鋰電池太陽(yáng)能路燈急需解決的質(zhì)量隱患

　　由于鋰電電芯價(jià)格的持續(xù)下降，近兩三年鋰電池在太陽(yáng)能路燈行業(yè)得到大規(guī)模應(yīng)用，已替代鉛酸電池，成為太陽(yáng)能路燈行業(yè)的儲(chǔ)能首選。太陽(yáng)能路燈行業(yè)中使用最廣泛的鋰電池組是由 18650電芯串并組成，軟包鋰電相對(duì)較少，因此，本文只針對(duì)使用 18650電芯的鋰電池作應(yīng)用分析。

　　相比膠體鉛酸電池，把電芯組裝加工成鋰電池組所需要的設(shè)備要簡(jiǎn)單得多，且沒(méi)有環(huán)保問(wèn)題，因此從事鋰電池組 pack的商家非常之多【作為對(duì)比：因?yàn)榕普障拗?，以前太?yáng)能路燈行業(yè)主流膠體電池廠家屈指可數(shù)】。由于生產(chǎn)廠家眾多【生產(chǎn)規(guī)模大小皆有】，加上電芯行業(yè)水比深坑多，甚至不乏翻新貼牌。因此相比較穩(wěn)定的膠體電池，市場(chǎng)上鋰電池出問(wèn)題的概率相對(duì)更大一些。下面列出幾個(gè)鋰電池組加工使用過(guò)程中的故障點(diǎn)。

　　一、開關(guān)

　　鋰電池開關(guān)的作用有兩點(diǎn)：防止鋰電池漏電和方便客戶安裝。

　　鋰電池太陽(yáng)能路燈行業(yè)用的開關(guān)主要有自鎖開關(guān)和船型開關(guān)。總體來(lái)講，船型開關(guān)比自鎖開關(guān)更為可靠：

　　自鎖開關(guān)的穩(wěn)定點(diǎn)是斷開狀態(tài)(也就是彈簧彈開恢復(fù)原始的狀態(tài))，自鎖開關(guān)導(dǎo)通狀態(tài)下，彈簧呈壓縮狀態(tài)被其它結(jié)構(gòu)卡住，一旦卡位結(jié)構(gòu)不穩(wěn)，彈簧就會(huì)恢復(fù)到原始狀態(tài)使得開關(guān)斷開，圓珠筆使用的就是自鎖開關(guān)，質(zhì)量不好的圓珠筆就會(huì)在壓下的狀態(tài)下偶爾彈回去。船型開關(guān)的開通和斷開都是穩(wěn)定點(diǎn)，很容易保持其開關(guān)狀態(tài)。因此推薦使用船型開關(guān)。

　　鋰電池在使用船型開關(guān)時(shí)，仍然會(huì)有以下隱患：

　　1、開關(guān)進(jìn)水，這點(diǎn)較容易解決，通常需要在鋰電池內(nèi)部開關(guān)處打上防水膠，以免水或水汽通過(guò)開關(guān)進(jìn)入鋰電池內(nèi)部。

　　2、氧化，開關(guān)串入充放電主回路的時(shí)候，會(huì)長(zhǎng)時(shí)間過(guò)較大電流，在金屬片接觸部位長(zhǎng)期發(fā)熱，再加上戶外水汽影響，容易導(dǎo)致開關(guān)金屬部位氧化，輕則影響充電和放電效率，重則完全斷開，導(dǎo)致路燈熄滅。

　　筆者在兩三年前就向許多從事鋰電池組生產(chǎn)的商家建議盡可能不要把開關(guān)串聯(lián)進(jìn)太陽(yáng)能路燈充放電主回路，然而由于開關(guān)的方便，絕大部分廠家都采用了各種各樣的開關(guān)，幾乎毫不例外地串入了充放電主回路中。后來(lái)開關(guān)問(wèn)題幾乎影響了所有鋰電池組生產(chǎn)廠家，近 1/3廠家受到巨大影響，最近幾乎絕大部分鋰電池生產(chǎn)廠家都放棄使用開關(guān)了。

　　如何解決開關(guān)問(wèn)題?方法如下：

　　1、控制器外接，鋰電池不使用開關(guān)。(由于控制器外置不美觀不方便，該方法較少使用);

