蓄电池（直流电源设备）
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更新时间：2023-07-26
小编整理：
蓄电池是一种能够将化学能转换为电能的设备，它通常被用作直流电源设备。它能够通过充电的方式将电能储存为化学能，并在需要时再次将化学能转换为电能。蓄电池通常被称为二次电池或铅酸蓄电瓶，是一种贮存化学能量并在必要时放出电能的评价。蓄电池
直流电源设备
基本信息
| 中文名 | 蓄电池 |
| 外文名 | battery |
| 别名 | 铅酸蓄电瓶 |
| 拼音 | xù diàn chí |
内容简介
蓄电池(Storage Battery)是将化学能直接转化成电能的一种装置，是按可再充电设计的电池，通过可逆的化学反应实现再充电，通常是指铅酸蓄电池，它是电池中的一种，属于二次电池。它的工作原理：充电时利用外部的电能使内部活性物质再生，把电能储存为化学能，需要放电时再次把化学能转换为电能输出，比如生活中常用的手机电池等。
原理和构成
化学原理
方程式如下：
总反应：
放电时：
正
总 
充电时 电解池
阴极 
阳极
注（充电时阴极为放电时负极）
物理构成
构成铅蓄电池之主要成份如下：
阴极板（海绵状铅.Pb） ---> 活性物质
隔离板 (AGM)
安全阀
正负极柱，正负极柱等
物理量联系
电量与电压关系
电压 (v) | 剩余电量 |
12.7 | 100% |
12.5 | 90% |
12.4 | 80% |
12.3 | 70% |
12.2 | 60% |
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内阻与容量关系
蓄电池内阻与容量之间的关系其中有两种含义：
电池内阻跟额定容量的关系，以及同一型号电池的内阻跟荷电态SOC的关系。十多年前人们曾经试图利用阀控密封铅酸蓄电池内阻（或电导）的变化去在线检测电池的容量和预测电池寿命，但却未能如愿；人们对动力电池的大电流放电能力提出了越来越高的要求，这就要求尽可能降低电池内阻。因而本文将进一步探索和阐明一些常用蓄电池内阻与容量之间的内在关系。
阀控密封
蓄电池的内阻跟荷电态的关系
蓄电池的荷电态SOC指的是电池可以放出的容量跟其额定容量的比。这一数据对邮电通信电源系统和正在使用的动力电池组十分重要。
发展历程
大事记
1905年，第一个蓄电池用于汽车（首先只为照明用）；
1914年，第一次将启动型蓄电池用于汽车；
1922年，第一个BOSCH摩托车用蓄电池出现在摩托车上；
1927年以后，Bosch公司开发出汽车用蓄电池。
发展史
许多科学家和发明家在蓄电池的发展中做出贡献，如Luigi Galvani(约在1789年）、John Ritter(约在1800年）、Alessandro Ritter(约在1800）、Gaston Plante（约在1859年）和Camille Faure， 他们把开发被认为是错误的电池的蓄电池引上正确的道路。
蓄电池的能量密度已经增加了几倍；
广泛采用塑料（早期隔板和蓄电池外壳为木材）；
绝对免维护蓄电池成为今天启动型蓄电池的标准蓄电池；
寿命，除个别例外，已接近？汽车的整体寿命。
蓄电池是世界上广泛使用的一种化学“电源”，具有电压平稳、安全可靠、价格低廉、适用范围广、原材料丰富和回收再生利用率高等优点，是世界上各类电池中产量最大、用途最广的一种电池。
