《汽車專業(yè)外文文獻翻譯-外文翻譯--閥控式鉛酸蓄電池的失效模式在深放電電動自行車的應(yīng)用 中文版》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《汽車專業(yè)外文文獻翻譯-外文翻譯--閥控式鉛酸蓄電池的失效模式在深放電電動自行車的應(yīng)用 中文版（9頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

閥控式鉛酸蓄電池的失效模式在深放電電動自行車的應(yīng)用 摘要 36 或 48V 酸蓄電池電池 在中國 被廣泛應(yīng)用到電力來源的電動自行車或光線電動小輪摩托車。 12V/10控式鉛酸蓄電池的失效模式已經(jīng)通過在 量和 100%的深度放電下蓄電池的使用壽命試驗被研究。 這個試驗表明電池失效的主要原因是蓄電池的軟化和脫落而不是單獨的水分流失，效率復(fù)合或硫酸化等等。 當(dāng)電解質(zhì)飽和度下降到一定范圍內(nèi) ,高氧 電流 重組導(dǎo)致負 極的去極化 和 正極的轉(zhuǎn)移 到一個更高的潛力。 猛烈的氧化加速了電池的軟化和使用壽命。 2008 年 ?出版社 1 介紹 在過去的二十年間，大量精力用于研究閥控式鉛酸電池在電池電動車和混合動力電動汽車中的應(yīng)用。在中國 ，有超過 13 億的人口。大多數(shù)人騎自行車去上班， 2007 年生產(chǎn)了 輛自行車。 然而 ,在最近幾年 ,越來越多的人使用電動自行車或光線電動小輪摩托車代替自行車。 這些新的車卻有著 250W 或 350W 電機的驅(qū)動下 ,蓄電池 36 或 48V 電池組 ,分別 [5,6]。 根據(jù)電機的力量使用，電池容量可 12 伏 10， 17 或 20行的一定數(shù)量的電動自行車和摩托車電路到去年 年底前提交至少達到 60M。 這大約相當(dāng)于 200M 12 V / 10電池、約 260 億元。電池實際運行壽命通常在 1范圍內(nèi)。隨著迅速發(fā)展的中國或亞洲經(jīng)濟，將需要更多的電動自行車和他們的電池，在未來的歲月中他們將有一個巨大的潛在市場 ，同時也對電動汽車的發(fā)展起到了推動作用。 雖然有 許多閥控式鉛酸蓄電池的破壞形式，包括過早能量損失 、網(wǎng)格腐蝕、軟化、硫酸鹽化、干燥、添加劑分解和微弱接觸的分離器板 等等，它們隨不同的設(shè)計、制造和運行工況等因素而變化。 在深層的循環(huán)研究中，界面的網(wǎng)格 /活性物質(zhì)在用電阻非常高時容易積累 硫酸鉛晶體，當(dāng)一種正面的網(wǎng)格鉛銻合金被 鉛 鎘錫 鋁合金所取代時形成一個障礙層。 被稱為“銻釋放效應(yīng)”和過早能量損失失效模式。 雖然障礙層可以隨著 錫 的 容量超過 明顯改善，但是容易受濫用條件如深度釋放的影響。 所以在中國大多數(shù)制造商使用鉛 鎘合金作為正面的網(wǎng)格。 然而，鎘是有毒的必須清除掉。正面網(wǎng)格的腐蝕在這個自行車循環(huán)試驗中與在浮球應(yīng)用程序中相比不是嚴(yán)重的。 高容 量的鈣和鋁是的 大大地加速了正面網(wǎng)格的腐蝕速度，雖然它有好的力學(xué)性能和 鑄 造 性 能 。 在深度循環(huán)試驗中，正板的活性物質(zhì)經(jīng)過大容積膨脹和收縮可以導(dǎo)致活性物質(zhì) 粒子間的接觸不良。這就是過早能量損失失效模式通常發(fā)生在電動汽車電池的原因。 它 可以通過壓縮堆棧板，優(yōu)化正片的 生產(chǎn)工藝和提高正片對負片活性粒子的比例使得 顯著提高。 嚴(yán)重的負極板的硫酸化情況通常發(fā)生在電池工作在部分國家的主管或高氧率有大電流或重組時在負極板添加劑進行了高溫條件下分解 。 這將克服在負極活性質(zhì)量上大規(guī)模使用高含量的石墨。 干燥主要與一個高充電電壓和電流相聯(lián)系，往往與電池的高溫度相結(jié)合。 在極端情況下，熱失控可能需要一個非常低的電池電解液飽和度的地方。