電池容量

　　1分類(lèi)

　　電池容量按照不同條件分為實(shí)際容量、理論容量與額定容量。

　　在某一放電率下于25℃放電至終止電壓所提的最低限度的容量是設(shè)計(jì)與生產(chǎn)時(shí)的規(guī)定的電池的容量，這叫做某一放電率RH的額定容量。

　　電池容量一般以AH(安培小時(shí))計(jì)算，另一種是以CELL(單位極板)幾瓦(W)計(jì)算。(W/CELL)

　　1.Ah(安培小時(shí))計(jì)算，放電電流（恒流）I×放電時(shí)間（小時(shí))T 。 例如7AH電池如果連續(xù)放電電流0.35A ，那么時(shí)間可連續(xù)20小時(shí)。

　　2.充電時(shí)間以15小時(shí)為標(biāo)準(zhǔn)，充電電流為電池容量的1/10 ，快速充電會(huì)減少電池壽命。

　　電池容量是指電池存儲(chǔ)電量的大小。電池容量的單位是“mAh”，中文名稱(chēng)是毫安時(shí)（在衡量大容量電池如鉛蓄電池時(shí)，為了方便起見(jiàn)，一般用“Ah”來(lái)表示，中文名是安時(shí)，1Ah=1000mAh）。若電池的額定容量是1300mAh，即130mA的電流給電池放電，那么該電池可以持續(xù)工作10小時(shí)（1300mAh/130mA=10h）；如果放電電流為1300mA，那供電時(shí)間就只有1小時(shí)左右（實(shí)際工作時(shí)間因電池的實(shí)際容量的個(gè)別差異而有一些差別）。這是理想狀態(tài)下的分析，數(shù)碼設(shè)備實(shí)際工作時(shí)的電流不可能始終恒定在某一數(shù)值（以數(shù)碼相機(jī)為例，工作電流會(huì)因?yàn)長(zhǎng)CD顯示屏、閃光燈等部件的開(kāi)啟或關(guān)閉而發(fā)生較大的變化），因而電池能對(duì)某個(gè)設(shè)備的供電時(shí)間只能是個(gè)大約值，而這個(gè)值也只有通過(guò)實(shí)際操作經(jīng)驗(yàn)來(lái)估計(jì)。[1]

　　2容量單位

　　通常我們講電池容量是以安時(shí)為單位，這是基于已經(jīng)確定的某一個(gè)電池。

　　比如我們說(shuō)這塊手機(jī)電池容量是多少；這塊電瓶車(chē)電池容量是多少，都是分別針對(duì)不同電池來(lái)說(shuō)的。針對(duì)電池電壓已經(jīng)確定，而沒(méi)有考慮實(shí)際電壓，只需要說(shuō)安時(shí)就能代表這塊電池容量。

　　然而對(duì)于不同電壓的電池，我們就不能單純的用安時(shí)來(lái)代表容量，比如一塊12V 20AH的電池，一塊15V20AH的電池，哪怕都是20AH，供給相同功率負(fù)載，設(shè)備都能正常工作，但持續(xù)時(shí)間是不一樣的，所以標(biāo)準(zhǔn)容量應(yīng)該以功為單位。

　　再舉個(gè)例子，一個(gè)設(shè)備能支持12V 、也能支持24V，用一塊12V（20AH）電池供電，能提供一個(gè)小時(shí)，那么用兩塊串聯(lián)會(huì)變成24V（20AH）其中安時(shí)沒(méi)有增加，但持續(xù)時(shí)間會(huì)長(zhǎng)一倍，所以容量此時(shí)應(yīng)考慮為電池所容納的功，而不能單純考慮為安時(shí)。

　　W（功）=P（功率）*T（時(shí)間）=I（電流）*U（電壓）*T（時(shí)間）

　　這樣討論電池容量才有實(shí)際意義，否則可能出現(xiàn)一塊手機(jī)電池還比電瓶車(chē)電池容量大的說(shuō)法，這顯然不科學(xué)。

　　3測(cè)試方式

　　給一個(gè)電池進(jìn)行恒流恒壓充電，然后以恒流放電，放出多少電量就是這個(gè)電池的容量，蓄電池，鎳氫電池等，但是鋰電池就不行，它有個(gè)最低放電電壓，即放電電壓不能低于2.75V，通常以3.0V為下限保護(hù)電壓。例如鋰電池容量是1000mAh，則充放電電流就1000mA，在電池最高電壓4.2V內(nèi)放到3.0V，放出來(lái)的容量才是電池最真實(shí)的容量。