科技的发展、人类生活质量的提高，石油资源面临危机、地球生态环境日益恶化，形成了新型二次电池及相关材料领域的科技和产业快速发展的双重社会背景。市场的迫切需求，使新型二次电池应运而生。其中，高能镍镉电池、镍金属氢化物电池、镍锌电池、免维护铅酸电池、铅布电池、锂离子电池、锂聚合物电池等新型二次电池备受青睐，在中国得到广泛应用，形成产业并迅猛发展。
常用术语
分类
铅酸蓄电池
普通蓄电池：普通蓄电池的极板是由铅和铅的氧化物构成，电
解液是硫酸的水溶液。它的主要优点是电压稳定、价格便宜；缺点是比能低 ( 即每公斤蓄电池存储的电能 ) 、使用寿命短和日常维护频繁。
免维护蓄电池：免维护蓄电池由于自身结构上的优势，电解液的消耗量非常小，在使用寿命内基本不需要补充蒸馏水。它还具有耐震、耐高温、体积小、自放电小的特点。使用寿命一般为普通蓄电池的两倍。市场上的免维护蓄电池也有两种：第一种在购买时一次性加电解液以后使用中不需要维护( 添加补充液 ) ；另一种是电池本身出厂时就已经加好电解液并封死，用户根本就不能加补充液。
用途
铅酸蓄电池产品主要有下列几种，其用途分布如下：
起动型蓄电池：主要用于汽车、摩托车、拖拉机、柴油机等起动和照明；
固定型蓄电池：主要用于通讯、发电厂、计算机系统作为保护、自动控制的备用电源；
铁路用蓄电池：主要用于铁路内燃机车、电力机车、客车起动、照明之动力；
储能用蓄电池：主要用于风力、太阳能等发电用电能储存。
UPS蓄电池
UPS 称为不间断电源，是因为停电的时候，它能快速转换到"逆变"状态，从而不会让在使用中的电脑因为突然停电未来得及存储而失去重要文件。 不是用来当备用电源用的，如果你只是想在停电的时候可以用电，光买逆变器就够了。 一般家用UPS里用的大多是，免维护型铅酸蓄电池。
UPS蓄电池好坏判别方法
蓄电池的好坏判断有专用的蓄电池测量仪,但是一般的用户很少有这种仪器,都只有一只万用表。下面几点维修中判断蓄电池好坏的几点总结,以供参考. 1、从外观判断：观察外观有无变形、凸出、漏液、破裂炸开、烧焦、螺丝连接处有无氧化物渗出等。 2、 带载测量：若外观无异常，UPS工作于电池模式下，带一定量的负载，若放电时间明显短于正常放电时间，充电8小时以后，乃不能恢复正常的备用时间，判定电池老化。 3、 用万用表测量： A 、电池放电模式下测量：测量电池组中各个电池端电压，若其中一个或多个电池端电压显明高于或低于标称电压（标称电压12V/节），判断电池老化。 B 、 市电模式下测量：电池组中各个电池端的充电电压，若其中一个或多个电池的充电电压显明高于或低于其他电压，判定电池老化。 C、 测电池组的总电压：电池组总电压明显低于标称值（以C1K电池组标称值是36V为例），充电8小时后乃不能恢复到正常值，即使恢复到正常值，放电时间达不到正常放电时间，判定电池老化。 D、电池开机测量：UPS不开机，也不要接市电，先用万用表测量电池组总电压，以C1K为例，此时电压可能在36V-40V之间，属于正常值，表笔不要离开，一直盯住万用表的指示，然后接开机键，若此时电池总电压马上降至30V以下乃至十几伏，UPS马上自动关机，关机后电压立即恢复到原有值。判定电池老化。
磷酸铁锂蓄电池
磷酸铁锂电池是锂离子电池家族中最安全的高比能量电池。磷酸铁锂电池的放电电压非常平稳，一般为3.2 V，放电后期（主要指剩余的10%容量）电压变化较快，截止电压一般为2.5 V。环境温度特别是低温会对磷酸铁锂电池的放电容量产生影响：
的放电容量是常温容量的45%，
是常温的65%，
是常温的80%，
是常温的90%，
的放电容量变化非常小。磷酸铁锂电池的低温性能优于铅酸蓄电池。
安装注意事项
