鉛酸蓄電池的主要性能指標(biāo)

（1）安全性能

安全性能指標(biāo)不合格的蓄電池是不可接受的，其中影響最大的是爆炸和漏液。爆炸和漏液的發(fā)生主要與蓄電池的內(nèi)壓、結(jié)構(gòu)、工藝設(shè)計(jì)（比如安全閥失效）及應(yīng)當(dāng)禁止的不正確操作有關(guān)。

（2）額定容量

為了蓄電池的容量，定義了蓄電池的額定容量。額定容量是蓄電池制造的時(shí)候，規(guī)定蓄電池在一定的放電條件下應(yīng)該放出的最低限度的電量，其單位為Ah。使用條件不同，蓄電池能夠放出的容量也不同。規(guī)定的蓄電池放電條件為：

①蓄電池放電電流。一般所說的就是放電率，針對蓄電池放電電流的大小分別有時(shí)間率和電流率。放電時(shí)間率是指在一定的放電條件下放電到終止電壓的時(shí)間長短。依據(jù)IEC標(biāo)準(zhǔn)，放電率分別為20小時(shí)率、10小時(shí)率、5小時(shí)率、3小時(shí)率、2小時(shí)率、1小時(shí)率、0.5小時(shí)率等。蓄電池的額定容量用C來表示，以不同的放電率得到的蓄電池的容量會不同。②放電終止電壓。放電電流不同，終止放電電壓也不相同。隨著放電的進(jìn)行，蓄電池的端電壓會逐步下降。在25℃條件下放電到能夠再次反復(fù)充電使用的最低電壓稱為放電終止電壓。放電率不同，放電終止電壓也不相同。一般為10小時(shí)率放電的終止電壓多數(shù)為1.8/

單格，以2小時(shí)率方電的終止電壓一般為1.75V/單格。低于這個(gè)電壓時(shí)，雖然可以放出稍微多一點(diǎn)的電量，但是容易形成再次充電的容量下降，所以除非特殊情況，不要放電到終止電壓。

③放電溫度。需電池在低溫時(shí)的放電容量小，高溫時(shí)的容量大，為了統(tǒng)一放電容量就規(guī)定了放電溫度。

④蓄電池的實(shí)際容量。蓄電池的實(shí)際容量反應(yīng)蓄電池實(shí)際存儲電量的多少，單位用安時(shí)表示（Ah）表示。同樣安時(shí)數(shù)越大，則蓄電池的容量就越大，電動自行車的續(xù)行里程就越遠(yuǎn)。在使用過程中，蓄電池的實(shí)際容量會逐步衰減。國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定新出廠的蓄電池的實(shí)際容量大于額定容量者為合格蓄電池。如現(xiàn)在市場上電動自行車的蓄電池，以恒定電流5A放電要超過2h，相當(dāng)于電動自行車在平坦的路上連續(xù)行駛2h以上。

影響蓄電池容量的因素有極板的構(gòu)造、充放電電流的大小、電解液的溫度及密度等，其中以充放電電流和溫度的影響最大。如充放電流過大，將使極板上的活性物質(zhì)變化處于表面，容量則降低很多。蓄電池的放電電流不同，所能夠放出的容量也不相同，放電電流越大，能夠放出的電量越小。例如電動自行車常用的電流為5A，使用標(biāo)稱10Ah的蓄電池就是2小時(shí)率放電，如果采用10小時(shí)率放電，可以達(dá)到12Ah。這樣，該蓄電池如果按照2小時(shí)率標(biāo)稱應(yīng)該是10Ah，如果按照10小時(shí)率標(biāo)稱就是12Ah.所以評價(jià)蓄電池的容量不僅僅要看蓄電池的標(biāo)稱容量，還要看蓄電池的放電率。電動自行車蓄電池往往標(biāo)稱為10Ah，同一個(gè)蓄電池也可以標(biāo)12Ah和14Ah。再比如，14Ah的許電車也可以標(biāo)為17Ah。還有一些蓄電池標(biāo)為20Ah，蓄電池容量標(biāo)稱值大了，但是其容量沒有明顯的變化。