　　2、把鋰電池開關(guān)線用兩根粗導(dǎo)線引出來(lái)，通常放在接光源的兩芯線旁邊再引出兩根線，兩根線擰上則為開通，兩根線斷開則為關(guān)閉。(可靠的方案，美觀程度差一點(diǎn));

　　3、和 2差不多的是采用四芯光源線，其中兩芯在對(duì)插的時(shí)候?qū)ā?和方案2原理類似，比方案2美觀，但可靠性取決于四芯線的質(zhì)量);

　　4、控制器采用弱電開關(guān)，鋰電池的開關(guān)接到控制器弱電開關(guān)上面，開關(guān)上面所過(guò)的電流僅為 5~30毫安，船型開關(guān)只需要把防水做好即可。

　　從美觀、可靠性各方面推薦使用 4號(hào)方案!

　　二、公母插頭

　　鋰電池太陽(yáng)能路燈行業(yè)為了安裝的方便，使用了公母插頭來(lái)替代人工接線，作用為：美觀與防呆(只要出廠公母插頭正負(fù)極沒(méi)搞錯(cuò)，現(xiàn)場(chǎng)就不會(huì)接錯(cuò))。通常為兩組兩芯公母插頭，一組是 led光源正負(fù)極;另外一組是光伏板正負(fù)極。(另外一種是 led光源采用四芯公母插頭，兩芯替代開關(guān)，兩芯是 led光源正負(fù)極)

　　由于兩組公母插頭均使用在主回路中：光伏板的公母插頭，會(huì)長(zhǎng)時(shí)間通過(guò)比較大的充電電流，一旦接觸不好，極容易發(fā)生氧化，輕則損失充電效率，重則使得光伏板斷開，使得路燈故障;Led光源的公母插頭，氧化后也會(huì)導(dǎo)致路燈閃爍，路燈不亮等故障。

　　近年來(lái)因?yàn)楣覆孱^質(zhì)量問(wèn)題導(dǎo)致的故障很多，一旦發(fā)生問(wèn)題，均需要到燈桿上面把插頭剪掉再人工接上。

　　從可靠角度，不建議使用公母插頭，推薦使用硬接線方式來(lái)連接光伏板和 LED光源。(正規(guī)太陽(yáng)能路燈安裝，均有防呆步驟，只要按照要求安裝，均可以排除掉接錯(cuò)線問(wèn)題)

　　三、多串鋰電池

　　多串電池組

　　18650鋰電池電芯在應(yīng)用于太陽(yáng)能路燈行業(yè)前好多年就被應(yīng)用于動(dòng)力汽車行業(yè)，動(dòng)力汽車上面鋰電池組一般大約為 300~400V，有接近 100串鋰電池，得益于 BMS系統(tǒng)的保護(hù)，每一串鋰電池均得到很好的保護(hù)與均衡。太陽(yáng)能路燈行業(yè)上使用的是多串保護(hù)板方式，幾乎沒(méi)有提供充電均衡功能(或者可以說(shuō)，能提供有效充電均衡功能的保護(hù)板比較貴，幾乎看不到應(yīng)用在太陽(yáng)能路燈行業(yè))。最終鋰電池在使用幾個(gè)月到 1、2、3年后，有部分電池出現(xiàn)無(wú)法放電的故障，返回檢測(cè)結(jié)果為，兩串鋰電池滿電，另一串只有 0~3V不等，滿電的電芯組使得白天無(wú)法充電(保護(hù)板充電保護(hù))，另一串欠壓的電芯組使得晚上無(wú)法放電(保護(hù)板欠壓保護(hù))。

　　導(dǎo)致該問(wèn)題的原因：

　　1、鋰電池電芯的阻值差異(可以由設(shè)備篩選出來(lái)，一般廠家都配備了該設(shè)備，很容易避免);

　　2、鋰電池電芯的容量差異(可以由分容設(shè)備篩選出來(lái)并且充滿電，由于耗時(shí)費(fèi)力，較少比例的廠家做分容測(cè)試，較難避免);