虽然磷酸铁锂蓄电池在出厂时正负极板都进行了充放电活化，但如果磷酸铁锂蓄电池的安装日期距出厂日期时间较远，经过长期的自放电容量必然会有损失。另外，磷酸铁锂蓄电池在出厂时荷电量一般为60%，安装初始时应该对电池组进行补充电。由于单体电池自放电的差异，可能会出现各电池端电压不均衡的现象。磷酸铁锂电池组安装前必须测量开路电压，开路电压差不能大于50 mV，需做好电池测试并记录。用假负载可以对电池组按0.1C10和0.2C5进行容量试验，此试验不需接入电池管理系统（Battery Management System，BMS），只需将电池组串联起来，但是放电过程中必须严格检测电池单体电压，每小时对电池的总电压、放电电流、电池单体电压进行测量并记录。电池在放电后期每10 min检测放电电池单体电压低的电池，若有一只电池端电压到2.5 V马上停止放电，计算出实际电池放出的容量与蓄电池额定容量是否一致，若基本一致则证明电池放电试验合格，再对电池进行充电。若放电到终止电压时，电池组放出的容量与额定容量的差别大于15%，说明电池组的出厂容量可能存在问题，应及时联系厂商处理。
传统蓄电池的工作原理及缺陷：2013年以内燃机为动力的设备主要采用传统蓄电池作为启动电源，由于传统蓄电池受使用寿命、存放时间、环境温度等因素的限制，会导致储量降低或内阻过大而失效，从而无法实施启动。同时，由于这些因素难以预测和控制，内燃机无法启动的情况随时可能发生而令人束手无策，特别是当用于消防、救灾、军事、通讯等用途的装备或体积庞大的工程机械遇到这种情况时，可能会造成极为严重的后果。
传统蓄电池环境温度每降低
内阻约增大15%，蓄电池的内阻超过正常值25%，该容量已降低到其标称容量的80%左右，如果蓄电池内阻超过正常值的50%，该蓄电池容量已降低到其标称容量的80%以下。若有新型的蓄电池与传统蓄电池设计为并联配置的话，就可以瞬时释放大电流，从而解决因低温启动设备困难问题，同时大大延长传统蓄电池的使用寿命。
充电
出现下列情况之一时应进行充电：电解液比重降至1.2以下；冬季放电超过25%；夏季放电超过50%；灯光暗淡；启动无力。
有的车主认为，快速充电可以节省时间，只需要3-5个小时。其实不然，快速充电只是迅速把电池表面激活，而实际上电池内部是没有 完全充满电的。
除了快速充电之外，还有一种为慢充电，充电时间为10-15个小时，那些深亏电池就必须进行慢充电，否则充电时间不够，充电量不足 ，会直接影响到汽车的行驶性能。虽说充电是个相当简单的操作，但也有一些注意事项：1、向铅酸电池充电时，要穿上保护衣。2、充电时， 蓄电池附近不能有火花，禁止抽烟。3、对一个或对多个蓄电池并联充电时，充电器电压不要超过16V。
误区
不进行初充电
蓄电池的首次充电称为初充电，初充电对蓄电池的使用寿命和电荷容量有很大的影响。若充电不足，则蓄电池电荷容量不高，使用寿命也短；若充电过量，则蓄电池电气性能虽然好，但也会缩短它的使用寿命，所以新蓄电池要小心谨慎地进行初充电。对于干荷电铅蓄电池，按使用说明书，虽然在规定的两年储存期内若需使用，只要加入规定密度的电解液搁置15min，不需要充电即可投入使用。但是，如果储存期超过两年，由于极板上有部分氧化，为了提高其电荷容量，使用前应进行补充充电，充电5h-8h后再用。
不进行补充充电
有些驾驶员常忽视对在用车蓄电池的补充充电。由于蓄电池在车上充电不彻底，易造成极板硫化；同时，在使用中充、放电的电量是不平衡的，倘若放电大于充电而使蓄电池长期处于亏电状态，蓄电池极板就会慢慢硫化。这种慢性硫化，会使蓄电池电荷容量不断降低，直到起动无力，大大缩短蓄电池的使用寿命。为使蓄电池极板上的活性物质及时得到还原，减少极板硫化，提高蓄电池电荷容量，延长其使用寿命，对在用车蓄电池应定期进行补充充电。
