铅酸电池是如何工作的

自1880年代以来，铅酸电池几乎没有变化，尽管材料和制造方法的改进继续带来能量密度，寿命和可靠性的提高。所有铅酸电池都由浸入电解液池中的扁平铅板组成。大多数类型的铅酸电池都需要定期加水，尽管低维护类型带有多余的电解质，以补偿正常使用寿命内的水分损失。

RV 和海洋工业中使用的铅酸电池通常由两个串联的 6 伏电池或单个 12 伏电池组成。这些电池由几个串联的单节电池组成，每个电池产生大约 2.1

伏的电压。六伏电池有三个单电池，充满电时产生 6.3 伏的输出电压。12 伏电池有六节串联的单节电池，产生 6.《》 伏的完全充电输出电压。

电池单元由两块铅板组成，一块正极板覆盖着二氧化铅糊，一块由海绵铅制成的负极板，中间有绝缘材料（隔板）。将极板封装在塑料电池盒中，然后浸入由水和硫酸组成的电解质中（见图#1）。每个电池能够存储2.1 伏。

为了使铅酸电池产生电压，它必须首先从充电器接收至少2.1伏/电池的（形成）充电电压。铅酸电池不会自行产生电压;它们仅存储来自其他来源的电荷。这就是铅酸电池被称为蓄电池的原因，因为它们只存储电荷。电池极板的大小和电解液的量决定了铅酸电池可以存储的电量。此存储容量的大小描述为电池的安培小时

（AH） 额定值。房车或船舶中使用的典型 12 伏电池的额定值为 125 AH，这意味着它可以在 12.5 小时内提供 10 安培的电流，或在 6.25小时内提供 20 安培的电流。铅酸蓄电池可以并联，增加AH总容量。

在下面的图 # 2 中，六个单节 2.1 伏电池串联起来，制成典型的 12 伏电池，充满电后将产生 12.6 伏的总电压。

铅酸面糊放电循环

在图#3中，上面充满电的电池连接到负载（灯泡），硫酸和铅板之间的化学反应产生点亮灯泡的电力。这种化学反应也开始用一种叫做硫酸铅的物质涂覆正极板和负极板，也称为硫酸盐化（显示为板上的黄色堆积物）。硫酸铅的这种积聚在放电周期中是正常的。随着电池继续放电，硫酸铅覆盖越来越多的极板，电池电压从

12.6 伏的完全充电状态开始下降（图 # 4）。

在图 # 5 中，电池现在完全放电，极板几乎完全被硫酸铅（硫酸盐化）覆盖，电压降至 10.5 伏。

注意：铅酸电池在 10.5 伏以下放电会严重损坏它！

硫酸铅（硫酸化）现在覆盖了大部分电池板。硫酸铅是一种柔软的材料，只要放电的电池立即连接到电池充电器，就可以将其重新转化为铅和硫酸。如果铅酸电池不立即充电，硫酸铅将开始形成硬晶体，无法通过标准固定电压（13.6伏）电池转换器/充电器重新转换。

注意：请务必尽快为您的房车或船用电池充电，以防止由于硬硫酸铅晶体的堆积而导致电池容量损失！

铅酸电池充电周期

关于铅酸电池充电，要了解的最重要的事情是，具有单个固定输出电压的转换器/充电器将无法正确充电或维护电池。适当的充电和维护CE需要一个智能充电系统，该系统可以根据充电状态和RV或船用电池的使用情况来改变充电电压。Progressive

Dynamics开发了智能充电系统，可以解决电池问题并减少电池维护。

下一页图 # 6 所示的已放电电池连接到转换器/充电器，其输出电压设置为 13.6 伏。为了以 12.6 伏的完全充电的端电压为 12 伏的 12

伏铅酸电池充电，必须将充电器电压设置为更高的电压。市场上的大多数转换器/充电器都设置为大约 13.6

伏。在电池充电循环中，硫酸铅（硫酸化）开始重新转化为铅和硫酸。

在充电过程中，当电流流过电解质和水的水部分时，（H2O）被转化为其原始元素，氢和氧。这些气体非常易燃，也是您的房车或船用电池必须通风到室外的原因。放气会导致水分流失，因此铅酸电池需要定期加水。密封的铅酸电池含有大部分这些气体，使它们能够重新结合到电解质中。如果电池过度充电，来自这些气体的压力将导致泄压盖打开和排气，从而导致一些水分损失。大多数密封电池在制造过程中都添加了额外的电解液，以补偿一些水分损失。