　　4影響因素

　　蓄電池的容量是衡量蓄電池性能的一項(xiàng)重要指標(biāo).一般用安時(shí)來(lái)表示.放電時(shí)間(小時(shí))與放電電流(安培)的總稱(chēng)，即容量=放電時(shí)間×放電電流.電池的實(shí)際容量，取決于電池中活性物質(zhì)的多少和活性物質(zhì)的利用率.活性物質(zhì)是量越多，活性物質(zhì)利用率就越高，電池的容量也就越大.反之容量越小，影響電池容量的因素很多，常見(jiàn)的有以下幾種：

　　(1) 放電率對(duì)電池容量的影響

　　鉛蓄電池容量隨放電倍率的增大而降低，也就是說(shuō)放電電流越大，計(jì)算出電池的容量就越小.比如一只10Ah的電池，用5A放電可以放2小時(shí)，即5×2=10 ； 那么用10A放電只能放出47.4分鐘的電，合0.79小時(shí).其容量?jī)H為10×0.79=7.9安時(shí).所以對(duì)于給定電池在不同時(shí)率下放電，將有不同的容量.我們?cè)谡劦饺萘繒r(shí)必須知道放電的時(shí)率或倍率.簡(jiǎn)單的講就是用多大的電流放電。

　　(2) 溫度對(duì)電池容量的影響

　　溫度對(duì)鉛酸蓄電池的容量影響較大，一般隨溫度降底，容量的下降，容量與溫度的關(guān)系如：

　　Ct1= Ct2/1+k(t1-t2 ).t1t2分別是電解液的溫度，k為容量的溫度系數(shù)，Ct1溫度為t1時(shí)容量(Ah)，Ct2是溫度為t2時(shí)的容量(Ah)在蓄電池生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)中，一般要規(guī)定一個(gè)溫度為額定標(biāo)準(zhǔn)溫度，如規(guī)定t1為實(shí)際溫度，t2為標(biāo)準(zhǔn)溫度，(一般為25攝氏度) 負(fù)極板受低溫的影響要比正極板敏感.當(dāng)電解液溫度降低時(shí)，電解液粘度增大，離子受到較大的阻力，擴(kuò)散能力下降，電解液電阻也增大，使電化學(xué)反應(yīng)阻力增加，一部分硫酸鉛不能正常轉(zhuǎn)化.充電接受能力下降，結(jié)果導(dǎo)致蓄電池容量下降.

　　(3)終止電壓對(duì)電池容量的影響

　　當(dāng)電池放電至某一個(gè)電壓值以后，產(chǎn)生電壓急劇下降，實(shí)際上所獲得的能量非常小，如果長(zhǎng)期深放電，對(duì)電池的損害相當(dāng)大.所以必須在某一電壓值終止放電，該截止放電電壓叫放電終止電壓.設(shè)定放電終止電壓，對(duì)延長(zhǎng)蓄電池使用壽命意義重大.一般我們所維修的電動(dòng)車(chē)電池，電摩電池的放電終止電壓為每格1.75伏，也就是說(shuō)一節(jié)12伏電池為6格，其放電終止電壓是6×1.75=10.5伏.[2]

　　(4)極板的幾何尺寸對(duì)電池容量的影響

　　在活性物質(zhì)的量一定時(shí)，與電解液直接接觸極板的幾何面積增加，電池容量的增加，所以極板的幾何尺寸，對(duì)電池容量的影響不可忽視.

　　①極板厚度對(duì)容量的影響

　　活性物質(zhì)的量一定，電池容量隨極板厚度的增加而減少，極板越厚，硫酸與活性物質(zhì)接觸面就越小，活性物質(zhì)的利用率越低，電池容量越小.

　?、跇O板高度對(duì)容量的影響

　　在電池中，極板的上下兩部分的活性物質(zhì)利用率存在著較大的差異，實(shí)驗(yàn)證實(shí)，放電初期，極板上部比下部的電流密度大約高出2倍~~2.5倍，這種差別隨著放電時(shí)的推移逐漸減少，但上部要比下部的電流密度大.