蓄电池过充电
蓄电池经常过量充电，即使充电电流不大，但电解液长时间“沸腾”，除了活性物质表面的细小颗粒易于脱落外，还会使栅架过分氧化，造成活性物质与栅架松散剥离。
充电时极性充反
由于蓄电池正负极板材料不同，除了活性物质外，负极板还添加了硫酸钡、腐殖酸、炭黑和松香等材料，用来防止负极板收缩和氧化。另外，每个单格蓄电池的负极板数又总是比正极板数多一片，而且负极板比正极板略薄。当进行蓄电池的初充电或补充充电时，若不注意极性，会使蓄电池充反，使正、负极几乎都变成粗晶粒的
，造成蓄电池电荷容量不足，不能正常工作，甚至导致蓄电池报废。因此，充电时一定要注意极性，切不可极性充反
正确充电方法
当今汽车上的电动设备越来越多，车主在使用这些电动设备时，尽量不要让蓄电池超负荷工作。蓄电池的超负荷工作会减少蓄电池的寿命。掌握正确的蓄电池充电方法很重要。
首先将电池正极接电源正极，电池负极接电源负极。
然后初充电分两个阶段进行：首先用初充电电流充到电解液放出气泡，单格电压升到2.3~2.4V为止。然后将电流降为
初充电电流，继续充到电解液放出剧烈的气泡，电压连续3h稳定不变为止。全部充电时间约为45~65h。
充电过程中应常测量电解液温度用电流减半、停止充电或冷却的方法，将温度控制在
，初充电完毕时，若电解液比重不合规定，应用蒸馏水或比重为1.4的电解液进行调整。调整后再充电2h，直至比重符合规定时为止。
提示：蓄电池一般二、三年更换一次。正确的蓄电池保养方法能保持蓄电池的正常的寿命，让你的电池“电力十足”。不仅让你省去了许多麻烦，更让您省了不停购买汽车蓄电池的银子。
维护保养
很多车主都认为蓄电池是一个很简单的东西，平时也不太注意作维护保养，其实在汽车的日常使用中，蓄电池也算得是最重要的部件之一，马虎不得。
蓄电池有启动电池和牵引电池之分，而启动电池又包括免维护电池和“加水”电池。就汽车而言，常用的都是启动电池，因 为它可以使汽车储能，然后瞬间释放，所以说用质量好的启动电池，汽车启动也更为迅速。品牌蓄电池更有保障。
有关蓄电池在使用及保养方面需要注意的一些问题：
1．蓄电池长久不用，它会慢慢自行放电，直至报废。因此，每隔一定时间就应启动一次汽车，给蓄电池充电。另一个办法就是将蓄电池上的两个电极拔下来，需注意的是从电极柱上拔下正、负两根电极线，要先拔下负极线，或卸下负极和汽车底盘的连接。然后再拔去带有正极标志（+）的另一端，蓄电池有一定的使用寿命，到一定的时期就要更换。在更换时同样要遵循上述次序，不过在把电极线接上去时，次序则恰恰相反，先接正极，然后再接负极。
2．当电流表指针显示蓄电量不足时，要及时充电。蓄电池的蓄电量可以在仪表板上反映出来。有时在路途中发现电量不够了，发动机又熄火启动不了，作为临时措施，可以向其他的车辆求助，用它们车辆上的蓄电池来发动车辆，将两个蓄电池的负极和负极相连，正极和正极相连。
3．电解液的密度应按照不同的地区、不同的季节按照标准进行相应的调整。
4．在亏电解液时应补充蒸馏水或专用补液。切忌用饮用纯净水代替。因为纯净水中含有多种微量元素，对蓄电池会造成不良影响。
5．在启动汽车时，不间断地使用启动机会导致蓄电池因过度放电而损坏。正确的使用办法是每次发动车的时间总长不超过5秒，再次启动间隔时间不少于15秒。在多次启动仍不着车的情况下应从电路、点火线圈或油路等其他方面找原因。
