【卷式电池使用说明书】天能电池使用说明书

目 录

第一部分：电池特点………………………………………………………… 2 第二部分：放电性能………………………………………………………… 4 第三部分：储存……………………………………………………………… 6 第四部分：充电……………………………………………………………… 8 第五部分：使用寿命………………………………………………………… 14 第六部分：安全问题………………………………………………………… 16

第一部分：电池特点

本手册的目的是描述本公司生产的卷绕式铅酸电池的诸多性能特点。采用独特的卷绕式设计在不牺牲成本、可靠性、耐用性、长寿命等铅酸电池的优点的前提下克服了铅酸电池目前存在的诸多局限，下面是一些特征的描述：

卓越的高低温性能

使用进口的特种专用隔板增加了电解液的扩散能力，减小了内阻，增加了活性物质的利用率，在较宽的温度范围内能保证电压平稳，使得电池具有优异的低温性能。电池可以在高原、寒冷地区使用。

本产品同样具有显著的高温性能。甚至可以在80°C的环境中使用。但要注意的是，环境温度每升高7～10°C，电池的寿命将降低一半左右。

高倍率放电能力

薄极板的设计使电池活性物质的利用率增高，内阻降低。这意味着电池可以进行高倍率放电，可以使用于短时间、大电流的放电应用。

可任意方向放置

电池使用的是贫液方式，电解液被完全的吸附在极板和AGM 隔板中，电池内没有游离电解液，因此电池在充电、放电、储存时可以任意方向放置而不会出现电解液泄漏。

浮充寿命长

高纯度的板栅合金使产品具有超长的浮充使用寿命。在合适的环境温度下，可以达到10年以上。

结构坚固

独特的圆柱式结构使电池外壳能够长期保持其固有形状，高装配压力使极板固定在电池内部，在振动时也不会发生极板位置的移动，保持电池内部结构的完好，使本产品具有优良的耐振动性能。

高比能量

薄极板紧装配设计极大地提高了活性物质利用率，使电池具有较高的比能量。

浮充寿命性能

如前文所述，导致电池失效的原因不再是水的损失，而是正极板栅的长期腐蚀，在电池寿命结束前腐蚀对电池容量的影响是很小的。寿命结束指的是电池能放出来的容量少于初始容量的80％。

循环寿命性能

循环使用的电池的寿命与放电深度、温度和放电倍率有关。在不同的放电深度下，电池的循环寿命可以达到300至2000次甚至更多。前提是电池可以进行有效的充电。

快速充电性能

使用恒压方式可以有效地进行快速充电。限流2C 10可以在一个小时内充入95％以上的电量。快充使用的电池必须定期进行额外的充电以延长寿命。

储存性能

在室温下电池可以储存两年，补充电后电池的容量和可靠性都不会下降。补充电不需要特殊的充电技术。

第二部分：放电性能

电池可以放出的容量与充电状态、温度、放电倍率和终止电压等参数有关。表格中提供了放电至不同终止电压时的电池性能；曲线表示的是同一内容，但只有其中的三种终止电压。

放电电压

图1（a ）和1（b ）表示了在室温下电池以不同电流——C 10/10、C 10/5、1C 10、2.2C 10——放电的电压曲线。

在这四种情况下，因为电池极低的内阻，不管是中倍率放电还是高倍率放电

都表现出平稳的电压。

放电程度

放出可用容量的100％时的电池电压与放电倍率有关。为电池达到最佳的寿命，建议放电至此电压时终止。终止电压与放电倍率的相关数值如下表1所示：

将电池放电至此电压以下或在放电状态下仍将电池与负载连接会减弱电池的充电接受能力。

在过放电条件下，硫酸电解液中的硫酸根离子被耗尽从而变成水。这就导致充电时缺少硫酸根离子作为电流导体，使电池内阻增大，充电电流减小。因此，在充电时需要更长的时间或改变充电电压。