失水取決于格的成分，雜質(zhì)，電池溫度和充電電壓。 適宜的收費制度 包括快速充電對于延長電池的循環(huán)壽命非常重要。對于電動自行車電池的實踐操作，其放電電流取決于電機功率和加速過程。 截止電壓為 常的收費為一個限流恒壓一個晚上，一個星期兩次或三次。有些充電器也使用了多步恒定電流充電。在標(biāo)準(zhǔn)測試中，然而，電動自行車電池的放電率在 2 小時至 70%或 100%的放電的深度，并在限流恒壓充電。 雖然閥控式密封鉛酸蓄電池已被廣泛應(yīng)用于電動自行車，其循環(huán)壽命和性能仍有待進一步提高。在這項工作中，對 12V/10控式密封鉛酸電池的制造技術(shù)進行了優(yōu)化和對深循環(huán)執(zhí)勤的故障模式進行了研究 。 2 實驗 測試電池為由七個正極，八個負極和吸收玻璃墊分離器所組成的 12V/10速率）閥控式密封鉛酸電池。電網(wǎng)的正極和負極分別為 鉛 – – – 和 鉛 – – – 的合金。正極板和負極板中每公斤鉛粉末含有 45 克和 42 克的硫酸。其明顯的密度為 每立方厘米 。這花了 48 小時固化和干燥。然后進行組裝的電池充滿含有 酸鈉的密度為每立方厘米有 的硫酸。該容器的形成是由在 70 小時內(nèi)多步恒定 的兩個放電步驟電流充電的。電池的重量為 斤。 在循環(huán)試驗中，這些電池在電流為 5A 放電一直到 吸收一限流恒壓為 6 小時，隨后在環(huán)境溫度為 25 攝氏度內(nèi)再次以充電電流為 電流充電。 電池的比能量達到 當(dāng)電池容量下降到 7，循環(huán)測試被終止。 為了測量電池的電阻，通過 加一個 5A 和 1短短的脈沖電流。在循環(huán)壽命試驗后，電池被拆除和分析。 該粉末 X— 射線的正面和負面的活動量衍射共進行了一個 司衍射 (飛利浦 )。通過掃描電子顯微鏡觀察其外觀 。 3 結(jié)果與討論 環(huán)測試 圖 1 顯示了在 電率下兩個電池的放電量循環(huán)次數(shù)的依賴。在最初的周期，他們的能力增加，在 28 周期達到最大值 后在 250 周期前它逐漸減小。之后，它變得相對穩(wěn)定，但大約 600 周期后迅速下降。電池的循環(huán)壽命A 和 B 是相似的，達到約 680 次。 由于各種故障模式，板柵腐蝕， 化，干燥，硫化或 少收了等密切相關(guān)的電池充電，充電制度大大影響了測試電池的循環(huán)壽命。 圖 2 顯示了在目前有限的循環(huán)壽命試驗中的恒壓充電電流和電池電壓的變化。在第一階段恒流（ ,在圖 2A 中恒流時間隨周期循環(huán)縮短。這是由于電池的容量逐漸下降。在圖 2在第二階段恒壓（ ，充電電流迅速下降并且達到非常小的值。然而，約在 400 周期后 6 h'尾巴 '電流 開始顯著增加，其詳細的演變?nèi)鐖D 3。在電荷為 圖 2B 顯示作為循環(huán)試驗所得充電電壓先增大后減小。 轉(zhuǎn)折點出現(xiàn)在第 50 周期 左右 和充電電壓達到 么最大充電電壓逐漸減小與電解液消耗或電解質(zhì)的飽和，從而導(dǎo)致負極板的去極化下降。第 570 周期 后，最高充電電壓低于 意味著這種低偏振可能導(dǎo)致少收和硫酸鉛在負極板的積累 。 圖 3 顯示的是在圖 2A 中的恒壓結(jié)束時的充電電流（ 6 小時）的依賴性及在圖 2B 恒流結(jié)束圖（ 7 小時）的電壓。在實踐中，這種充電電流反應(yīng)了 氧氣的重組率或充電效率，這種充電電壓反應(yīng)了極化或有效電荷。從圖 3 發(fā)現(xiàn)電池充電電壓非常高 ，充電電流在最初的 50 個循環(huán)中從 高到 表明在此期間電池具有高飽和的電解質(zhì)和非常低的氧復(fù)合電流。然后，充電電壓下降很快在 到 400 周期范圍穩(wěn)定，充電電流為 圍之外。這是一種比較理想的循環(huán)過程，其中相對較高的電壓不僅保證了完全的充電，也沒有更多的損失發(fā)生。