6．日常行车时应经常检查蓄电池盖上的小孔是否通气。倘若蓄电池盖小孔被堵，产生的氢气和氧气排不出去，电解液膨胀时，会把蓄电池外壳撑破，影响蓄电池寿命。
7．检查电池的正、负级有无被氧化的迹象。可以用热水时常浇电瓶的电线连接处，并用铜丝刷清理干净，并涂上黄油。
8．检查电路各部分有无老化或短路的地方。防止电池因为过度放电而提前退役。
9．蓄电池禁止亏电存放，若用完了闲置几天再充电，极板易出现硫酸盐化，容量下降。
10．定期检查：定期测量单节电池的电压，若其中有一块电池的电压低于10.5V，此时应找维修站检查或修理，以免损坏另外两块好电池。
11．电动自行车的设计载重量为75KG，避免带过重的物件，在起步和上坡时请用脚蹬助力。
12．冬季电池容量随气温的降低而下降这是正常现象，以
为标准，一般时容量为80%。
13．长期保持电池表面的清洁，存放车辆时禁止曝晒，应将车辆停放在阴凉通风干燥处。
14．电池需要长时间放置时必须先充足电，一般每一个月补充一次。
15．车辆在起步、上坡、超载、顶风时用脚踏加以助力，以免大电流放电。
16．充电时要使用专用充电器，放置在阴凉通风处、避免高温和潮湿。
18．请勿将蓄电池正负极端短路，以免发生危险。
19．禁止过放电：当仪表盘红色欠压显示灯发光时，表明电量进入饥饿区，应及时充电。
20．禁止过充电：充电时间应根据行驶里程长短有所不同，里程越长，充电时间就长，反之则短。
21．蓄电池组若发生故障，请将其送交厂家授权处或有关机构妥善处理。请不要随意丢弃以免造成环境污染。
技术参数
电动势
端电压
电路闭合后电池正负极间的电位差叫做电池的电压或端电压。
电池容量
通常电源设备的容量用kV·A或kW来表示。然而，作为电源的VRLA电池，选用安时（A·h）表示其容量则更为准确，蓄电池容量定义为∫t0tdt，理论上t可以趋于无穷，但实际上当电池放电低于终止电压后仍继续放电，这可能损坏电池，故t值有限制，电池行业中，以小时（h）表示电池的可持续放电时间，觉的有C24、C20、C10、C8、C3、C1等标称容量值。
小电池的标称容量以毫安时（mA·h）计，大电池的标称容量则以安时（A·h）、千安时（kA·h）计，电信工业常取C10、C8等标称容量值。例如，常见的Deka电池12AVR100SH为12V单体，100 A·h容量，即可持续放电10h，电流为10A,共放出安时数为
（实际测试中，为使电流值保持恒稳，当电压变化时，应调整外电路负载，以便计量）。
电动车用蓄电池的容量以下列条件表示之：
电解液比值 1．
放电电流 5小时的电流
放电终止电压 1．70V/Cell
放电中的电解液温度 
1．放电中电压下降 放电中端子电压比放电前之无负载电压（开路电压）低，理由如下：
1．
V：端子电压（V） I：放电电流（A）
E：开路电压（V） R：内部阻抗（Ω）
2．放电时，电解液比重下降，电压也降低。
3．放电时，电池内部阻抗即随之增强，完全充电时若为1倍，则当完全放电时，即会增强2～3倍。
2．蓄电池之容量表示
5HR....1.7V/cell
3HR....1.65V/cell
1HR....1.55V/cell
严禁到达上述电压时还继续放电，放电愈深，电瓶内温会升高，则活性物质劣化愈严重，进而缩短蓄电池寿命。
3．蓄电池温度与容量
当蓄电池温度降低，则其容量亦会因以下理由而显著减少。
（B）电解液之阻抗增加，电瓶电压下降，蓄电池的5HR容量会随蓄电池温度下降而减少。
因此：
1．冬季比夏季的使用时间短。
