动力电池性能参数
一、动力电池性能参数1、电性能 (1)电动势电池的电动势又称电池的标准电压或理论电压，是电池断开时正负极之间的电位差。电池的电动势可以由电池体系热力学函数自由能的变化量计算得出。 (2)额定电压额定电压(或标称电压)是指这种电化学体系的电池工作时公认的标准电压。例如锌锰干电池为1.5V，镍镉电池为1.2V，铅酸电池为2V，锂离子电池为 (3)开路电压电池的开路电压是空载状态下的电池电压。开路电压不等于电池的电动势。必须指出的是，电池的电动势是从热力学函数计算出来的，而电池的开路电压是实际测得的。 （4）工作电压是指电池在一定负载下，实际放电的电压，通常指一个电压范围。例如铅酸电池的工作电压为2
2、额定电压为2V1.8V；镍氢电池工作电压为1.5V1.1V；锂离子电池工作电压为3.6V2.75V。 （5）终止电压是指放电结束时的电压值，根据负载和使用要求而变化。以铅酸电池为例：电动势为2.1V，额定电压为2V，开路电压接近2.15V，工作电压为2V1.8V，放电终止电压为1.8V1.5V（放电终止电压根据放电率不同而变化）。 （6）充电电压是指外电路直流电压给电池充电的电压。一般充电电压都大于电池的开路电压，通常在一定范围内。例如镍镉电池的充电电压为1.45V1.5V；锂离子电池的充电电压为4.1V4.2V； 铅酸电池的充电电压为2.25V2.5V。 （7）内阻 电池的内阻包括：正极、负极。
3、极板电阻、电解液电阻、隔膜电阻及连接件电阻等。 a.正负极板电阻 目前常用的铅酸蓄电池的正负极板都是涂膏式的，由板栅框架和活性物质两部分组成。因此，极板电阻也是由板栅电阻和活性物质电阻两部分组成。板栅处于活性物质的内层，在充放电过程中不会发生化学变化，因此它的电阻就是板栅的固有电阻。活性物质的电阻随电池的不同充放电状态而变化。电池放电时，极板活性物质转化成硫酸铅（PbSO4），硫酸铅含量越大，其电阻越大。电池充电时，硫酸铅还原为铅（Pb），硫酸铅含量越低，其电阻越小。 b.电解液电阻 电解液的电阻随其浓度的不同而变化，在规定的浓度范围内一旦选定某一浓度，电解液电阻就会随充放电的程度而变化。
4、电池在充电时，电解液浓度升高，而极板上活性物质减少，其电阻减小；电池在放电时，电解液浓度降低，而极板上活性物质硫酸化，其电阻增大。c.隔板电阻隔板的电阻随其孔隙率的不同而变化，新电池的隔板电阻趋于一个定值，但随着电池运行时间的延长，其电阻增大。这是因为电池在运行过程中，隔板上有部分铅渣等沉积物，使隔板孔隙率降低，使电阻增大。d.连接件电阻连接件包括单电池串联时连接杆等金属的固有电阻、电池极板间的连接电阻以及构成正、负极板极组的连接件的金属电阻。如果焊接、连接接触良好，连接件电阻可看作一个固定电阻。每个电池所呈现的内阻是上述各物体电阻之和。 电池内阻R与电动势、端电压、放电电流的关系为：Rs=
5、（E-Uf）若电池的内阻在放电过程中会逐渐增大，在充电过程中会逐渐减小。因此，电池在充放电过程中，由于其内阻的变化，其端电压也会随之变化。因此，放电时端电压低于电池的电动势，充电时端电压高于电池的电动势。容量电池的容量单位是库仑（C）或安培小时（Ah）。有三个专门的术语表征电池的容量特性：a.理论容量。是指根据参加电化学反应的活性物质的电化学当量数计算出的电量。通常理论上1电化学当量的物质会放出1法拉的电量，也就是26.8Ah（1电化学当量的物质的电量等于活性物质的原子量或分子量除以反应中的电子数）。b.额定容量。 指电池在规定的放电条件下，应放出的最小电量，这是电池设计、生产时规定或保证的。c.实际
6、实际容量。是指在一定的放电条件下，也就是在一定的放电电流和温度下，电池在达到终止电压前所能放出的电量。电池的实际容量通常比额定容量大10%-20%。电池容量的大小与正负极活性物质的量和活性有关，也与电池的结构和制造工艺以及电池的放电条件（电流、温度）有关。影响电池容量的因素的综合指标是活性物质的利用率。也就是说，活性物质利用得越充分，电池给出的容量就越高。活性物质的利用率可以定义为：利用率=（电池实际容量/电池理论容量）100%或者，利用率=（活性物质的理论量/活性物质的实际量）100%。 （9）比能量和比功率 电池的输出能量是指电池在一定的放电条件下所能做的电功。 它等于电池的放电容量除以电池的平均工作电压。
