鋰電池太陽能路燈急需解決的質(zhì)量隱患

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

　　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備要簡單得多，且沒有環(huán)保問題，因此從事鋰電池組 pack的商家非常之多【作為對比：因為牌照限制，以前太陽能路燈行業(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，市場上鋰電池出問題的概率相對更大一些。下面列出幾個鋰電池組加工使用過程中的故障點。

　　一、開關

　　鋰電池開關的作用有兩點：防止鋰電池漏電和方便客戶安裝。

　　鋰電池太陽能路燈行業(yè)用的開關主要有自鎖開關和船型開關?？傮w來講，船型開關比自鎖開關更為可靠：

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

　　鋰電池在使用船型開關時，仍然會有以下隱患：

　　1、開關進水，這點較容易解決，通常需要在鋰電池內(nèi)部開關處打上防水膠，以免水或水汽通過開關進入鋰電池內(nèi)部。

　　2、氧化，開關串入充放電主回路的時候，會長時間過較大電流，在金屬片接觸部位長期發(fā)熱，再加上戶外水汽影響，容易導致開關金屬部位氧化，輕則影響充電和放電效率，重則完全斷開，導致路燈熄滅。

　　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串聯(lián)進太陽能路燈充放電主回路，然而由于開關的方便，絕大部分廠家都采用了各種各樣的開關，幾乎毫不例外地串入了充放電主回路中。后來開關問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了。

　　如何解決開關問題?方法如下：

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

　　2、把鋰電池開關線用兩根粗導線引出來，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，兩根線斷開則為關閉。(可靠的方案，美觀程度差一點);

　　3、和 2差不多的是采用四芯光源線，其中兩芯在對插的時候?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，鋰電池的開關接到控制器弱電開關上面，開關上面所過的電流僅為 5~30毫安，船型開關只需要把防水做好即可。

　　從美觀、可靠性各方面推薦使用 4號方案!

　　二、公母插頭

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

　　由于兩組公母插頭均使用在主回路中：光伏板的公母插頭，會長時間通過比較大的充電電流，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，氧化后也會導致路燈閃爍，路燈不亮等故障。

　　近年來因為公母插頭質(zhì)量問題導致的故障很多，一旦發(fā)生問題，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連接光伏板和 LED光源。(正規(guī)太陽能路燈安裝，均有防呆步驟，只要按照要求安裝，均可以排除掉接錯線問題)

　　三、多串鋰電池

　　多串電池組

　　18650鋰電池電芯在應用于太陽能路燈行業(yè)前好多年就被應用于動力汽車行業(yè)，動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，每一串鋰電池均得到很好的保護與均衡。太陽能路燈行業(yè)上使用的是多串保護板方式，幾乎沒有提供充電均衡功能(或者可以說，能提供有效充電均衡功能的保護板比較貴，幾乎看不到應用在太陽能路燈行業(yè))。最終鋰電池在使用幾個月到 1、2、3年后，有部分電池出現(xiàn)無法放電的故障，返回檢測結果為，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法充電(保護板充電保護)，另一串欠壓的電芯組使得晚上無法放電(保護板欠壓保護)。

　　導致該問題的原因：

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

　　2、鋰電池電芯的容量差異(可以由分容設備篩選出來并且充滿電，由于耗時費力，較少比例的廠家做分容測試，較難避免);

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

　　4、使用過程中，某串某些電芯損壞(電化學特性不同程度丟失)導致電池組不均衡。因為業(yè)內(nèi)一般只解決區(qū)分阻值，且保護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)，時間長了，有可能出現(xiàn)鋰電池組電壓不均衡，導致電池無法有效地充放電，出現(xiàn)該情況的鋰電池即使返廠對欠壓的一串電芯局部充電，再拿到現(xiàn)場使用，由于其內(nèi)部結構特性沒有改變，過一段時間仍然會繼續(xù)出現(xiàn)電壓不均衡導致的電池故障。

　　解決辦法：

　　盡可能使用較小串數(shù)的鋰電池，最好是單串鋰電池。如果是單串鋰電池，無論電池組內(nèi)多少個電芯損壞(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

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

　　五、保護板和控制器

　　對鋰電池組來說至關重要，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導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，因為漏液或者加工原因(絕緣沒做好，或者電池進水)導致的電芯正負極短路，因為太陽能路燈均有電芯并聯(lián)，因此一旦某一節(jié)電芯短路，會導致并聯(lián)的其它電芯直接對該短路電芯大電流放電，短時間釋放巨大熱量，導致電池組爆燃。

　　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候，保護板和控制器均無法保護鋰電池。但某些不明來源的二手動力鋰電電芯漏液短路風險是不可評估的。

　　解決辦法：

　　短路——排除加工問題(正負極絕緣)以及電池漏水問題，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)廠家需從電芯采購環(huán)節(jié)中加強質(zhì)量控制;電化特性丟失——在使用一段時間后，該故障不可避免，因此盡量使用串數(shù)比較少的電池組，如果光源較小(實際亮燈不大于 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的影響。

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