若欲延长使用时间，则在冬季或是进入冷冻库前，应先提高其温度。
4．放电量与寿命
每日反复充放电以供使用时，则电池寿命将会因放电量的深浅，而受到影响。
5．放电量与比重
蓄电池之电解液比重几乎与放电量成比例。因此，根据蓄电池完全放电时的比重及10%放电时的比重，即可推算出蓄电池的放电量。
测定铅蓄电池之电解液比重为得知放电量的最佳方式。因此，定期性的测定使用后的比重，以避免过度放电，测比重的同时，亦测电解液的温度，以 所换算出的比重，切勿使其降到80%放电量的数值以下。
6．放电状态与内部阻抗
内部阻抗会因放电量增加而加大，尤其放电终点时，阻抗最大，主因为放电的进行使得极板内产生电流的不良导体─硫酸铅及电解液比重的下降，都导致内部阻抗增强，故放电后，务必马上充电，若任其持续放电状态，则硫酸铅形成安定的白色结晶后（此即文献上所说的硫化现象），即使充电，极板的活性物质亦无法恢复原状，而将缩短电瓶的使用年限。
白色硫酸铅化
蓄电池放电，则阴、阳极板同时产生硫酸铅（），若任其持续放电，不予充电，则最后会形成安定的白色硫酸铅结晶（即使再充电，亦难再恢复原来的活性物质）此状态称为白色硫化现象。
7．放电中的温度
当电池过度放电，内部阻抗即显著增加，因此蓄电池温度也会上升。放电时的温度高，会提高充电完成时温度，因此，将放电终了时的温度控制在
以下为最理想。
理论容量
理论容量也称计算容量由电池极板所含活性物质的量决定，铅酸蓄电池的电化当量对于Pb，4价为0.517 A·h/g，2价为0.259 A·h/g，对于Pb02，4价为0.488 A·h/g，2价为0.224 A·h/g，根据电化当量与活性物质的量计算出来的容量叫做蓄电池的理论容量。
实际容量
实际容量是指蓄电池放电时所测得的容量，取决于活性物质的量及利用率，活性物质与铅板相关，但并不等同于铅重量，与利用蓄与蓄电池极板的结构形式、放电电流的大小、温度、终止电压、原材料质量及制造工艺、技术和使用方法有关，而且是变化的，当今，已知单块极板最大容量为100 A·h/2V。
额定容量
额定容量又称为标称容量，即在制造厂规定的条件下，蓄电池能放出的最低工作容量，例如，97 A·h电池标称100 A·h，有些厂家的电池则是在使用几个循环之后，实际容量达到或超出标称容量。
10.电量效率（安时效率）
输出电量与输入电量之间的比叫做电池的电量效率，也叫做安时效率。
自由放电率
由于电池的局部作用造成的电池容量的消耗，容量损失与搁置之前的容量之比，叫做蓄电池的自由放电率。
放电率
放电率表示蓄电池放电电流大小，分为时间率和电流率，放电时间率指在一定放电量上蓄电池放电至放电终止电压的时间长短，例如在
环境下如果蓄电池以电流It放电至放电终止电压的时间为t这一放电过程称为t小时率，放电It称为t小时率放电电流，IEC标准，放电时间率有20、10、5、3、1、0.5小时率及分钟率，放电电流率是为了比较额定容量不同的蓄电池电流大小而设立的，t小时率放电电流以It表示，通常以10小时率电流为标准I10表示。
放电终止电压
在环境温度下以一定的放电率放电至能再反复充电使用的最低电压称为放电终止电压，一般10小时率蓄电池单体放电终止电压为1.8V/Cell,3小时率蓄电池单体放电终止电压为1.8V/Cell，1小时率放电池单体放电终止电压为1.75V/Cell。
参考资料
[1]
汽车蓄电池分类 电瓶工作原理解析 · 腾讯网[引用日期2021-12-07]
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