将电池与负载断开即可避免电池过放电，并应立即对放电后的电池进行充电。这样做有利于电池的循环寿命和充电接受能力。

需要说明的是，当电池与负载断开后，电池的电压将会上升到2V 左右。因为这个原因，必须设计一些措施使电池电压回升后不至于又连接到负载上。

第三部分：储存

卷绕式电池与普通电池相比又一重大优点是储存性能。本章主要讲述有关于电池长储存寿命的一些信息。

充电状态

电池的充电状态与开路电压之间的关系可以近似的用下图2表示：

若电池在过去24小时内没有进行过充放电操作，由此图判断充电状态的准确度在20％以内；若电池在过去5 天内没有进行过操作，则准确度在5％以内。

储存

因为电池中的活性物质处于热力学不稳定状态，大多数电池在开路放置时都会有能量损失。自放电的速度取决于电池自身的化学体系和电池的储存温度。

图3：温度与储存寿命

卷式电池具有比普通电池更长的储存寿命。如上图3所示，在室温下储存64周（1.23年）的电池仍然有71％的容量。

要注意的是电池的自放电率是非线性的。电池的自放电率随着电池充电状态的改变而改变。也就是说，电池从100％SOC 放电至90％SOC 所用的时间与从20％SOC 放电至10％SOC 所用的时间有非常大的差异。

第四部分：充电

电池具有优秀的充电性能，这使它成为需要非常快速充电的特殊应用的首选电源。电池的充电电流可以达到2C 10或更高，这是普通电池无法达到的。

概述

与其他可充电电池一样，对卷式电池进行充电就是补充放电过程中消耗掉的能量。因为充电过程的效率无法达到100％，所以需要充入的能量要多于放出的能量。

因为气体再化合原理，产生的氧气几乎100％在负极上还原生成水，没有氧气排出。使用的高纯度的铅锡合金板栅材料具有高的析氢过电位，因此也几乎没有氢析出。同时高纯度的板栅材料也降低了正极板栅的腐蚀速率。

完全充电所需要充入的电量由放电深度、充电方式、充电时间和温度所决定。为保证完全充电，需充入放出容量的105％～110％。也就是说，每放电1Ah ，需要充入1.05～1.10Ah 以保证完全充电。

如果以瓦时而不以安时作为标准，则需要充入的更多。需要注意的是，虽然电池在达到过充电程度之前就可以达到或接近全容量，但为了的到更长的循环寿命，电池需要周期性的进行过充电。

充电可以使用各种方式。其目的是使电流以与放电时相反的方向通过电池。恒压充电法（CV ）是铅酸电池的常规充电方式，卷式电池也可以使用这种方法充电。而且恒流充电（CC ）及其他变种充电法也同样适用。

恒压充电

恒压充电法是对卷式电池进行充电的最有效的方法。

下一段快速充电部分的表2和表3表明了25℃时充电时间与充电电压和充电电流之间的关系。在重复循环情况下，充入电流的最小值应该在0.4C 10（C 10/2.5），充电16小时左右达到完全充电。如果充电时的电流小于C 10/2.5，则需要延长充电时间或使用特殊的充电方式。

一般来说，当初始充电电流小于C 10/2.5，则需要按充电器的限制电流延长充电时间。换句话说，如果充电器的电流限制为C 10/10，则应给增加10小时，即总的充电时间为26小时。同理，如果电流为C 10/5，则应延长5小时，即充电

21小时。

在以恒压方式对卷式电池进行充电时，不需要限制充电电流。

需要引起注意的一个重要问题是：循环使用的电池，充电电压必须在2.45～2.50V/单体之间。若低于2.45V/单体，

快速充电

广义的快速充电指的是在四个小时内使电池达到全容量的一种充电方式。然而，许多情况下需要在一个小时或更少的时间内达到较高的充电状态。在卷式电池之前，市场上的电池都需要比四个小时更长的时间来达到较高的充电状态。