上面图 # 7 所示的电池已使用 13.6

伏的固定充电电压完全充电。请注意，一些硫酸铅（硫酸盐化）仍然残留在板上。这种积累将在每个充电周期后继续，电池将逐渐开始失去容量以存储完全充电，最终必须更换。如果电池每

10 次放电循环或至少每月一次均衡充电，则硫酸铅积聚会减少。均衡充电会在短时间内将充电电压增加到 14.4

伏或更高。这种较高的电压会导致放气，从而平衡（重新混合）电解质溶液。

由于大多数房车和海洋飞船所有者很少记得执行此功能，因此Progressive

Dynamics开发了微处理器控制的充电向导。当电池充满电且未使用时，充电向导将每 21 小时自动提供一次均衡充电，持续 15 分钟。我们的 2000

系列船用电池充电器内置了充电向导功能。

在 13.6 伏的固定电压下为铅酸电池充电的一个缺点是充电时间很长。典型的 125-AH RV 或船用电池大约需要 80 小时才能在 13.6

伏电压下充电。将充电电压增加到 14.4 伏会将 125 AH 电池的电池充电时间减少到 3-4 小时。一旦电池达到充满电的 90%，电压必须从 14.4

伏降低到 13.6 伏，以减少放气和失水。可选的充电向导会自动感应电池何时处于非常低的充电状态，并自动选择其 BOOST 操作模式。升压模式将 PD9100

系列转换器/充电器的电压增加到 14.4 伏。当电池达到 90% 的电量时，充电向导会自动将充电电压降低到 13.6

伏以完成充电。同样，这是我们船用充电器的标准功能。

以 13.6 伏的固定电压为铅酸电池充电的另一个缺点是，一旦充满电，13.6 伏会导致相当大的气体和水损失。为了防止这种情况发生，充电电压必须降低到

13.2 伏。一旦电池充满电并保持 30 小时未使用，充电向导将自动选择其存储工作模式（13.2 伏）。此功能是所有渐进式动力船用电池充电器的标准配置。

在 13.2

伏的充电电压下，转换器/充电器将保持充满电，减少放气和水损失。但是，这种较低的电压不能提供足够的放气来防止称为电池分层的电池状况。电池分层是由电池中的电解质是水和酸的混合物引起的，并且像所有混合物一样，一种成分，即酸，比水重。因此，酸将开始沉降并集中在电池底部（见图#8）。

电池底部这种较高浓度的酸会导致硫酸铅的额外积聚（硫酸化），从而降低电池存储容量和电池寿命。为了防止电池分层，必须定期应用均衡充电（将充电电压增加到

14.4 伏）。充电向导每 21 小时自动选择其均衡模式（14.4 伏），持续 15 分钟。这种均衡充电功能是我们船用充电器的标准配置。

如您所知，为了正确充电和维护铅酸电池，您必须使用智能充电系统。Progressive Dynamics、安装了充电向导的Inteli-Power

9100系列RV转换器或我们的Inteli-Power船用电池充电器之一将为您的电池提供所需的智能充电系统，以延长使用寿命，维护成本低。

干电池 电池分为干电池

和湿电池。旧的原始干电池是中间有碳棒的那种，它们几乎没有功率和保质期。目前的不可充电干电池具有出色的保质期，通常提供1.5VDC。可充电干电池的保质期不到一年，然后需要再次充电。

NiCads引发了电池具有记忆的想法。在充电前未能将镍镉完全放电最终会导致电池寿命损失。公司开始销售充电器，通过在充电前设置放电周期来“调节”NiCads。

这些都不适用于其他电池，例如镍氢电池和锂电池。没有必要“调节”这些电池，最好让它们保持浮充并充满电，而不是通过放电然后充电来循环它们。循环电池会使其磨损得更快。

湿电池

湿电池是我们汽车中的电池 -

一种产生电力的酸和铅板。大多数汽车电池没有密封。如果不保持直立，它们会溢出或泄漏酸液。密封铅酸面糊IES不会泄漏，尽管如果充电不正确，它们可能会排出气体。密封铅酸电池有两种形式：凝胶电池和AGM（吸收玻璃垫）。