（3）內(nèi)組

蓄電池的內(nèi)阻是指電流流過蓄電池內(nèi)部時(shí)所受的阻力，鉛酸蓄電池的內(nèi)阻很小，需要用專門的儀器才可以測得到比較準(zhǔn)確的結(jié)果。一般所指的蓄電池內(nèi)阻是充電態(tài)內(nèi)阻，即蓄電池充滿電時(shí)的內(nèi)阻。與之對應(yīng)的是放電態(tài)內(nèi)阻，并且不太穩(wěn)定。蓄電池的內(nèi)阻越大，蓄電池自身消耗掉的能量越多，其使用效率越低。內(nèi)阻很大的蓄電池在充電時(shí)發(fā)熱很厲害，使蓄電池的溫度急劇上升，對蓄電池和充電器的影響都很大。隨著蓄電池使用次數(shù)的增多，由于電解液的消耗及蓄電池內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)活性的降低，蓄電池的內(nèi)阻會有不同程度的增大，質(zhì)量越差的蓄電池增大的越快。

蓄電池內(nèi)部阻抗會因放電量增加而增大，尤其是在放電終止時(shí)阻抗最大，主要因?yàn)榉烹姷倪M(jìn)行使得極板內(nèi)產(chǎn)生不良導(dǎo)體硫酸鉛以及電解液比重下降，故放電后務(wù)必馬上充電。若任其持續(xù)放電，則硫酸鉛形成安定的白色結(jié)晶（即硫化現(xiàn)象）后，即使充電，極板的活性物質(zhì)亦無法恢復(fù)原狀，從而將縮短蓄電池的使用壽命。

溫度的下降將導(dǎo)致電解液流動性變差，極板收縮，化學(xué)變化遲緩，蓄電池內(nèi)阻增加。從30℃開始，若溫度下降1℃，容量將下降1%左右，其內(nèi)阻也有所增大。所以在嚴(yán)寒地區(qū)，氣溫在-20℃以下時(shí)容量已下降至60%，內(nèi)阻增大，常感到蓄電池電力不足。在嚴(yán)寒地區(qū)易出現(xiàn)過量放電，而在溫帶地區(qū)則經(jīng)常出現(xiàn)過量充電的問題。所以要使用好蓄電池，必須根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍夂驐l件，針對實(shí)際情況，掌握其使用規(guī)律。蓄電池的充電必須根據(jù)不同情況選擇適當(dāng)?shù)姆椒ú⒄_的使用充電設(shè)備，這樣才能提高蓄電池的容量，延長蓄電池的使用壽命。鉛酸蓄電池的內(nèi)阻與鎳氫蓄電池及鋰離子蓄電池相比較小，即蓄電池容量下降2/3后，仍能提供較大的電流，而電源電壓基本穩(wěn)定，波動較小。而鎳氫蓄電池及鋰離子蓄電池就不同了。以36V/9Ah鋰離子蓄電池為例，當(dāng)容量下降到原來的1/3后，電流輸出為12A時(shí)，電壓就會有4~5V的波動，即有電流輸出時(shí)為31V，無電流輸出時(shí)接近35V。這樣在電動自行車應(yīng)用中，騎行時(shí)會出現(xiàn)運(yùn)行不平穩(wěn)，時(shí)而有輸出時(shí)而無輸出的現(xiàn)象。

（4）循環(huán)壽命

循環(huán)壽命是指蓄電池可經(jīng)歷的重復(fù)充放電次數(shù)。蓄電池的壽命和容量成反比關(guān)系，循環(huán)壽命還與充放電條件密切相關(guān)，一般充電電流越大（充電速度越快），循環(huán)壽命越短。壽命是表示蓄電池容量衰減速度的一項(xiàng)指標(biāo)，隨著使用的深入，蓄電池容量的衰減是不可避免的，當(dāng)容量衰減到某規(guī)定值時(shí)，可以判定壽命終結(jié)。按照新制定的電動自行車蓄電池標(biāo)準(zhǔn)，一定容量70%充放電循環(huán)次數(shù)來表示蓄電池的壽命，合格底線為350次。因此，對于日常交通距離小于30km的用戶而言，若電機(jī)、控制器、充電器等都是良好的，使用方法正確，一組較好的蓄電池的最短服役時(shí)間達(dá)到一年以上應(yīng)該是可以保證的。