与传统的平板式电池不同，卷式电池使用的是贫液系统，大部分电解液吸附在高孔率的、能提供贫液系统所需的气体通道的AGM 隔板中。

使用铅合金的富液式铅酸电池所固有的气体问题在卷式电池中并不存在，高纯度的铅最大限度的减少了过充电时氢和氧的产生，产生的氧气也可以在密封电池内部被再化合。

卷式电池使用的薄极板使其具有更大的表面积，在快速充电时能使电流密度保持在比普通电池低得多的水平，这就提高了它的快速充电接受能力。

表2和表3表示了在使用2.45V/单体恒压充电时充电倍率、充电时间和充入电量的关系。电池的放电深度为100％。

这些表格清楚的证明了卷式电池具有良好的快速充电能力。表2适用于初充电电流为1.5C 10的情况，表3适用于初充电电流为2.5C 10的情况。

增加初充电电流对充电时间有显著的影响。使用2.5C 10时用了40分钟充入所需电量，而使用1.5C 10充电至相同程度需要60分钟。这个结论在设计需要快速充电的电池系统时是很有用的。

虽然卷式电池在使用恒压充电法进行充电时不需要限制初始电流，但在实际

应用中大部分充电器都有功率限制，因此也存在电流限制。

考虑到现实情况，表4表示了限流1A 恒压充电时的循环情况，充电电压限制为2.45V 每单体。表格的最后一列表示了在该种放电深度下可以达到的循环次数。

浮充充电

当卷式电池在室温下浮充使用时，建议使用的浮充电压是2.27～2.35V/单体。同时建议浮充电压按下一节所讲述的进行温度补偿。

温度补偿

高温会加速反应的进行，降低电池的寿命。当温度升高时，因为反应速度的加快，在一定时间内使电池恢复全容量所需的电压将减小。

为得到最佳的寿命，当温度与25℃相差较大时，应按照-3mV/单体·℃进行电压调整。详情见卷式电池使用说明的浮充部分。注意，这个系数是负的，环境温度升高时电压应该下降。

需要说明的是，即使温度升高后进行了完美的温度补偿，电池的浮充寿命仍然会降低。这是因为充电电流随着充电电压的下降而下降时，高温仍然对电池寿命有消极影响。因此温度补偿只能部分的抵消高温对电池浮充寿命的影响。

恒流充电

恒流充电是另一种有效地充电方法。恒流充电是以恒定的电流完成对电池的充电。这种方法在几只电池串联充电时最为有效，因为它能消除电池间的不平衡。它充入的电量与电池的电压无关，因此恒流充电对每只电池的充电量都是相等的。

图4（a ）表示的是0℃时恒压充电电流、充电时间与单体电压之间的关系；图4（b ）和4（c ）表示的是25℃和45℃时的曲线。表10中所示的是这三张图中的一些关键点。

如图中所示，当电池被完全充电后电压急剧上升。电压的升高时因电池过充引起的，这时负极的绝大部分活性物质已经由硫酸铅转变为海绵状铅，正极的活性物质也大部分转变为二氧化铅。

当电池使用更高的倍率充电时，电压的上升会发生的更早。这是因为使用高倍率恒流充电时，充电效率会下降。图4（a ）、4（b ）、4（c ）中所示曲线与普通电池的有所不同，这是因为在过充时纯铅锡系统的气体再化合的影响。

卷式电池可以化合恒流充电时高达C 10/3的过充电电流所产生的氧气。当电流更高时，化合速度将跟不上气体的产生速度。

恒流充电是一种效率很高的充电方法，因此它需要一种有效的控制方法来防止严重的过充。在电池完全充电以后，以C 10/500以上的电流继续充电对电池的寿命有害。

在长时间充电时，电池接近完全充电时的电压突然升高可以用来指示终止充电或减小充电电流。室温时如果电流小到C 10/1000～C 10/500之间，则电池可以继续充电，并可以达到10年的浮充寿命。