凝胶细胞的制造难度更大（让凝胶恰到好处是问题）;代替液态酸，酸以凝胶形式保留在铅板之间。据说凝胶电池在长时间使用和频繁循环的条件下比 AGM

电池工作得更好。高尔夫球车和轮椅是凝胶细胞比AGM效果更好的用途。电池放电更深，经常使用，然后充电。

AGM 在深度放电但很少使用时似乎更有效，保持浮动充电。不间断电源就是这样一种用途。UPS

中的电池在电源打开时保持充满电，但是当电源关闭时，计算机、显示器、打印机等会从电池中拉出大量电流，直到它们可以正常关闭。

凝胶电池和AGM之间的差异对于需要大容量便携式电池以供偶尔使用的非关键用户可能没有区别。这可能包括业余无线电操作员，他们需要在现场使用大电池一两天进行活动，或者露营者希望在露营旅行中使用电池来运行灯光或为

AA 充电。

放电 使用充电的电池将其放电

。湿电池和干电池随着时间的推移“自我放电”。湿电池可以在最后一次充满电后保持大约一年的可行充电。当寒冷时，湿电池会失去功率，无法提供其额定电荷。与其等待一年电池耗尽，不如每六个月为湿电池充电一次，或者通过对其进行浮动充电来一直充满电。

当制造商给出额定容量时，它基于额定容量的 1/20 的抽取。这有时用公式 1/20 x C 表示，其中 C

是额定容量。如果电池有手册，它可能有一个图表，根据不同的消耗显示不同的容量。如果放电率大于 1/20 x C，则电池将无法持续其额定容量。例如，以 1/4 x

C 放电的 10 安培小时电池不会持续预期时间。

12V铅酸电池的“完全”放电为10V。充满电后，12V 电池将在端子处测量超过 13.2V。当电池在终端上显示 10V

且空载时，制造商认为电池已完全放电。频繁的完全放电会损坏电池，导致铅板硫酸盐。如果您有 7 安培小时的电池并以推荐的 1/20 x C

将其耗尽，直到电池处于或低于 10V，您将损坏电池，并且它将不再充电并提供其额定容量。

回到电动车，如果你出去购物和用餐一个周末，使用手推车几天没有充电，即使你从 1 安培小时的电池中耗尽首选的 7 x C 24 小时（两天在商场 12

小时），你已经耗尽了（.35 安培 X 24 小时 =）电池 8.4 安培 - 它会在你完成第二天之前就没电了，

并且电池会过度放电。另一方面，如果你有一个UPS并且电源出现故障，你有一个工作要完成，所以y运行计算机、显示器和打印机 30

分钟以打印、保存和关闭，但您的设备消耗 7 安培，您只从 7 安培小时的电池中抽取 3.5 安培（7 安培 X .5 小时 = ）。它会恢复的。

充电

经验法则是将容量除以 10 （C/10） 为电池充电。使用 7 安培小时的电池，我们需要大约 700

毫安的电量为其充电。无论哪种方式，一百毫安左右都不会造成伤害。较小的安培数将需要更长的充电时间，并且可能无法为足够大的电池充满电。但是，较大的安培数可能会损坏电池。较高的电流会加热溶液（液体或凝胶），使其释放气体。密封电池有单向阀来排出气体，但请记住，气体是氢气，是易燃的。请勿在封闭的包装盒中为电池充电。对于非密封铅酸电池，液体在过热时会蒸发，暴露铅板并允许它们硫酸盐。

这个经验法则意味着电池充满电可能需要半天以上;15小时并不少见。

如果您的充电器对于电池来说太大（例如，为 7 安培小时的电池提供 2

安培），并且充电器提供了从充电到保持浮充的开关，则电池可能永远不会为充电器提供足够的电阻，使其感知电池已充满电并从充电切换到浮充。这意味着只要连接充电器，您仍将为电池充电，并且您将对电池过度充电。

电池寿命

电池寿命取决于许多因素，我将只介绍周期。对电池放电，然后给它充电是一个循环。完全放电的密封铅酸电池（如上所述）的寿命约为 200

次循环。如果电池受到“浅”放电（充满电时读数的电压下降 30% 或 40%），则寿命可能是 800

次或更长时间。最好将密封的铅酸电池保持浮动充电状态，而不是让其在两次使用之间放置一年来完全放电。下一个最佳选择是每月为电池完全充电。

不经常使用电池然后使用它们完全放电（及以后）的人会损坏他们的电池，并大大缩短电池寿命。我想到的是那些每年去露营一次一周的人。他们直到离开前一两天才给电池充电，在一周内耗尽电池，然后将电池带回家并放电，直到明年。如果电池对安全或健康不重要，那么当它们早期和经常发生故障时，这不是问题。