容量和壽命是衡量蓄電池性能的主要指標(biāo)，容量一般以Ah為單位，表明蓄電池儲備能量的能力。例如一個(gè)標(biāo)稱容量為12Ah的蓄電池，則必須達(dá)到以6A放電，放至終止電壓3105V（36V）的時(shí)間應(yīng)不小于2h的水平。將這種蓄電池用于電動自行車，載重75kg，在平坦路面上騎行，工作電流約為4A，放電時(shí)間應(yīng)大于3h，時(shí)速為20km，那么它的理論續(xù)行里程將達(dá)到50km。若考慮途中剎車、啟動等因素，采用這種蓄電池的電動自行車的續(xù)行里程可達(dá)到40~50km。

一般來說，放電電流越大，蓄電池的壽命越短；放電深度越深，蓄電池的壽命也越短。

鉛酸蓄電池可以應(yīng)付短時(shí)間的大電流放電，這時(shí)候放電深度不深。小電流放電時(shí)，即便放電深度稍微深一些，對蓄電池的壽命影響也不大。蓄電池最怕連續(xù)大電流深度放電。

影響鉛酸蓄電池壽命的因素有極板的內(nèi)在因素，諸如活性物質(zhì)的組成、晶型、孔隙率、極板尺寸、板柵材料和結(jié)構(gòu)等；也取決于一系列外在因素，如放電電流密度、電解液濃度和溫度、放電深度、維護(hù)狀況和儲存時(shí)間等。

①放電深度。放電深度即使用過程中放電到何程度時(shí)開始停止，100%深度指放出全部容量。鉛酸蓄電池的壽命受放電深度的影響很大。設(shè)計(jì)造型時(shí)重點(diǎn)要考慮的深循環(huán)使用，則鉛酸蓄電池會很快失效。

因?yàn)檎龢O活性物質(zhì)二氧化鉛本身互相結(jié)合就不牢，放電時(shí)生成硫酸鉛，充電時(shí)又恢復(fù)為二氧化鉛，硫酸鉛的摩爾體積比氧化鉛大，則放電時(shí)活性物質(zhì)體積膨脹。1mo1氧化鉛轉(zhuǎn)化為1mo1硫酸鉛時(shí)，體積增加95%。這樣反復(fù)收縮和膨脹，就會使二氧化鉛粒子之間的相互結(jié)合逐漸松弛，易于脫落。若1mo1二氧化鉛的活性物質(zhì)只有2220%放電，則收縮、膨脹的過程就大大降低，結(jié)合力破壞變緩，因此，放電深度越深，其循環(huán)壽命越短。

②過充電程度。過充電時(shí)有大量氣體析出，這時(shí)正極板活性物質(zhì)遭受氣體的沖擊，這種沖擊會促進(jìn)活性物質(zhì)脫落。此外，正極柵合金也遭受嚴(yán)重的陽極氧化而腐蝕，所以蓄電池過充電時(shí)會使蓄電池的使用壽命縮短。

③溫度的影響。鉛酸蓄電池的壽命隨溫度升高而延長。在10℃~35℃之間，溫度每升高1℃，增加5~6個(gè)循環(huán)；在35℃~45℃之間，溫度每升高1℃，可延長壽命25個(gè)循環(huán)以上；溫度高于50℃，則因負(fù)極硫化容量損失而縮短了壽命。

蓄電池的壽命在一定溫度范圍內(nèi)隨溫度升高而延長，這是因?yàn)槿萘侩S溫度升高而增大。

如果放電容量不變，則在溫度升高時(shí)其放電深度降低，而使壽命延長。

④硫酸濃度的影響。硫酸濃度的增大，雖對正極板容量有利，但蓄電池的自放電增加板柵的腐蝕加速，也促使二氧化鉛松散脫落。隨著蓄電池中硫酸濃度的增大，循環(huán)壽命將縮短。

