第五節 蓄電池的容量及其影響因素

蓄電池容量是指在規定的放電條件（放電溫度、放電電流和終止電壓）下，蓄電池能夠輸出的電量，用C表示。當恒流放電時，蓄電池容量等于放電電流與放電時間之積，即

式中 C——蓄電池容量，A·h；

I_f——放電電流，A；

t_f——放電持續時間，h。

容量是反映蓄電池對外供電能力、衡量蓄電池質量優劣以及選用蓄電池的重要指標。容量越大，可提供的電能越多，供電能力也就越大；反之，容量越小，則供電能力就越小。

蓄電池容量與電解液溫度、放電電流、放電終止電壓和放電持續時間有關。所以，蓄電池出廠時規定的20小時率額定容量C_n和額定儲備容量C_r，n都是在規定的電解液溫度（恒溫25℃±2℃）、規定的放電電流（20小時率放電電流I_n，數值為；額定儲備容量放電電流I_r=25A）和規定的終止電壓（10.50V±0.05V）下測得的容量。

一、20小時率容量

20小時率容量是指：蓄電池完全充電后，在恒溫（25±2）℃的條件下，以20小時率放電電流I_n連續放電至電壓降到（10.50±0.05）V時輸出的容量。

國家標準GB/T 5008.1—2013《起動用鉛酸蓄電池第1部分技術條件和試驗方法》規定，20小時率容量試驗是在蓄電池完全充電結束后1～5h內，將其放置在（25±2）℃的恒溫水浴槽中（其端子高出水面15～25mm，如有多只蓄電池，則蓄電池及其槽壁之間距離應不小于25mm），以20小時率放電電流I_n（A）放電，放電期間電流值的變化應不大于±2%，放電過程中每隔2h記錄一次蓄電池電壓，每隔4h記錄一次電池溫度。當電壓降到10.80V時，每隔5min記錄一次蓄電池電壓，當電壓降到（10.50±0.05）V時，停止放電并記錄放電時間和溫度。然后按下式換算到基準溫度25℃時的實際容量

式中 C_e25℃——25℃實際容量，A·h；

t——放電時間，h；

T——最終溫度，℃；

λ——溫度修正系數，λ=0.01/℃。

二、20小時率額定容量

20小時率額定容量C_n是在規定的試驗條件下測得的，并由制造商宣稱的蓄電池的容量值。國標GB/T 5008.1—2013規定，20小時率實際容量C_e25℃應在第三次或之前的20小時率容量試驗時，達到20小時率額定容量C_n。

20小時率額定容量是檢驗蓄電池質量的重要指標。新蓄電池必須達到該指標，否則就為不合格產品。例如：在電解液溫度為（25±2）℃條件下，對新產6-QA-105型蓄電池以I_n（=5.25A）電流連續放電至端電壓降到（10.50±0.05）V時，若放電時間大于或等于20h，則其容量為C=I_nt_f≥105A·h，達到或超過了額定容量105A·h，因此該蓄電池為合格產品；若放電時間小于20h，則其容量為C=I_nt_f＜105A·h，低于額定容量值105A·h，因此就為不合格產品。

三、儲備容量

儲備容量是指蓄電池完全充電后，在恒溫（25±2）℃的條件下，以25A電流連續放電至電壓降到（10.50±0.05）V時的放電時間，用min表示。

儲備容量表達了汽車充電系統（交流發電機和電子調節器）失效的情況下，蓄電池能為照明、儀表和點火系統等用電設備提供25A恒定電流的能力。

我國標準GB 5008.1—2013《起動用鉛酸蓄電池第1部分技術條件和試驗方法》對儲備容量的試驗方法已有明確規定，即儲備容量試驗是在蓄電池完全充電結束后1～5h內，將其放置在（25±2）℃的恒溫水浴槽中（其端子高出水面15～25mm，如有多只蓄電池，則蓄電池及其槽壁之間距離應不小于25mm），以I_r（=25A）電流放電，放電期間電流值的變化應不大于±1%，放電過程中每隔10min記錄一次蓄電池電壓，當電壓降到11V時，每隔1min記錄一次蓄電池電壓，當電壓降到（10.50±0.05）V時，停止放電并記錄放電時間和溫度。然后按下式換算到基準溫度25℃時的實際儲備容量

式中 C_r，e25℃——25℃實際儲備容量，min；

C_r，eT——最終溫度實際儲備容量，min；

T——最終溫度，℃；

λ₁——溫度修正系數，λ₁=0.009，℃^-1。

四、額定儲備容量

額定儲備容量C_r，n也是在規定的試驗條件下測得的，并由制造商宣稱的蓄電池的容量值。國標GB/T 5008.1—2013規定，實際儲備容量C_{r，e25℃}應在第三次或之前的儲備容量試驗時，達到額定儲備容量C_r，n。

五、額定儲備容量與20小時率額定容量的關系

按國家標準規定試驗條件下測得的20小時率額定容量與額定儲備容量之間，可以進行相互換算。額定儲備容量C_r，n與20小時率額定容量C_n的換算公式為

式中 α=1.1828（富液式蓄電池）或α=1.1201（閥控式蓄電池）；

β=0.7732（富液式蓄電池）或β=1.1339（閥控式蓄電池）。

20小時率額定容量C_n與額定儲備容量C_r，n的換算公式為：

式中 γ=0.8455（富液式蓄電池）或γ=0.8928（閥控式蓄電池）；

δ=1.2429（富液式蓄電池）或δ=0.8939（閥控式蓄電池）。

六、影響蓄電池容量的使用因素

蓄電池容量與很多因素有關，歸納起來分為兩類：一類是與生產工藝及產品結構有關的因素，如活性物質的數量、極板的厚薄、活性物質的孔率等；另一類是使用條件，如放電電流、電解液溫度和電解液密度等。

（一）放電電流

放電電流越大，極板表面活性物質的孔隙會很快被生成的硫酸鉛堵塞（硫酸鉛的體積是二氧化鉛的1.92倍、鉛的2.68倍），使極板內層的活性物質不能參加化學反應，因此蓄電池容量越小。此外，放電電流越大，電壓下降越快，放電“終了”現象將提前出現。如果繼續放電，則將導致過放電而影響蓄電池使用壽命。因此，在起動發動機時，必須嚴格控制起動時間，每次接通起動機的時間不得超過5s，再次起動應間隔15s以上時間。

（二）電解液溫度

溫度降低則容量減小。這是由于溫度降低時，電解液的黏度增大，滲入極板內部困難，使離子擴散速度和化學反應速度降低；同時電解液電阻也增大，使蓄電池內阻增加，消耗在內阻上的電壓降增大，蓄電池端電壓降低，允許放電時間縮短，因此容量減小。

溫度對蓄電池放電時的端電壓和容量影響很大，寒冷天氣應特別注意蓄電池保溫。

（三）電解液密度

適當增大電解液密度，可以提高電解液的滲透速度和蓄電池的電動勢，并減小內阻，使蓄電池輸出容量增大。但密度超過一定值時，由于電解液黏度增大使滲透速度降低，內阻和極板硫化增加，又會使蓄電池輸出容量減小。起動型蓄電池一般使用密度為1.27～1.30g/cm³的電解液。