ตั้งแต่ปี พ.ศ. 1859 แบตเตอรี่ตะกั่วกรดเป็นผลิตภัณฑ์ที่ใช้กันอย่างแพร่หลายมากที่สุดในด้านแบตเตอรี่ เช่น รถยนต์ หัวรถจักร และเรือ มีแบตเตอรี่ตะกั่วกรดบนเครื่องบินและอุปกรณ์ไฟฟ้าสำรอง และแบตเตอรี่กรดตะกั่วได้รับการตอบรับอย่างดีในพื้นที่เหล่านี้ แต่เหตุใดจึงมีการร้องเรียนเกี่ยวกับการใช้ผลิตภัณฑ์เดียวกันกับรถจักรยานไฟฟ้า มีรายงานโดยทั่วไปว่าช่วงชีวิตสั้นเกินไป ทำไมถึงเป็นเช่นนี้? ต่อไป เราจะวิเคราะห์สาเหตุที่ส่งผลต่ออายุแบตเตอรี่ตะกั่วกรดจากแง่มุมต่างๆ

1. ความล้มเหลวในชีวิตที่เกิดจากหลักการทำงานของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด

กระบวนการชาร์จและคายประจุของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดเป็นกระบวนการปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมี เมื่อชาร์จ ตะกั่วซัลเฟตจะก่อตัวเป็นตะกั่วออกไซด์ และเมื่อปล่อยประจุ ตะกั่วออกไซด์จะลดลงเป็นตะกั่วซัลเฟต ตะกั่วซัลเฟตเป็นสารตกผลึกง่ายมาก เมื่อความเข้มข้นของตะกั่วซัลเฟตในอิเล็กโทรไลต์ของแบตเตอรี่สูงเกินไปหรือเวลาหยุดนิ่งคงที่นานเกินไป มันจะรวมตัวกันเป็นผลึกขนาดเล็ก ผลึกขนาดเล็กเหล่านี้ดึงดูดกรดซัลฟิวริกที่อยู่รายรอบ ตะกั่วเป็นเหมือนก้อนหิมะ ก่อตัวเป็นผลึกเฉื่อยขนาดใหญ่ เมื่อชาร์จแล้วจะไม่สามารถลดผลึกตะกั่วซัลเฟตเป็นตะกั่วออกไซด์ได้ แต่จะตกตะกอนและเกาะติดกับแผ่นอิเล็กโทรด ส่งผลให้พื้นที่การทำงานของแผ่นอิเล็กโทรดลดลง ปรากฏการณ์นี้เรียกว่าวัลคาไนซ์ เรียกอีกอย่างว่าความแก่ ในขณะนี้ ความจุของแบตเตอรี่จะค่อยๆ ลดลงจนใช้งานไม่ได้ เมื่อตะกั่วซัลเฟตสะสมเป็นจำนวนมาก มันจะดึงดูดอนุภาคตะกั่วให้ก่อตัวเป็นกิ่งก้านตะกั่ว การเชื่อมระหว่างแผ่นขั้วบวกและขั้วลบจะทำให้แบตเตอรี่ลัดวงจร หากมีช่องว่างบนพื้นผิวของแผ่นอิเล็กโทรดหรือกล่องพลาสติกที่ปิดสนิท ผลึกตะกั่วซัลเฟตจะสะสมในช่องว่างเหล่านี้ และความตึงเครียดในการขยายตัวจะเกิดขึ้น ซึ่งในที่สุดจะทำให้แผ่นอิเล็กโทรดแตกหรือเปลือกแตก ทำให้ไม่สามารถซ่อมแซมได้ ผลที่ตามมา. แบตเตอรี่ได้รับความเสียหายทางกายภาพ ดังนั้นกลไกสำคัญที่นำไปสู่ความล้มเหลวและความเสียหายของแบตเตอรี่ตะกั่วกรดคือการหลอมโลหะที่ตัวแบตเตอรี่เองไม่สามารถป้องกันได้

2. เหตุผลสำหรับสภาพแวดล้อมการทำงานพิเศษของรถจักรยานไฟฟ้า

ตราบใดที่เป็นแบตเตอรี่ จะถูกวัลคาไนซ์ระหว่างการใช้งาน แต่แบตเตอรี่ตะกั่วกรดในด้านอื่นๆ จะมีอายุการใช้งานยาวนานกว่ารถจักรยานไฟฟ้า เนื่องจากแบตเตอรี่ตะกั่วกรดของรถจักรยานไฟฟ้ามีสภาพแวดล้อมการทำงานที่มีแนวโน้มที่จะวัลคาไนซ์

①ปล่อยลึก
แบตเตอรี่ที่ใช้ในรถจะคายประจุในทิศทางเดียวเท่านั้นระหว่างการจุดระเบิด หลังจากการจุดระเบิด เครื่องกำเนิดไฟฟ้าจะชาร์จแบตเตอรี่โดยอัตโนมัติโดยไม่ทำให้แบตเตอรี่หมดแรง อย่างไรก็ตาม เป็นไปไม่ได้ที่จะชาร์จจักรยานไฟฟ้าขณะขี่ และมักจะเกิน 60% ของการคายประจุลึก ในระหว่างการปลดปล่อยลึกความเข้มข้นของตะกั่วซัลเฟตจะเพิ่มขึ้นและการวัลคาไนซ์จะรุนแรงมาก