您可以通过充满电、测量电压（应超过 13.2V）并在保持电压表连接的同时对电池进行已知消耗来估计电池的电流状况。假设您有一个汽车前照灯，您知道它消耗 4

安培。如果您有 12 安培小时的电池并充满电，请将灯和电压表连接到电池，打开灯并记下时间。当您注意到光线褪色时，请开始观察仪表并记下电压表读数为 10.5V

的时间。假设花了 2 个小时。对于 12 安培小时的电池，电池在 4 安培时的额定容量为 3

小时，因此您的电池RY的容量现在是其额定容量的2/3。它的容量将继续下降，直到您发现电池无用并回收它。

有关电池的常见问题解答 铅酸电池

不使用时会放电吗？

所有电池，无论其化学成分如何，都会自放电。铅酸电池的自放电率取决于存储或工作温度。在 80 华氏度的温度下，铅酸电池将以每周约 4%

的速度自放电。额定电流为 125 安培小时的电池将以每周约 5 安培的速度自放电。请记住，如果 125 AH 电池在冬季存放四个月（16 周）而不充电，它将失去

80 安培的 125 安培容量。它还将具有严重的硫酸盐化，这会导致额外的容量损失。不使用时保持电池充电！

铅酸电池会产生记忆吗？

铅酸电池不会产生任何类型的内存。

铅酸电池在充电前需要完全放电吗？

不可以，事实上，您永远不应该将铅酸电池放电到其额定容量的 80% 以下。将其放电到该点或 10.5 伏以下可能会损坏它。

何时需要执行均衡充电？

均衡应在首次购买电池时（称为清新充电）和定期（每 10 次放电周期或至少每月一次）进行。性能降低也可能表明需要均衡充电。

什么是均衡电荷？

12 伏电池的均衡充电要求每月一次或每 10 次放电周期以至少 14.4

伏的电压充电至少一小时。均衡充电可防止电池分层并减少硫酸盐化，硫酸盐化是电池故障的主要原因。

我应该什么时候给电池加水？

您使用和充电电池的频率将决定浇水的频率。此外，在炎热的气候中使用电池将需要更频繁地浇水。最好经常检查电池水位，并在需要时添加蒸馏水。切勿在电池中添加自来水。自来水中含有矿物质，会降低电池容量并提高其自放电率。

警告 - 全新电池的电解液水平可能较低。先给电池充电，然后根据需要加水。充电前向电池加水可能会导致电解液溢出。

正确的电解液液位是多少？

电池电解液液位应刚好低于通风孔底部，比隔板顶部高约 1/2 - 3/4 英寸。切勿让电解液液位降至板顶部以下。

我需要在电池中添加酸吗？

在正常操作条件下，您永远不需要添加酸。仅应添加蒸馏水或去离子水以达到推荐的电解质水平。

我的电池

会冻结吗？

如果您的电池部分放电，铅酸电池中的电解质可能会冻结。在 40% 的充电状态下，如果温度降至大约 -16

华氏度，电解质将冻结。当电池充满电时，电解液不会冻结，直到温度降至大约 -92 华氏度。

铅酸电池所有者最常犯的错误是什么？

充电不足 -

通常是由于不允许充电器在使用后将电池恢复到完全充电引起的。在部分充电状态下连续运行电池，或将电池存放在放电状态会导致在极板上形成硫酸铅（硫酸化）。硫酸盐化会降低电池的性能，并可能导致电池过早失效。

过度充电 - 连续充电会导致正极加速腐蚀、过度耗水量，在某些情况下还会损坏电池内的温度。铅酸电池应在每次放电超过其额定容量的 50% 后以及在长时间储存

30 天或更长时间期间或之后充电。

浇水不足 - 在铅酸电池中，水在充电过程中会流失。如果电解液液位降至板顶部以下，则可能会发生无法修复的损坏。经常检查电池水位。

过度浇水 - 过度浇水会导致电解液进一步稀释，导致电池性能下降。电池充满电后加水，切勿在电池部分放电时加水。

我可以通过将充电电压降低到 13 伏或更低来减少向电池加水的需要吗？

降低充电电压将减少加水的需要，但这会导致称为电池分层的情况。当电解质混合物中的硫酸与水分离并开始集中在电池底部时，会引起电池分层。

这种增加的酸浓度增加了硫酸铅的形成（硫酸化）。为防止分层，您的电池应定期进行均衡充电（将充电电压增加到 14.4 伏或更高）。