⑤放電電流密度的影響。隨著放電電流密度的增大蓄電池的壽命將縮短，因?yàn)樵诖箅娏髅芏群透吡蛩釢舛葪l件下，正極二氧化鉛易松散脫落。

（5）荷電保持能力

蓄電池荷電保持能力是指在開路狀態(tài)下，蓄電池儲存的電量在一定環(huán)境條件下的保持能力。自放電主要是由蓄電池材料、制作工藝、儲存條件等多反面的因素決定的。通常溫度越高，自放電率越大。蓄電池有一定程度的自放電屬于正常現(xiàn)象。經(jīng)充電的蓄電池在存放過程中，其容量會因內(nèi)部的自行放電而逐漸減小，其原因是被充電的陰極活性物質(zhì)和硫酸起了反應(yīng)，生產(chǎn)氫氣而失電。一般在溫度越高和比重越大時(shí)，自放電量也越大。在正常情況下，蓄電池每存放一天，容量減小2%左右，超過此值則屬不正常。造成蓄電池自行放電的主要原因是電解液不純凈或單體蓄電池內(nèi)電解液中硫酸的濃度不均勻，特別是電解液中的硫酸下沉，出現(xiàn)上下濃度差時(shí)，就會使極板產(chǎn)生電位差而引起自行放電。

（6）高放電性能

高率放電性能即大電流放電能力，主要和蓄電池的材料及制作工藝有關(guān)。蓄電池電解液的比重幾乎與放電量成正比例。因此，根據(jù)蓄電池完全放電時(shí)的比重及10%放電時(shí)的比重，即可推算出蓄電池的放電量。測定鉛酸蓄電池電解液比重是得知放電量的最佳方式。測量電解液比重時(shí)，須使用吸收式比重計(jì)將電解液緩緩吸入外筒，從浮標(biāo)的刻度即可測知比重。鉛酸蓄電池的電解液比重會隨溫度變化而變化，電解液比重以20℃時(shí)的比重為標(biāo)準(zhǔn)，因此比重計(jì)上的讀數(shù)必須換算為20℃時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)比重。比溫度變化1℃時(shí)，則比重變化0.0007，因此，在測量比重的同時(shí)必須測量溫度，測溫時(shí)應(yīng)使用棒狀酒精溫度計(jì)。若在溫度t時(shí)所測的比重為st，則可以下式換算標(biāo)準(zhǔn)溫度（20℃）時(shí)的比重s20。

S20=St+0.0007（-20）式中：S20為換算到20℃時(shí)的比重；St為溫度t時(shí)所測的比重；t為電解液的實(shí)際溫度。例如：20℃時(shí)比重為1.280，在10℃時(shí)變?yōu)?.287，30℃時(shí)變成1.273。

（7）蓄電池的額定電壓

國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的蓄電池電壓值為額定電壓，用V表示。鉛酸蓄電池每格電壓值為2V，蓄電池電壓是把3格隔槽（約2.1V）串聯(lián)在一起而構(gòu)成6.3V（標(biāo)稱為6V的蓄電池），串聯(lián)6格就為12.6V（標(biāo)稱為12V的蓄電池）。該電壓值是在完全充電的狀態(tài)下且端子間沒構(gòu)成電路時(shí)的電壓（開路電壓）。蓄電池的電動勢和硫酸濃度成正比，并受溫度影響。放電時(shí)的電壓與放電電流和蓄電池內(nèi)阻有關(guān)，放電電流越大，電壓下降的越多。放電到oV后，即使再充電也不能恢復(fù)原來的性能。所以，依放電電流的多少規(guī)定了相應(yīng)的停止放電電壓，以避免放電至低于該電壓。另外，按規(guī)定放電到停止電壓后擱置一段時(shí)間，其開路電壓便恢復(fù)到和硫酸濃度相應(yīng)的電壓。

市場上的電動自行車蓄電池單體電壓只有6V或12v，而大部分電動自行車用的蓄電池為36V，則需由6只6V蓄電池3只12V蓄電池串聯(lián)形成蓄電池組。蓄電池組工作電壓是指蓄電池組實(shí)際輸出電能時(shí)的電壓值，36V蓄電池組的工作電壓一般在41~31.5V之間，電壓低于31.5v時(shí)稱為過放電或欠壓，容易損壞蓄電池組，影響蓄電池的使用壽命。

（8）電解液

電解液是由高純度硫酸和純水組成的無色透明的稀硫酸，它和陰、陽極板起化學(xué)作用，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，同時(shí)在蓄電池內(nèi)部起導(dǎo)電作用。電解液的比重在標(biāo)準(zhǔn)溫度20℃下定位1.28。