②กระแสไฟสูง
กระแสไฟจักรยานไฟฟ้าที่วิ่งได้ 20 กิโลเมตรมักจะเป็น 4A ซึ่งสูงกว่ามูลค่าของมันอยู่แล้ว กระแสไฟทำงานของแบตเตอรี่ในพื้นที่อื่นๆ เช่นเดียวกับกระแสการทำงานของจักรยานไฟฟ้าแบบโอเวอร์สปีดและโอเวอร์โหลดนั้นยิ่งใหญ่กว่า ผู้ผลิตแบตเตอรี่ได้ทำการทดสอบอายุการใช้งาน 70% ที่ 1C และ 60% ที่ 2C หลังจากการทดสอบอายุการใช้งาน แบตเตอรี่จำนวนมากมีอายุการใช้งาน 350 รอบการชาร์จและการคายประจุ แต่ผลที่เกิดขึ้นจริงค่อนข้างแตกต่าง เนื่องจากการทำงานที่มีกระแสไฟสูงจะเพิ่มความลึกของการคายประจุ 50% และแบตเตอรี่จะเร่งการหลอมโลหะให้เร็วขึ้น ดังนั้น เนื่องจากร่างกายของรถจักรยานยนต์สามล้อนั้นหนักเกินไปและกระแสไฟทำงานมากกว่า 6A อายุการใช้งานแบตเตอรี่ของรถจักรยานยนต์สามล้อไฟฟ้าจึงสั้น

③การชาร์จและการคายประจุความถี่สูง
แบตเตอรี่ที่ใช้ในด้านพลังงานสำรองจะคายประจุหลังจากไฟฟ้าดับเท่านั้น หากไฟดับปีละ 8 ครั้ง จะมีอายุการใช้งาน 10 ปี และต้องชาร์จเพียง 80 ครั้งเท่านั้น ตลอดอายุการใช้งาน เป็นเรื่องปกติที่แบตเตอรี่รถจักรยานไฟฟ้าจะชาร์จและคายประจุมากกว่า 300 ครั้งต่อปี

④การชาร์จระยะสั้น
เนื่องจากรถจักรยานไฟฟ้าเป็นวิธีการขนส่ง จึงไม่มีเวลาชาร์จมากนัก เพื่อให้การชาร์จชั่วโมง 36V หรือ 48V 20A เสร็จสมบูรณ์ภายใน 8 ชั่วโมง เมื่อแรงดันการชาร์จเกินแรงดันออกซิเจนวิวัฒนาการของเซลล์ (2.35V) จำเป็นต้องเพิ่มแรงดันการชาร์จ (ปกติ 2.7 ~ 2.9V สำหรับเซลล์) . หรือเมื่อแรงดันปล่อยไฮโดรเจน (2.42 โวลต์) เนื่องจากการปล่อยออกซิเจนมากเกินไป แบตเตอรี่จะเปิดวาล์วไอเสียซึ่งจะทำให้น้ำสูญเสียและเพิ่มความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์และเพิ่มการวัลคาไนซ์ของแบตเตอรี่ .

⑤ไม่สามารถชาร์จได้ทันเวลาหลังจำหน่าย
เพื่อเป็นการคมนาคมขนส่ง การชาร์จและการคายประจุของจักรยานไฟฟ้าจะถูกแยกออกจากกันโดยสิ้นเชิง เมื่อประจุและรีดิวซ์เป็นตะกั่วออกไซด์ ก็จะเกิดซัลไฟด์และก่อตัวเป็นผลึก

3. เหตุผลในการผลิตแบตเตอรี่
เนื่องจากความเฉพาะเจาะจงของแบตเตอรี่ตะกั่ว-กรดสำหรับรถจักรยานไฟฟ้า ผู้ผลิตแบตเตอรี่หลายรายจึงใช้วิธีการที่หลากหลาย วิธีการทั่วไปมากที่สุดมีดังนี้:

① เพิ่มจำนวนกระดาน
เปลี่ยนการออกแบบเดิมของตารางเดียว 5 บล็อกและ 6 บล็อกเป็น 6 บล็อกและ 7 บล็อก 7 บล็อกและ 8 บล็อก หรือแม้แต่ 8 บล็อกและ 9 บล็อก โดยการลดความหนาของเพลตอิเล็กโทรดและตัวแยก และเพิ่มจำนวนเพลตอิเล็กโทรด ความจุของแบตเตอรี่จะเพิ่มขึ้น

② เพิ่มสัดส่วนของกรดซัลฟิวริกในแบตเตอรี่
ความถ่วงจำเพาะกรดกำมะถันของแบตเตอรี่แบบลอยตัวดั้งเดิมมักจะอยู่ระหว่าง 1.21 ถึง 1.28 ในขณะที่ความถ่วงจำเพาะกรดกำมะถันของแบตเตอรี่รถจักรยานไฟฟ้ามักจะอยู่ระหว่าง 1.36 ถึง 1.38 ซึ่งสามารถให้กระแสไฟมากขึ้นและเพิ่มกระแสเริ่มต้น ความจุของแบตเตอรี่

③ปริมาณและอัตราส่วนของตะกั่วออกไซด์ที่เพิ่มใหม่เป็นวัสดุแอกทีฟอิเล็กโทรดบวก
การเพิ่มตะกั่วออกไซด์จะเพิ่มสารปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีใหม่ที่เกี่ยวข้องกับการคายประจุ ซึ่งจะเพิ่มเวลาการคายประจุใหม่และเพิ่มความจุของแบตเตอรี่