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时间二瓦时“，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 二 0.154 bh 厂b 极板宽度（cm）h 极板高度（cm）6 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：C = 0.0438式中 A 极板面积（mm2）6 ——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4.9X10—4；在阀控式密封电池中：极板容量〉20A • h时，取3.8X10-45 A • h〈极板容量〈20A • h 时，取 4.0X10-4极板容量〈5 A・h时，取4.2X10-44、管式极板的计算 国内通行用圆截面积的涤纶或玻璃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）e 9.54〜53.2e 8.03.5〜42.7e 5.02.52.0墩粉后，管内干粉表面密度为3.0〜3.1, lA・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)9.51.215801575147213.59.51.25075147113.36712.69.51.2807013.16612.46211.681.25010013.39412.6901281.2809312.48811.882115.51.28019011.710011.217010.5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C20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15.05.067.16.026.26.577.06.036.56.585.45.145.96.096.05.556.16.0105.55.2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 4.5~6.0%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4.5〜7.0%添加As0.08~0.12%.预期循环正极板栅比质量预期循环正极板栅比质量寿命（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0.35〜0.60。
1995年Pavlov又提出引进参数Y，即活性物质质量Y — 板栅的表面积Pavlov认为，正极活性物质的比表面积为3〜8 m2/g，取 平均值为5 m/go 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40〜70 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 =0.5〜0.8g/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%26.7%27.3%活性物质（含正、负极）36.0%35.9%40.1%活性物质质量/板栅质量1.671.341.47板栅虽然很重要，但不是产生电流的物质，发展趋势是减轻 其在电池中所占的比例，而仍保持电池容量和寿命性能，电池质 量则轻。