题的原因。

　　3.4.5、充电设备的原因 充电器是蓄电池的终身伴侣，充电器性能的优劣直接 关系到电池的寿命。有这么一句话：电池不是用坏的，而是 充坏的，从某种角度来讲还是有一定的道理。为了满足电动 自行车电池的快速充电，在分段式恒压限流充电中，就必须 提高恒压到一个很高的值。这样，就有可能大大超过电池正 极板的析氧电压和负极板的析氢电压。一些充电器为了降低 充电时间的指示，提高了恒压转浮充的电流，而使得充电指 示充满电以后，电池还没有充满电，就靠提高浮充电压来弥 补。这样，很多充电器的浮充电压超过单格电压2.35V，这样 在浮充阶段还在大量析氧。而电池的氧循环又不好，这样在 浮充阶段也在不断的排气。恒压值高了，保证了充电时间， 但是造成的是电池电解液的水份散失和极板硫化。 3.4.6、其它原因 不少电池在单体测试中，可以获得比较好的结果，但 是，对于串连电池组来说，由于容量、开路电压、荷电状 态、硫化程度各不相同，这个差异会在串连电池组中被扩 大，状态差的单体会影响整组电池，其寿命明显下降。 从电池检验合格出厂，到用户购车使用，时间会长达 数月，在这期间，如果没对电池进行补充电，自放电产生的 硫酸铅大量堆积结晶，用户买到的新电池可能是性能已经恶 化。

　　电动自行车由电池、充电器、电机、控制器、车架五部 分组成。其中电机、控制器、车架三部分经过多年的研制和 使用，已证明没有什么问题，是很成熟的技术。而电池还需 要在提高容量、减小体积和降低重量上下功夫，并提高电池 的可靠性。

　　从理论上来讲，锂离子电池、氢镍电池、镉镍电池、 铁镍电池、铅酸蓄电池等二次电池均可作为电动自行车的能

　　3.5如何解决电池的硫化 要减小电池的硫化，延长电池的使用寿命，首先就要改

　　善电动自行车的工作环境。减小车身自重，去掉不必要的耗电 件，适当限速，不搭载重物，长时间不使用电动自行车时要做 补充充电，最好每次放电后都能及时充电，做好欠压保护，严 防电池过放电，这样，能够有效延长电池的使用寿命。这些方 法简单易行，经济成本很低，但必须严格遵守［2］。

　　电压，放电时间要求大于130min。在此前提下，尽量兼顾深 循环、长寿命的设计要求。蓄电池用于电动自行车时的使用 状态一般为：最大工作电流限制在12～15A，平均上路行驶 电流4～7A，组合电池电压一般为36V(3只串联)，欠电压保护 为10.5V／只。充电方式一般有两种，一种为恒压限流充电方 式，恒压值为2.35～2.45V／只，限流值为2.5～3.5A；另一种 为分阶段充电方式，(1)恒流充电；恒流值一般为0.1～0.15C A，(2)恒压阶段，当电压值高于某一设定值后，转为恒压充 电。有些企业则又将此阶段分成两个阶段：(A)高电压恒压， (B)低电压恒压(浮充状态)，全过程充电时间一般大于8h。

