蓄电池容量及其影响因素

蓄电池容量是指在规定的放电条件（放电温度、放电电流和终止电压）下，蓄电池能够输出的电量，用C表示。当恒流放电时，蓄电池容量等于放电电流与放电时间之积，即

式中：C——蓄电池容量（A·h）；

If——放电电流（A）；

tf——放电时间（h）。

【特别提示】

容量是反映蓄电池对外供电能力、衡量蓄电池质量优劣以及选用蓄电池的重要指标。容量越大，可提供的电能越多，供电能力也就越大；反之，容量越小，则供电能力就越小。

蓄电池容量与电解液温度、放电电流、放电终止电压和放电时间有关。所以，蓄电池出厂时规定的20 h率额定容量Cn和额定储备容量Cr，n都是在规定的电解液温度［恒温（25±2）℃］、规定的放电电流（20 h率放电电流In，数值为；额定储备容量放电电流Ir＝25 A）和规定的终止电压［（10.50±0.05）V］下测得的容量。

1.20 h率容量Ce

20 h率是20 h放电率的简称。放电率即放电速率，放电电流越大，则放电速率越快，连续放电至终止电压的时间就越短；反之，放电电流越小，连续放电至终止电压的时间就越长。

20 h率容量是指：蓄电池完全充电后，在恒温（25±2）℃的条件下，以20 h率放电电流In连续放电至电压降到（10.50±0.05）V时输出的容量。

国家标准GB／T 5008.1—2013《起动用铅酸蓄电池第1部分：技术条件和试验方法》规定，20 h率容量试验是在蓄电池完全充电结束后1～5 h内，将其放置在（25±2）℃的恒温水浴槽中（其端子高出水面15～25 mm，如有多只蓄电池，则蓄电池及其槽壁之间的距离应不小于25 mm），以20 h率放电电流In（A）放电，放电期间电流值的变化应不大于±2%，放电过程中每隔2 h记录一次蓄电池电压，每隔4 h记录一次电池温度。当电压降到10.80V时，每隔5 min记录一次蓄电池电压，当电压降到（10.50±0.05）V时，停止放电并记录放电时间和温度，然后按下式换算到标准温度25℃时的实际容量：

式中：Ce25℃——25℃时的实际容量（A·h）；

t——放电时间（h）；

T——最终温度（℃）；

λ——温度修正系数（℃－1），λ＝0.01。

2.20 h率额定容量Cn

20 h率额定容量Cn是在规定的试验条件下测得的，并由制造商宣称的蓄电池的容量值。国家标准GB／T 5008.1—2013规定，20 h率实际容量Ce25℃应在第三次或之前的20 h率容量试验时，达到20 h率额定容量Cn。

【应用案例】

额定容量是检验蓄电池质量的重要指标。新蓄电池必须达到该指标，否则就为不合格产品。例如，在电解液温度为（25±2）℃的条件下，对新产6－QA－105型蓄电池以In（＝5.25 A）电流连续放电至端电压降到（10.5±0.05）V时，若放电时间大于或等于20 h，则其容量为C＝In tf≥105 A·h，达到或超过了额定容量105 A·h，因此该蓄电池为合格产品；若放电时间小于20 h，则其容量为C＝In tf＜105 A·h，低于额定容量105 A·h，因此为不合格产品。

3.储备容量Cr，e

国际蓄电池协会和美国汽车工程师协会（SAE）规定蓄电池容量用储备容量表示。储备容量是指：蓄电池完全充电后，在恒温（25±2）℃的条件下，以25 A电流连续放电至电压降到（10.50±0.05）V时输出的容量。

国家标准GB 5008.1—2013《起动用铅酸蓄电池第1部分：技术条件和试验方法》对储备容量的试验方法已有明确规定，即储备容量试验是在蓄电池完全充电结束后1～5 h内，将其放置在（25±2）℃的恒温水浴槽中（其端子高出水面15～25 mm，如有多只蓄电池，则蓄电池及其槽壁之间的距离应不小于25 mm），以Ir（＝25 A）电流放电，放电期间电流值的变化应不大于±1%，放电过程中每隔10 min记录一次蓄电池电压，当电压降到11V时，每隔1 min记录一次蓄电池电压，当电压降到（10.50±0.05）V时，停止放电并记录放电时间和温度，然后按下式换算到标准温度25℃时的实际储备容量：