在此之后，尤其是 600 周期后，在恒壓階段充電電流迅速增加，而充電電壓逐漸下降從 在這個 階段，在大約 250 個周期內(nèi)電解液的飽和度僅僅下降了 從 。 巴甫洛夫發(fā)現(xiàn)當(dāng)電解液的飽和度低于約 87%時，負極活性物質(zhì)表面得液膜厚度和氧氣的重組率急劇變化。 在這個時間，所以僅僅只有飽和的電解質(zhì)略有下降會導(dǎo)致非常高氧復(fù)合電流和負極板的去極化。電池少充 電可能會發(fā)生。它表明該電池難以完全在充電時間為 7小時內(nèi)充電 將導(dǎo)致在隨后的周期內(nèi)有電池的明顯降解。 電池的內(nèi)阻是關(guān)系到電池的結(jié)構(gòu)，電解液的飽和度，板柵腐蝕，負極活性物質(zhì)顆粒之間的聯(lián)系，活性物質(zhì)硫酸化和反應(yīng)面積等等。 由于內(nèi)部電阻為新的或正常經(jīng)營的小電池，電池在充電和放電結(jié)束內(nèi)阻的變化情況只有在循環(huán)壽命試驗后半個周期 才知曉如圖 4。 放電電阻約為充電電阻的四倍。 第 550 次循環(huán)后它們的電阻大大增加，尤其是最后 20 個周期。顯然，電池故障與電池內(nèi)部迅速崛起的阻力是密切相關(guān)的。 從圖 3 中可以看出氧復(fù)合電流上升的時期急劇下降。 這進一步導(dǎo)致了負極板得去極化， 對正極板轉(zhuǎn)到較高的潛力和更加猛烈析氧。 因此，正極板上的主動物質(zhì)顆粒間的接觸變差及電阻迅速增大，可加速電池容量的下降和循環(huán)壽命的結(jié)束。 充電及加水試驗 經(jīng)過 700 個周期后 容量僅為 了分析電池失敗的原因，在循環(huán)壽命結(jié)束后電池被分為兩個 6V 的電池。它們經(jīng)歷過充電，加水和電阻測量。由于 在圖 2A 中的 670 周期內(nèi) 充電 電流 為 在 恒定電壓 下達到了 使得隨后的 流充電不能完全充電。要查看電池是否 少充電，進行兩個周期的最后 1 小時 充電改為 2 小時 2A 的充電。 ，但是接下來的放電容量僅為 只有 7%的復(fù)出。為了了解電池故障是否是由于過度失水，在電池完全充電后每個元件充滿了約 18 毫升的水。第二個 容量比第一個少，僅只有 表明，水的損失和 和少充電不是電池失敗的主要原因。 圖 5 顯示的是加入上述水前后充電電流和電壓的變化。加水之前，它們的曲線是正常的。 但是加水后，最高充電電壓只有達到每單元 得充電電流始終保持在 一 個 '洪 水 '鉛酸電池在 充電電壓的基礎(chǔ)上，可以推定在電池內(nèi)部有短路發(fā)生。 圖 6 顯示了在其保質(zhì)期內(nèi)完全充電的電池電壓的下降。它的容量是在 20 小時內(nèi)是完全自我放電的。充電的硫酸溶液中顯示了一個小小的黑色的顏色而不是透明的。它表明正極板發(fā)生了嚴(yán)重的軟化。大量的正極活性物質(zhì)粒子流進入了高充電電流的電解質(zhì)。 這些二氧化鉛顆?？勺鳛闃渫粻钗龀鲢U，通過隔板的形式傳遞到微小的負極板導(dǎo)致短路。 圖。 7 顯示了在加水前后充電和放電三次失敗元件內(nèi)阻的變化。在充電過程中，內(nèi)阻逐漸降低，兩條曲線是相同的。在放電，內(nèi)阻急劇增加，并在最后加水 ，是深受影響。電池容量從 降到 此，類似上述的結(jié)果，電池故障不是由于失水造成的。相反，阻礙了再濫加水，這可能會增加正極活性物質(zhì)內(nèi)部的壓力，并可能導(dǎo)致其脫落的氧氣在通過隔板逃脫其外微孔。又過了三個周期，三個單元的充電電壓也只有在 恒定電流。因此，內(nèi)部短路的地方也可以。 解分析 除電池循環(huán)壽命測試后已經(jīng)結(jié)束。圖 8 顯示板的照片板和其積極和消極板。該板塊和負極板有綜合結(jié)構(gòu)。雖然正柵極一些肋骨被嚴(yán)重腐蝕，它的框架仍然良好，具有相對的正極板良好的機械性能。它 是發(fā)現(xiàn)，然而，嚴(yán)重的會出現(xiàn)軟化，尤其是在正極活性物質(zhì)在正極板的上部。圖 9 表明， 板面臨的正極板的活性物質(zhì)顆粒很多，而 板面對負極板是正常的。