　　3、鋰電池電芯出廠的初始電量差異(可以單獨(dú)對(duì)每串鋰電池電芯充電解決，由于太陽(yáng)能路燈鋰電池廠家很少在出廠前給鋰電池單獨(dú)每串進(jìn)行充電，較難避免);

　　4、使用過(guò)程中，某串某些電芯損壞(電化學(xué)特性不同程度丟失)導(dǎo)致電池組不均衡。因?yàn)闃I(yè)內(nèi)一般只解決區(qū)分阻值，且保護(hù)板均不帶充電均衡功能(或者只有極其微弱的充電均衡功能)，時(shí)間長(zhǎng)了，有可能出現(xiàn)鋰電池組電壓不均衡，導(dǎo)致電池?zé)o法有效地充放電，出現(xiàn)該情況的鋰電池即使返廠對(duì)欠壓的一串電芯局部充電，再拿到現(xiàn)場(chǎng)使用，由于其內(nèi)部結(jié)構(gòu)特性沒(méi)有改變，過(guò)一段時(shí)間仍然會(huì)繼續(xù)出現(xiàn)電壓不均衡導(dǎo)致的電池故障。

　　解決辦法：

　　盡可能使用較小串?dāng)?shù)的鋰電池，最好是單串鋰電池。如果是單串鋰電池，無(wú)論電池組內(nèi)多少個(gè)電芯損壞(電化活性降低)，也不管阻值差異、容量差異、初始電量差異，均不影響該單串電池組的充放電使用。

　　四、加工

　　錫條以及導(dǎo)線規(guī)格要足夠，焊接良好，電芯正負(fù)極絕緣，電池組防水，寒冷地區(qū)保溫措施等。

　　五、保護(hù)板和控制器

　　對(duì)鋰電池組來(lái)說(shuō)至關(guān)重要，不再贅述。

　　六、電芯質(zhì)量

　　電芯故障分為兩種：

　　1、電化特性丟失，充放電功能大幅度降低，在多串鋰電池組中會(huì)導(dǎo)致電池串與串之間不均衡，絕大部分電芯故障均為此故障，占比絕大部分;

　　2、短路，因?yàn)槁┮夯蛘呒庸ぴ?絕緣沒(méi)做好，或者電池進(jìn)水)導(dǎo)致的電芯正負(fù)極短路，因?yàn)樘?yáng)能路燈均有電芯并聯(lián)，因此一旦某一節(jié)電芯短路，會(huì)導(dǎo)致并聯(lián)的其它電芯直接對(duì)該短路電芯大電流放電，短時(shí)間釋放巨大熱量，導(dǎo)致電池組爆燃。

　　正規(guī)電芯廠家的產(chǎn)品極少發(fā)生短路。一旦發(fā)生電芯短路故障的時(shí)候，保護(hù)板和控制器均無(wú)法保護(hù)鋰電池。但某些不明來(lái)源的二手動(dòng)力鋰電電芯漏液短路風(fēng)險(xiǎn)是不可評(píng)估的。

　　解決辦法：

　　短路——排除加工問(wèn)題(正負(fù)極絕緣)以及電池漏水問(wèn)題，正規(guī)廠家電芯本身發(fā)生短路漏液的情況非常罕見，生產(chǎn)廠家需從電芯采購(gòu)環(huán)節(jié)中加強(qiáng)質(zhì)量控制;電化特性丟失——在使用一段時(shí)間后，該故障不可避免，因此盡量使用串?dāng)?shù)比較少的電池組，如果光源較小(實(shí)際亮燈不大于 30W)，光伏板不大的情況下，建議使用單串鋰電池，可以完全避免該類電芯故障帶來(lái)的影響。

　　綜上所訴，實(shí)際亮燈功率不大于 30W的小型太陽(yáng)能路燈系統(tǒng)，建議使用單串鋰電池組，配合防水良好的弱電開關(guān)(5~30毫安電流)來(lái)控制鋰電池組的開斷，在該方式下，排除加工問(wèn)題，故障點(diǎn)僅剩電芯短路(極為罕見)與控制器損壞，只需控制器質(zhì)量控制良好，電池組壽命將會(huì)大大延長(zhǎng)，即使電池組時(shí)間長(zhǎng)了有部分電芯老化的情況下亦可做到幾乎不影響使用。