式中：Cr，e25℃——25℃实际储备容量（min）；

Cr，eT——最终温度实际储备容量（min）；

T——最终温度（℃）；

λ1——温度修正系数（℃－1），λ1＝0.009。

4.额定储备容量Cr，n

额定储备容量Cr，n也是在规定的试验条件下测得的，并由制造商宣称的蓄电池的容量值。国家标准GB／T 5008.1—2013规定，实际储备容量Cr，e25℃应在第三次或之前的储备容量试验时达到额定储备容量Cr，n。

【特别提示】

储备容量表达了在汽车充电系统失效的情况下，蓄电池能为照明、仪表和点火系统等用电设备提供25 A恒定电流的能力。(www.xing528.com)

5.20 h率额定容量与额定储备容量的关系

按国家标准规定的试验条件下测得的20 h率额定容量与额定储备容量之间可以进行换算。额定储备容量与20 h率额定容量的换算公式为

式中：α——1.182 8（富液式蓄电池）或α——1.120 1（阀控式蓄电池）；

β——0.773 2（富液式蓄电池）或β——1.133 9（阀控式蓄电池）。

20 h率额定容量与额定储备容量的换算公式为

式中：γ——0.845 5（富液式蓄电池）或γ——0.892 8（阀控式蓄电池）；

δ——1.242 9（富液式蓄电池）或δ——0.893 9（阀控式蓄电池）。

6.影响容量的使用因素

蓄电池容量并不是一个固定不变的常量，而是与很多因素有关的量，这些因素归纳起来可分为两类：一类是与生产工艺及产品结构有关的因素，如活性物质的数量、极板的厚薄、活性物质的孔率等；另一类是使用因素，如放电电流、电解液温度和电解液密度等。

图2-11　蓄电池容量与放电电流的关系（6-Q-75型蓄电池）

1）放电电流

放电电流大，极板表面活性物质的孔隙很快就被生成的硫酸铅堵塞（硫酸铅的摩尔体积为二氧化铅的1.86倍，为海绵状铅的2.68倍），使极板内层的活性物质不能参加化学反应，活性物质的利用率降低，因此蓄电池容量减小。

当电解液温度为30℃时，试验测得6－Q－75型蓄电池容量与放电电流的关系如图2－11所示。可见，放电电流越大，则蓄电池容量越小。

放电电流越大，则电压下降越快，容易出现放电“终了”现象，试验测得不同放电电流时6－Q－135型蓄电池的放电特性如图2－12所示，如果继续放电，则将导致过度放电而影响蓄电池的使用寿命。

图2-12　不同放电电流时蓄电池的放电特性（6-Q-135型蓄电池）

【特别提示】

在起动发动机时，蓄电池放电电流很大（汽油发动机汽车一般为200～600 A；柴油发动机汽车一般为800 A以上）。因此，必须严格控制起动时间，每次起动时间不得超过5 s，再次起动应间隔15 s以上。

2）电解液温度

温度降低，则蓄电池容量减小，这是由于温度降低时，电解液的黏度增大，电解液渗入极板内部困难，使离子扩散速度和化学反应速度降低；同时电解液电阻增大，使蓄电池内阻增加，电动势消耗在内阻上的压降增大，蓄电池端电压降低，允许放电时间缩短，因此蓄电池容量减小。

在电解液温度分别为＋30℃和－18℃的情况下，6－Q－75型蓄电池以225 A电流放电时的端电压与放电时间的关系如图2－13所示。6－Q－75型蓄电池以225 A电流放电时，在不同温度条件下的输出容量如图2－14所示。可见，温度越高，则输出容量越大。

图2-13　温度对放电特性的影响（6-Q-75型蓄电池）

图2-14　温度对输出容量的影响（6-Q-75型蓄电池）

【特别提示】

温度对蓄电池输出容量的影响给我国北方寒冷地区冬季汽车运行带来了一定困难，因此，冬季需要加强蓄电池的保温工作。

3）电解液密度

适当增大电解液密度，可以提高电解液的渗透速度和蓄电池电动势，也能减小内阻，使蓄电池输出容量增大。但是，当电解液密度超过一定值时，电解液黏度增大，使浸透速度降低，内阻和极板硫化增加，蓄电池输出容量又会减小。

【知识链接】

试验证明，当电解液密度为1.23 g／cm3时，蓄电池输出容量最大。综合考虑电解液密度对蓄电池性能的影响，车用起动型蓄电池一般使用充足电时密度为1.26～1.30 g／cm3的电解液。