這是由于該粒子的正極活性物質(zhì)成為彼此之間日益變差與小周期和他們的聯(lián)系事實上，在軟化和脫落造成的。 為了了解是否負極板失敗，一個失敗的電池負極板之間放置了兩個普通正極板，由 板隔開，并把他們過度硫酸溶液中的比重為 諸表決。然后根據(jù)細胞是循環(huán)的循環(huán)壽命試驗的條件。也就是說，在 充電 6 小時和恒流 置 1 小時，然后排放到 負電位。圖 10 顯示了在周期負極板的卷土重來的能力。在首次放電容量非常低，因為負極板在放電狀態(tài)，當(dāng)電池被拆除。它是發(fā)現(xiàn)，負極板的容量可以在幾個周期你很容易趕回來。因此，電池故障不是由于硫酸或負極板鈍化。 圖 11 是對失敗的電池完全充電正極活性物質(zhì)的掃描電鏡圖。圖 11A 顯示了典型的正極活性物質(zhì)的 構(gòu)。大孔隙的大小在 10 米范圍內(nèi)還有一個很大的框架微孔。圖 11B 是圖 11A 的擴大圖，，他們之間的聯(lián)系很差。正極活性物質(zhì)具有高結(jié)晶度，并已失去了 其水化結(jié)構(gòu)，不利于電池的容量和循環(huán)壽命。圖 11C 顯示了正極活性物質(zhì)的掃描電鏡在其他位置。有一些粒子差結(jié)晶或水合結(jié)構(gòu)和高結(jié)晶度和規(guī)模 7是硫酸鉛晶體的一些大型晶體。因此，有兩種結(jié)構(gòu)的正極活性物質(zhì)。其一是一些硫酸鉛晶體積累。另一種是之間有微弱聯(lián)系的 性物質(zhì)顆粒的結(jié)構(gòu)。正極活性物質(zhì)已經(jīng)軟化和明顯脫落。 圖 12 顯示充滿電的 負極板的上部和下部的掃描電鏡?？梢钥闯觯袃煞N結(jié)構(gòu)。他們是硫酸鉛和鉛晶體。前者是完美的晶體，而后者有一個海綿狀或樹枝狀結(jié)構(gòu)。雖然 全充電后，在負極板氧重組導(dǎo)致 硫酸鉛積累。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在負極板上部硫酸鉛晶體是更大一點，與在下部比較。這是由于不斷循環(huán)測試中，活性物質(zhì)是充電的，更在下部發(fā)生時，電解液分層出來。在上半部分，另一方面，更多的氧氣發(fā)生重組，其中較大的硫酸鉛晶體可以通過電化學(xué)和化學(xué)反應(yīng)形成的過程。對于實際閥控式密封鉛酸蓄電池用電解液分層，但是，硫酸或大硫酸鉛晶體，通常出現(xiàn)在下部因為它是自放電的。因此，由于它是小極板所以這個測試電池電解液只有非常輕的分層。 人所共知的是，剛形成的正面和負面的板塊主要包括二氧化鉛 和鉛 。循環(huán)壽命測試后，圖 13 顯示了它們的正極活性物質(zhì)和 圖譜完全充電狀態(tài)。只有二氧化鉛在圖 13A 衍射峰。由于 X 射線衍射儀的分辨率觀察到二氧化鉛和硫酸鉛?；瘜W(xué)分析表明，在撕裂式正極板 上 二氧化鉛含量達到 89％。因此，硫酸鉛含量非常低，盡管正極活性物質(zhì)在圖 11C 被發(fā)現(xiàn)。在負極板，然而，在海綿鉛旁邊還有許多硫酸鉛晶體。該化學(xué)分析也表明 36％硫酸鉛在 被發(fā)現(xiàn)。所有這一切都歸功于氧氣重組 。 4 結(jié)論 在這項工作中，在 12 V/10控式密封鉛酸電池的電動自行車應(yīng)用的設(shè)計和制造。進行測試的周期在 電率和 100％ 。失敗的電池測 量和分析表明，拆解電池故障不是由于個別失水，板柵腐蝕，電解液分層，重組效率或硫酸鹽化。主要的原因是軟化和正極活性物質(zhì)的脫落。當(dāng)電解質(zhì)飽和度下降到一定程度后， 迅速 與氧的重組，從而導(dǎo)致負極板的去極化和正極板轉(zhuǎn)變?yōu)楦唠娢浑娏髟黾印Ｒ虼?，氧的演化變得越來越激烈，活性物質(zhì)粒子之間的聯(lián)系變得微弱和加速軟化。雖然許多硫酸鉛在 由于氧氣重組被發(fā)現(xiàn)，它們不會鈍化負極板，當(dāng)負電極極化增大時還能減少硫酸鉛。