铅酸蓄电池的容量计算

1、铅酸蓄电池的容量计算黄亮一、设计步骤铅酸蓄电池的容量取决于反应物质的数量的利用率，而影响利用率的若干参数要根据生产的使用实践来确定，尚不能从理论上计算。目前，在开发一个新产品时，只能根据用电设备的电 特性要求，结合对蓄电池生产和使用的经验和知识，进行非定型设计，再按此设计做必要的修改。设计步骤大体如下。1、据使用设备的功率和使用时间，计算蓄电池所必须提供 的能量，即“功率X时间=瓦时“，再决定采用单体电池的数目。 因为蓄电池的标称电压为 2V，所以一般设计电池组的电压为 2V、 4V、6V、12V、24V。所设计电池的容量值为：电池容量=所需瓦时/电池组电压2、根据所需安时容量计算正、负极活性

2、物质的量，H2SO4浓度及数量，极板和板栅的尺寸。二、容量计算的经验式1、阿伦脱经验式一般地说，电池的容量和极板面积及厚度的平方根成正比。阿伦脱（Arendt）用涂膏式极板在密度1.300g/ cm 3电解液中试验，得到下图的曲线，并提出一公式，后经修正， 得到极板的容量计算经验公式：C = 0.154 bh J式中 C极板容量（A h）b 极板宽度（cm） h极板高度（cm）8极板厚度（cm）当单位用mm时，公式中的常数为 4.87X 10-4。从以上讨论可知，曲线和公式是在特定的工艺制造条件下得到的，其影响因素统统包含在公式的常数 0.154或0.000487中。70年代，我国的蓄电池工作

3、者曾对此公式做过试验，并提 出本式可作为3.5mm以下厚度的起动型涂膏式极板10h率计算容量之用。以正极为准。2、琼斯公式琼斯（Jones）总结了固定型极板尺寸与容量的关系，提出下列公式:0.043式中A 极板面积（mm2）8极板厚度（cm）我国学者也对此式进行了验证。固定型极板厚度在3.5以上， 将系数改为0.05时，可用此式。3、对阿伦脱公式中常数的修正在普通型电池中此常数 为4.9X 104;在阀控式密封电池中:极板容量20A h时，取3.8X 10 5 A h 极板容量v20A h时，取4.0X 10极板容量5 A h时，取4.2X 104、管式极板的计算国内通行用圆截面积的涤纶或玻璃

4、丝编织管时间数据见下表馆内径（mm）陪负极厚（mm）铅芯直径（mm）9.5453.28.03.542.75.02.52.0墩粉后，管内干粉表面密度为3.03.1, 1A h容量需要管长度及干粉量见下表管内硫酸相对C5C10C201Ah1Ah1Ah1Ah1Ah1Ah径密度所需用干所需用干所需用干管长粉重管长粉重管长粉重(mm)(g)(mm)(g)(mm)(g)9.51.215801575147213.59.51.25075147113.36712.69.51.2807013.16612.46211.681.25010013.39412.6901281.2809312.48811.882115.5

5、1.28019011.710011.217010.5板栅设计参数任何用途的铅酸蓄电池的设计都必须在正、负极活性物质、 电解液、板栅体积或质量之间作出分配和平衡。 随着技术的进步， 分配和平衡可以有某种程度的变化。由于正极板栅有氧化腐蚀问题存在，因此经常设计正极板栅时要考虑：1、 比质量、比体积比质量是指板栅、活性物质每安时所需要的质量； 比体积是 指每安时所需电解液的体积。下表列出欧洲和美国制造厂家， 对汽车型铅酸蓄电池经常使 用的板栅的比质量。制造厂板栅的比质量（g/Ah,以C2o额定容量计算）制造厂板栅的比质量（g/Ah,以C20额定容量计算）正极负极正极负极15.05.067.16.02

6、6.26.577.06.036.56.585.45.145.96.096.05.556.16.0105.55.2表中所给数字没有修正各厂家所用板栅合金中锑含量变化般地说，两年半的使用寿命，起合金的锑含量在4.56.0%。若使用高锑合金时，其板栅的比质量可降至5.0g/Ah，正、负极相同。表中板栅质量中未包括极耳质量。对于动力用铅酸蓄电池，其工作制度为有规则的深x放电循 环。在这个条件下，正板栅的氧化循环加剧，每安时所需的金属 质量则增加，而且随要求循环寿命的增加该板栅的比质量也增 加，如下表所用合金为含锑 4.57.0%添加As0.080.12%.预期循环正极板栅比质量预期循环正极板栅比质量寿

7、命（次）(g/Ah)寿命（次）(g/Ah)25061000950071500112、a和丫系数文献中提出正极板的设计参数是比例值a ,板栅质量活性物质+板栅质量通常a值变化在0.350.60。1995年Pavlov又提出引进参数丫，即_活性物质质量板栅的表面积Pavlov认为，正极活性物质的比表面积为 38 m2/g，取 平均值为5 m/g。一个汽车型极板具有100g活性物质，则其表 面积为500 m?。板栅的面积大约为 4070 m：假设为50 m?。当 极板放电时，在500 m的电极上产生的电流，要集中在 50 m的 板栅面积上通过，电流密度增加了 106倍，因此，与活性物质接 触的面积及板栅与活性物质界面电阻的大小， 就会对电池的放电 性能有很大的影响，于是提出必要引进Y参数。Y参数的优化就 可以提高正极活性物质利用率和电池寿命。 按此原则，在实验室 设计新型管式电极，其 y = 0.50.8g/ cm 2,极板厚度为4.0mm 正极的活性物质利用率在 5h率放电时达62%。3、活性物质质量/板栅质量我国把活性物质与板栅质量的比例，作为设计参数下表给出各种用途质量分布的例子：构件名称起动用牵引用（管式）牵引用（涂膏式）板栅（包括正、负极）21.5%