　　③極板面積對(duì)容量的影響

　　活性物質(zhì)的量一定，極板幾何面積越大，活性物質(zhì)的利用率也越高，電池的容量越大.在電池殼體相同，活性物質(zhì)量不變情況下，采用薄極板增加極板片數(shù)，也就是增加了極板的有效反應(yīng)面積 ，從而提高了活性物質(zhì)的利用率，增加了電池的容量。

　　5恢復(fù)方法

　　容量已經(jīng)減小的充電電池可以用激勵(lì)法給它充電使充電電池容量恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)，具體做法是：

　　1. 先把電池的剩余電流放干凈：可以用手電或小燈泡放電，直到手電或小燈泡的燈絲發(fā)紅時(shí)停止放電。注意：放電時(shí)不要讓電池的電壓降到0.9V以下。

　　2. 添加納米碳溶膠電池活化劑再用100-200mA的電流充電，充到容量的1.5倍。然后馬上用5~10Ω的負(fù)載(小燈泡或電爐絲)放電。

　　3. 再次用100-200mA的電流充電，充到容量的1.2倍后再次放電。

　　4. 如此反復(fù)4~5次。從第三次以后，充電電流不要超過(guò)100mA，而充電時(shí)間不要超過(guò)容量的1.2倍。

　　用這種方法充電，對(duì)于一般電解液沒(méi)有干涸的充電電池，即可恢復(fù)電池原來(lái)的容量。

　　6建議

　　每塊手機(jī)電池的壽命的確是恒定的，由它的充電循環(huán)次數(shù)決定，一般為400-600次。但用戶(hù)的使用習(xí)慣也會(huì)對(duì)電池產(chǎn)生較大的影響。不良的使用習(xí)慣，比如過(guò)度充電、過(guò)度放電、高溫放置環(huán)境等，都會(huì)對(duì)電池造成不可逆?zhèn)Γ铍姵卣蹓?，有時(shí)還可能存在安全隱患。另外，通過(guò)關(guān)閉閑置程序，合理省電，把每一滴電量都用到刀刃上，在有限的電量里做更有意義的事情。

　　養(yǎng)成良好的使用習(xí)慣，不要等到徹底沒(méi)電再充電，也不要長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)過(guò)度充電等。

　　導(dǎo)電涂層

　　利用[3] 功能涂層對(duì)電池導(dǎo)電基材進(jìn)行表面處理是一項(xiàng)突破性的技術(shù)創(chuàng)新，覆碳鋁箔/銅箔就是將分散好的納米導(dǎo)電石墨和碳包覆粒，均勻、細(xì)膩地涂覆在鋁箔/銅箔上。它能提供極佳的靜態(tài)導(dǎo)電性能，收集活性物質(zhì)的微電流，從而可以大幅度降低正/負(fù)極材料和集流之間的接觸電阻，并能提高兩者之間的附著能力，可減少粘結(jié)劑的使用量，進(jìn)而使電池的整體性能產(chǎn)生顯著的提升。 涂層分水性（水劑體系）和油性（有機(jī)溶劑體系）兩種類(lèi)型。

　　涂碳鋁箔/銅箔（導(dǎo)電涂層）的性能優(yōu)勢(shì)

　　1.顯著提高電池組使用一致性，大幅降低電池組成本。如：

　　· 明顯降低電芯動(dòng)態(tài)內(nèi)阻增幅 ；

　　· 提高電池組的壓差一致性 ；

　　· 延長(zhǎng)電池組壽命 ；

　　· 大幅降低電池組成本。

　　2.提高活性材料和集流體的粘接附著力，降低極片制造成本。如：

　　· 改善使用水性體系的正極材料和集電極的附著力；

　　· 改善納米級(jí)或亞微米級(jí)的正極材料和集電極的附著力；

　　· 改善鈦酸鋰或其他高容量負(fù)極材料和集電極的附著力；

　　· 提高極片制成合格率，降低極片制造成本。

　　使用涂碳鋁箔后極片粘附力由原來(lái)10gf提高到60gf（用3M膠帶或百格刀法），粘附力顯著提高。

　　3.減小極化，提高倍率和克容量，提升電池性能。如：

　　· 部分降低活性材料中粘接劑的比例，提高克容量；

　　· 改善活性物質(zhì)和集流體之間的電接觸；

　　· 減少極化，提高功率性能。

　　4.保護(hù)集流體，延長(zhǎng)電池使用壽命。如：

　　· 防止集流極腐蝕、氧化；

　　· 提高集流極表面張力，增強(qiáng)集流極的易涂覆性能；

　　· 可替代成本較高的蝕刻箔或用更薄的箔材替代原有的標(biāo)準(zhǔn)箔材。