蓄电池容量和寿命的关系

作为电动自行车用的蓄电池，其寿命和容量是最重要的两个指标，大家都希望能把电池容量做的大且寿命长，但这两项指标在一定程度上存在不可调和的矛盾，以至于一个指标的提高，势必影响到另一个指标。

我们列举一些提高容量的方法，并同时论证其对电池寿命的影响。

一、在电动车电池壳允许的范围内，尽量加大电池体积。

这是一种行之有效的方法，假如其它方面设计合理，只是增大了体积，增加了板栅面积，增加了活性物质重量的话，这种方式带来的容量增加，对寿命是有利的，因为这样可以有效降低放电深度，从而达到了提高寿命的目的。我们曾对相同的电池分别采用5.5Ah放电和7.5Ah放电两种放电制式进行寿命循环实验，其中浅放电的电池寿命是深放电的两倍，可见浅放电对电池寿命的影响是相当大的。

二、在外形尺寸相同的情况下，可以有两种方法来增大容量：

1、增加极板厚度，主要是正板厚度。用这种方法来增加活性物质的量，从而达到增加容量的目的。

2、减薄极板厚度，提高活性物质利用率，增加极板片数，提高极板面积，从而达到提高容量的目的。

相比之下，增加极板厚度不增加操作步骤，较易实行。而减薄极板更有利于容量的增加，但由于极板增多，正负极间隔增多，势必导致隔膜减薄，从而增加隔膜枝晶穿透的危险，同时增加了铸板、涂板、装配的工作量。

这两种方法提高容量，都必须提高酸的密度，以保证有足够的酸参与反应，目前这两种方法做成的电池其开路电压都在13.7-14V之间（这已远远超过我们习惯上可以接受的值），5A放电都可达140分钟以上。

提高酸的密度对电池的寿命有如下影响：

1、使极板，尤其是正极板腐蚀加剧。

2、在深放电循环下，加速正极板软化。

3、随着酸密度的提高，硫酸盐的溶解度大幅度下降，在放电过程中产生的硫酸铅过饱和度增加，易产生粗大坚硬的硫酸铅，造成负极硫酸盐化。尤其在电动车正常使用过程中，一般是早上上班，下午下班，中间8个多小时电池处于亏电状态，更易造成硫酸盐化。

三、通过改变化成条件来改变正极板a-PbO2和b－PbO2的比例。

a-PbO2和b-PbO2的氧化还原能力差别很大，它们的电化学活性不同，b型较a型具有较高的放电容量，在不同的电流密度下放电时，b-PbO2给出的容量超过a-PbO21.5-3倍，也有人认为a-PbO2只能输出理论容量的16％，而b-PbO2输出理论容量的80％-90％。由此可见，设法在化成中增加b-PbO2的比例，就可以有效增加容量，最简单的办法是在电池化成时，增大电流，降低电解液PH值，再采用有效的降温措施，抑制电池温升，这样化成出来的电池b-PbO2的比例就会相应升高。

但是a-PbO2具有尺寸较大，较硬颗粒，在正极活性物质中可形成网络或骨骼，正极活性物质的结构因而完整，使电极具有较长的寿命，所以在化成过程中产生过多的b-PbO2将会对寿命产生不利影响。

四、使用添加剂

最近，各种关于能够提高电池容量的添加剂的报道越来越多，但绝大多数是针对深充放循环要求不高的起动电瓶的。也有一些单位宣称他们的添加剂不仅有利于容量，而且可以提高深充放循环寿命，但在和多家这样的单位进行了联系后，不知是否是出于技术保密的原因，他们始终说不出他们的添加剂增加容量同时提高寿命的原理。

以上是目前各电动车电池厂家常用的增加容量的方法，但除了改变外形尺寸（在有国家标准规范后，这一办法将不可行）外，似乎还没有一种容量和寿命兼顾的方法，这时就应该在容量和寿命之间找准一个平衡点。通过我们调查，电动自行车用户每日的骑行距离在10-30km的居多，再远的话他们将考虑选用其它交通工具。因此，我们在设计电动车蓄电池时的原则应是保证每天骑行10-30km的用户，其电池的使用寿命最长，按照这个原则再来考虑容量设计。目前电动自行车主要有36V和24V两种，一般情况下骑行的放电电流在4-5.5A之间，所以我们在做寿命实验时，采用的是5A放电1.5小时和5.5A放电1小时两种放电方法，通过实验我们认为，要想在这两种条件下寿命达到最大，151′94′98的电池，重量在3.85-3.95kg，5A放电时间在115分和125分之间，151′99′99的电池，重量在4.15-4.25kg，5A放电时间在125分和135分之间是比较合适的，在这种容量下，我们可以将电池的开路电压控制在13.2-13.4V之间，容量再低，会由于放电深度增加影响寿命，在此基础上再提高容量又会由于我们上面论及的诸多原因影响寿命。