7、乘积，其单位通常用瓦时（Wh）表示。电池的比能量有两种，一种叫重量比能量，用瓦时/千克（Wh/kg）表示；另一种叫体积比能量，用瓦时/升（Wh/L）表示。比能量的物理意义是电池单位重量或单位体积的有效电能，是比较电池性能的重要指标。必须指出的是，单个电池和电池组的比能量是不同的，由于电池组合时总有连接条、外容器和内包装层，所以电池组的比能量总是小于单个电池的比能量。电池的功率是指电池在一定的放电条件下，单位时间内能够输出的能量，单位为瓦特（W）或千瓦（kW）。电池单位重量或单位体积的功率称为电池的比功率，其单位为瓦特/千克（W/kg）或瓦特/升（W/L）。 如果电池的特定
8、比功率越大，意味着单位重量或单位体积在单位时间内给出的能量越多，也就意味着电池能以更大的电流放电。因此，电池的比功率也是评价电池性能的重要指标之一。 （10）贮存性能与自放电 电池在干贮存（无电解液）或湿贮存（有电解液）一定时间后，容量会自动下降，这种现象称为自放电。所谓“贮存性能”是指电池在开路状态下，在一定的条件（如温度、湿度）下贮存一定时间后，电池自放电的大小。虽然电池在贮存过程中不释放任何电能，但电池内部始终存在自放电。即使是干贮存，由于密封性不好，水、空气、二氧化碳等物质也会进入，使部分处于热力学不稳定状态的正负极活性物质形成微电池腐蚀机理，发生氧化还原反应，白白消耗。例如
9、如果是湿态贮存，则更是如此。长时间处于电解液中的活性物质也是不稳定的。负极活性物质大多为活性金属，会发生阳极自溶解。在酸性溶液中，负极金属不稳定，在碱性溶液和中性溶液中又不太稳定。电池自放电的大小，一般用单位时间内容量减少的百分数来表示，即：自放电=（Co-Ct/Cot）100%式中：Co为贮存前电池容量，Ah；Ct为贮存后电池容量，Ah；t为贮存时间，以天、周、月或年为单位表示。自放电的大小，也可以用电池贮存到某一规定容量的天数来表示，这个天数称为贮存寿命。贮存寿命有两种，即干贮存寿命和湿贮存寿命。对于使用时有添加电解液的电池，贮存寿命也习惯称为干贮存寿命。干贮存寿命可以很长。 对于出厂前已添加电解液的电池，其储存寿命
10、通常称湿贮存寿命（或湿充电寿命）。湿贮存时自放电严重，寿命较短。例如银锌电池干贮存寿命可达58年，但其湿贮存寿命通常只有几个月。电池减少自放电的措施一般是采用纯度较高的原料，或对原料进行预处理，除去有害杂质。也可在负极金属板栅中加入氢过电位高的金属，如Ag、Cd等。也有人在溶液中加入缓蚀剂。其目的是抑制氢气的析出，减少自放电反应的发生。 （11）寿命 电池寿命有两个概念：“干贮存寿命”和“湿贮存寿命”。必须指出，这两个概念只是针对电池自放电的大小而言的，并不是电池的实际使用寿命。电池的真正寿命是指电池实际使用的时间长短。 对于一次电池来说，电池寿命是表示在额定容量下（较大的放电率下）的工作时间的表示。
11.小）对于二次电池来说，电池寿命分为充放电循环寿命和湿搁置寿命。充放电循环寿命是衡量二次电池性能的重要参数，一次充放电称为一次循环（或一次循环）。在一定的充放电制度下，电池容量下降到某一规定值前，电池所能承受的充放电次数称为二次电池的充放电循环寿命。充放电循环寿命越长，电池性能越好。常用的二次电池中，镉镍电池的充放电循环寿命为100次，铅酸电池为100次，锂离子电池为100次，锌银电池很短，约100次左右。二次电池的充放电循环寿命与放电深度、温度、充放电方式等条件有关。所谓“放电深度”是指电池放出的容量占额定容量的百分比。降低放电深度（即“浅放电”）可以大大延长二次电池的充放电循环寿命。 湿搁置寿命也是衡量二次电池性能的重要参数之一，是指电池加入电解液后，从开始充放电循环开始，到充放电循环寿命结束为止的时间（含充放电循环过程中电池在放电状态下湿搁置的时间）。湿搁置寿命越长，电池性能越好。常用电池中，镉镍电池的湿搁置寿命为23年，铅酸电池为35年，锂离子电池为58年，锌银电池最短，仅为1年左右。