電池容量

電池容量 圖片來自知乎

電池容量是衡量電池性能的重要性能指標之一，它表示在一定條件下（放電率、溫度、終止電壓等）電池放出的電量（可用JS-150D做放電測試），即電池的容量，通常以安培·小時為單位（簡稱，以A·H表示，1A·h=3600C）。

電池容量按照不同條件分為實際容量、理論容量與額定容量，電池容量C為在t0到t1時間內對電流I積分，電池分正負極。

目錄

分類

電池容量按照不同條件分為實際容量、理論容量與額定容量。

在某一放電率下於25℃放電至終止電壓所提的最低限度的容量是設計與生產時的規定的電池的容量，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)計算，另一種是以CELL(單位極板)幾瓦(W)計算。(W/CELL)

1.Ah(安培小時)計算，放電電流（恆流）I×放電時間（小時)T 。 例如7AH電池如果連續放電電流0.35A ，那麼時間可連續20小時。

2.充電時間以15小時為標準，充電電流為電池容量的1/10 ，快速充電會縮短電池壽命。

電池容量是指電池存儲電量的大小。電池容量的單位是「mAh」，中文名稱是毫安時（在衡量大容量電池如鉛蓄電池時，為了方便起見，一般用「Ah」來表示，中文名是安時，1Ah=1000mAh）。若電池的額定容量是1300mAh，即130mA的電流給電池放電，那麼該電池可以持續工作10小時（1300mAh/130mA=10h）；如果放電電流為1300mA，那供電時間就只有1小時左右（實際工作時間因電池的實際容量的個別差異而有一些差別）。這是理想狀態下的分析，數碼設備實際工作時的電流不可能始終恆定在某一數值（以數碼相機為例，工作電流會因為LCD顯示屏、閃光燈等部件的開啟或關閉而發生較大的變化），因而電池能對某個設備的供電時間只能是個大約值，而這個值也只有通過實際操作經驗來估計。

容量單位

通常電池容量是以安時為單位，這是基於已經確定的某一個電池。

比如這塊手機電池容量是多少；這塊電瓶車電池容量是多少，都是分別針對不同電池來說的。針對電池電壓已經確定，而沒有考慮實際電壓，只需要說安時就能代表這塊電池容量。 然而對於不同電壓的電池，就不能單純的用安時來代表容量，比如一塊12V 20AH的電池，一塊15V20AH的電池，哪怕都是20AH，供給相同功率負載，設備都能正常工作，但持續時間是不一樣的，所以標準容量應該以功為單位。

再舉個例子，一個設備能支持12V 、也能支持24V，用一塊12V（20AH）電池供電，能提供一個小時，那麼用兩塊串聯會變成24V（20AH）其中安時沒有增加，但持續時間會長一倍，所以容量此時應考慮為電池所容納的功，而不能單純考慮為安時。

W（功）=P（功率）*T（時間）=I（電流）*U（電壓）*T（時間）

這樣討論電池容量才有實際意義，必須實事求是，否則可能出現一塊手機電池還比電瓶車電池容量大的說法，這顯然不科學。

測試方式

給一個電池進行恆流恆壓充電，然後以恆流放電，放出多少電量就是這個電池的容量，蓄電池，鎳氫電池等，但是鋰電池就不行，它有個最低放電電壓，即放電電壓不能低於2.75V，通常以3.0V為下限保護電壓。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內放到3.0V，放出來的容量才是電池最真實的容量。

影響因素

蓄電池的容量是衡量蓄電池性能的一項重要指標.一般用安時來表示.放電時間(小時)與放電電流(安培)的總稱,即容量=放電時間×放電電流.電池的實際容量,取決於電池中活性物質的多少和活性物質的利用率.活性物質是量越多,活性物質利用率就越高,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,常見的有以下幾種:

(1) 放電率對電池容量的影響

鉛蓄電池容量隨放電倍率的增大而降低,也就是說放電電流越大,計算出電池的容量就越小.比如一隻10Ah的電池,用5A放電可以放2小時,即5×2=10 ; 那麼用10A放電只能放出47.4分鐘的電,合0.79小時.其容量僅為10×0.79=7.9安時.所以對於給定電池在不同時率下放電,將有不同的容量.在談到容量時必須知道放電的時率或倍率.簡單的講就是用多大的電流放電。

(2) 溫度對電池容量的影響

溫度對鉛酸蓄電池的容量影響較大,一般隨溫度降低,容量的下降,容量與溫度的關係如:

Ct1= Ct2/1+k(t1-t2 ).t1t2分別是電解液的溫度,k為容量的溫度係數,Ct1溫度為t1時容量(Ah),Ct2是溫度為t2時的容量(Ah)在蓄電池生產標準中,一般要規定一個溫度為額定標準溫度,如規定t1為實際溫度,t2為標準溫度,(一般為25攝氏度) 負極板受低溫的影響要比正極板敏感.當電解液溫度降低時,電解液粘度增大,離子受到較大的阻力,擴散能力下降,電解液電阻也增大,使電化學反應阻力增加,一部分硫酸鉛不能正常轉化.充電接受能力下降,結果導致蓄電池容量下降.