　　参见本文第3.1条。 3.4.2、电动自行车特殊工作环境的原因 只要是铅酸蓄电池，在使用的过程中都会有不同程度的 硫化，但其它领域的铅酸蓄电池却比电动自行车上使用的铅 酸蓄电池有着更长的使用寿命，这是因为在电动自行车上铅 酸蓄电池的工作环境更苛刻，更容易使电池硫化。 ①深度放电 用在汽车上的铅酸蓄电池只有在启动时进行极板的浅表 性大电流放电，汽车正常行驶后发电机就会对电池自动进行 充电，不会造成电池的深度放电。而电动自行车在骑行时不 可能充电，经常会超过60%的深度放电，深放电时，硫酸铅 浓度增加，硫化就会更加严重。 ②大电流放电 电动自行车20公里的时速时，工作电流一般是4A，这个 值已经高于其它领域的电池工作电流密度，而超速超载的电 动自行车的工作电流密度就更大。所以，电动三轮摩托车的 电池寿命更短，因为三轮摩托车的车身太重，工作电流达6A 以上。 ③充放电频率高 用在后备供电领域的电池，只有在停电时才会进行使 用--即放电。目前，我国的大部分地区停电是很稀少的，要 使电池达到10年的寿命，最多也就是使用百十次的充放电循 环，而电动自行车一年充放电循环300次以上很常见。 ④快速充电 由于电动自行车是交通工具，可充电的时间不多，要 在短时间内完成36伏的20安时充电，这就必须提高充电电压 （一般为单节2.7~2.9伏），当充电电压超过单只电池的析氧 电压（2.35伏）或析氢电压（2.42伏）时，电池就会因过度析 氧而开阀排气，造成失水，使电解液浓度增加，电池的硫化 就会加重。所以，快速充电也是加速电池硫化的一个主要原 因。 ⑤放电后不能及时充电 作为交通工具，电动自行车的充电及放电被完全分离开 来，放电后很难有条件及时充电，而放电后形成的大量硫酸 铅如果超过半小时不充电使其还原，就会结成晶体而使电池 产生硫化。 3.4.3铅酸蓄电池生产方面的原因 针对电动自行车用铅酸蓄电池的特殊性，各个电池制造 商采取了多种方法来改善电池的使用性能。最典型的方法有 如下几种： ①增加极板数量

　　把原设计的单格5片6片制改为6片7片制，7片8片制，甚 至8片9片制。靠减薄极板厚度和隔板，增加极板数量来提高 电池容量。

　　②提高电池电解液的比重 常用的铅酸蓄电池的硫酸溶液比重一般都在1.21~1.28之 间，而电动自行车电池的硫酸溶液比重一般都在1.36～1.38， 这样可以提供较大的电流，提升电池的初期容量。提高硫酸 溶液的比重虽然增加了电池的初期容量，但是硫化现象就更 严重。 ③增加正极板活性物质氧化铅的用量 增加氧化铅就增加了参与放电的电化学活性物质， 也就增加了放电时间，增加了电池容量。通过这些措施， 电池的初期容量满足了电动自行车的容量要求，特别是改 善了电池的大电流放电的特性。但是，极板增加了，在电 池有限的空间内硫酸的容量就减少了，为了达到化学反应 对硫酸的需求量，就必须提高硫酸的浓度，这就会导致电 池发热，从而导致电池大量失水，同时，电池的微短路和 铅枝晶短路的概率也大大增加了。密封电池的最基本原理 之一就是正极板析氧以后，氧气直接到负极板，被负极板 吸收而还原为水，考核电池这个技术指标的参数叫做“密 封反应效率”，这种化学过程叫做“氧循环”。这样，电 池的失水很少，实现了电池的免加水和密封。为此，就要 求负极板容量做的比正极板容量大一些，这种工艺称为负 极过量。增加正极板活性物质必然使得负极过量减少了， 氧循环的效果变差了，失水增加了，又会造成硫化。这些 措施虽然提升了电池的初期容量，但是却会造成失水和硫 化，而失水和硫化又会相互作用，形成恶性循环，最终的 结果是减少电池的使用寿命。 3.4.4、电动自行车生产方面的原因 首先，一些电动自行车厂为了招揽顾客，去掉车上的限 速器，既吸引了看重车辆行驶速度的客户，也能降低了制造 成本，这样的车在高速行驶时电流非常大，会严重缩短电池 寿命。第二，12V铅酸蓄电池的最低保护电压为10.5V，如果 是36V电池组，最低保留电压就是31.5V，目前大多数车厂采 用的控制器欠压保护电压也都是31.5V。表面上看这是正确 的，但是，实际当36V电池组只剩下31.5V电压时，由于电池 存在容量差，肯定就会有一个电池电压低于10.5V，该电池就 处于过放电状态。这时候，过放电的电池容量急剧下降，这 时对电池的损伤影响不仅仅是该单只电池，而是影响整组电 池的寿命。其实，在电池电压低于32V以后，所能增加的行程 非常有限。