最后，这些曲线和数据是由C 10/5循环三次以后的卷式电池得到的。因此这些数据不能作为标准，但可以作为发展或使用恒流充电器的参考。

第五部分：使用寿命

所有的电池依其在寿命期间的放电方式、环境和充电方式，寿命有很大的区别。卷式电池也不例外。有两种典型的使用寿命：循环寿命和Calendar 寿命。

循环寿命

循环使用指的是依次进行放电、充电操作的一种基本的使用方式。循环寿命指的是在电池容量低于某一水平前所进行的循环次数。这个水平通常定为容量的80％。

许多因素对电池的循环寿命有影响。放电深度（DOD ）是一个非常重要的方面。对卷式电池来说，全容量循环次数在300次左右。使用较低的放电深度可以得到更多的循环次数。

在特定的循环应用中，充电质量决定着电池的循环寿命。与有足够的时间来达到完全充电的浮充使用方式相比，在循环使用中最重要的是在两次放电的间隙中能否对电池进行完全的充电。若充电时间不足，则电池过早的损失容量。

欠充对电池的影响更甚于过充。因此在使用年限相对较短的循环应用中，确保电池不欠充是非常重要的。在循环使用中，宁可过充也不要欠充。

建议循环使用的充电电压要高于浮充时的电压。这是因为在循环使用时，可用于充电的时间要远小于浮充使用时。为补偿较短的充电时间，循环应用时的充电电压——随之变化的充电电流——需要升高以使在给定的时间内能向电池内充入更多安时的电量。

浮充寿命

室温下正确充电的卷式电池的设计浮充寿命是10年。设计寿命已经经过被生产厂家和铅酸电池的用户所接受的快速寿命循环测试方法验证。在实验中使用高温来加速电池的老化进程。

卷式电池的主要失效原因是板栅的腐蚀和生长。这个腐蚀和生长是电池内的化学反应，腐蚀和生长的速度符合Arrhenius 公式，随着温度的升高而快速增加。如图5中所示，温度每升高7～10℃，电池的寿命将下降一半。

第六部分：安全问题

为保证电池安全、正确的使用，需要注意两个问题。他们是气体问题和短路问题。

气体问题

铅酸电池在充电和过充电的过程中会在内部产生氢气和氧气。不能任由这些气体积聚在一起，否则遇明火会产生爆炸。

在正常充电过程中，有部分氢气会通过壳壁渗透出来。卷式电池制造所使用的高纯度的铅锡合金、纯净的氧化铅和硫酸可以最大限度的减少氢气的产生。

在使用推荐的充电方式时会产生极微量的气体，这些气体可以通过电池壳壁渗透出来并迅速的扩散到空气中。除了使用金属或玻璃容器外很难保持住氢气，它可以以相对较快的速度从塑料壳体中渗透出来。

因为气体的特性和保持它们的相对困难，在大部分情况下允许他们被排放到空气中。如果某种卷式电池被设计在不透气的容器内使用，则必须有措施保证充电过程中产生的气体可以被排放出来。如果任由氢气聚集，当它在大气中的体积百分比在4～96％之间时，遇到明火就会发生爆炸。

另一个需要考虑的方面是充电器故障。当充电器发生故障，导致以高于建议使用的电压进行充电时，会有大量的氢气和氧气从安全阀中排出。这个混合物可以引起爆炸，不可以聚集在一起。因此，尽管卷式电池与普通电池相比有很大的优势，仍然禁止在密闭的容器中进行充电。

短路问题

卷式电池的内阻非常低，因此短路时会产生极高的电流。由此产生的热量会产生严重的失控，是潜在的火灾隐患。在电池的端子附近工作时应特别注意穿戴的金属环、表带之类的东西。

将这些东西误放在端子上会导致皮肤烧伤。建议在电池附近工作时，应摘除手镯、手表、珠宝等物品。

引申开来，当电池进行安装或维护时，需穿戴绝缘手套，并且只可以使用绝缘的工具以防止短路。

使用注意事项：

¾ 严禁短路

¾ 注意标志，防止极性接反

¾ 电池不得装在完全密封的容器内

¾ 电池使用后应及时充电，不要在放电或充电不足的状态下长期存放 ¾ 勿与其他品种电池混合使用

¾ 电池储存应在干燥、通风、无日光直射并远离火源和热源的场所 ¾ 不要摔掷、重压

¾ 请勿自行打开电池