(3)終止電壓對電池容量的影響

當電池放電至某一個電壓值以後,產生電壓急劇下降,實際上所獲得的能量非常小,如果長期深放電,對電池的損害相當大.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.設定放電終止電壓,對延長蓄電池使用壽命意義重大.一般所維修的電動車電池,電摩電池的放電終止電壓為每格1.75伏,也就是說一節12伏電池為6格,其放電終止電壓是6×1.75=10.5伏.

(4)極板的幾何尺寸對電池容量的影響

在活性物質的量一定時,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,對電池容量的影響不可忽視.

①極板厚度對容量的影響

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

②極板高度對容量的影響

在電池中,極板的上下兩部分的活性物質利用率存在着較大的差異,實驗證實,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,這種差別隨着放電時的推移逐漸減少,但上部要比下部的電流密度大.

③極板面積對容量的影響

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

恢複方法

容量已經減小的充電電池可以用激勵法給它充電使充電電池容量恢復到原來的狀態，具體做法是:

1. 先把電池的剩餘電流放乾淨：可以用手電或小燈泡放電，直到手電或小燈泡的燈絲髮紅時停止放電。注意：放電時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。然後馬上用5~10Ω的負載(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倍後再次放電。

4. 如此反覆4~5次。從第三次以後，充電電流不要超過100mA，而充電時間不要超過容量的1.2倍。

用這種方法充電，對於一般電解液沒有乾涸的充電電池，即可恢復電池原來的容量。

建議

每塊手機電池的壽命的確是恆定的，由它的充電循環次數決定，一般為400-600次。但用戶的使用習慣也會對電池產生較大的影響。不良的使用習慣，比如過度充電、過度放電、高溫放置環境等，都會對電池造成不可逆傷害，令電池折壽，有時還可能存在安全隱患。另外，通過關閉閒置程序，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。

養成良好的使用習慣，不要等到徹底沒電再充電，也不要長時間連續過度充電等。

導電塗層

利用功能塗層對電池導電基材進行表面處理是一項突破性的技術創新，覆碳鋁箔/銅箔就是將分散好的納米導電石墨和碳包覆粒，均勻、細膩地塗覆在鋁箔/銅箔上。它能提供極佳的靜態導電性能，收集活性物質的微電流，從而可以大幅度降低正/負極材料和集流之間的接觸電阻，並能提高兩者之間的附着能力，可減少粘結劑的使用量，進而使電池的整體性能產生顯著的提升。 塗層分水性（水劑體系）和油性（有機溶劑體系）兩種類型。

塗碳鋁箔/銅箔（導電塗層）的性能優勢

1.顯著提高電池組使用一致性，大幅降低電池組成本。如：

· 明顯降低電芯動態內阻增幅 ;

· 提高電池組的壓差一致性 ;

· 延長電池組壽命 ;· 大幅降低電池組成本。

2.提高活性材料和集流體的粘接附着力，降低極片製造成本。如：

· 改善使用水性體系的正極材料和集電極的附着力；

· 改善納米級或亞微米級的正極材料和集電極的附着力；

· 改善鈦酸鋰或其他高容量負極材料和集電極的附着力；

· 提高極片製成合格率,降低極片製造成本。

塗碳鋁箔與光箔的電池極片粘附力測試圖

使用塗碳鋁箔後極片粘附力由原來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；

· 改善活性物質和集流體之間的電接觸；

· 減少極化，提高功率性能。

不同鋁箔的電池倍率性能圖

其中C-AL為塗碳鋁箔，E-AL為蝕刻鋁箔，U-AL為光鋁箔

4.保護集流體，延長電池使用壽命。如：

· 防止集流極腐蝕、氧化；

· 提高集流極表面張力，增強集流極的易塗覆性能；

· 可替代成本較高的蝕刻箔或用更薄的箔材替代原有的標準箔材。

不同材料

不同鋁箔的電池循環曲線圖（200周）

其中（1）為光鋁箔，（2）為蝕刻鋁箔，（3）為塗碳鋁箔