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， 设计，再按此设计做必要的修改。设计步骤大体如下。
进行非定型
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=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，
浓度及数量，极板和板栅的尺寸。 二、 容量计算的经验式
H2SO4
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 = 0.154 bh J
式中 C——极板容量（A • h）
b 极板宽度（cm） h――极板高度（cm）
8——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 容量之用。以正极为准。
10h率计算
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:
0.043
式中
A ——极板面积（mm2）
8——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 10\"4;在阀控式密封电池中:
在普通型电池中此常数 为4.9X
极板容量＞20A • h时，取3.8X 10 5 A • h ＜极板容量v20A • h时，取4.0X 10
极板容量＜5 A • h时，取4.2X 10
4、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） ①9.5 ①8.0 ①5.0
陪负极厚（mm） 铅芯直径（mm） 4〜5 3.5~4 2.5 墩粉后，管内干粉表面密度为
3.2 2.7 2.0 3.0〜3.1, 1A • h容量需要管长
度及干粉量见下表 管 硫酸 内 相对 径 密度 C5 1Ah 所需 管长 C10 1Ah 用干 粉重 C20 1Ah 用干 粉重 1Ah 所需 管长 1Ah 所需 管长 1Ah 用干 粉重 (mm) 9.5 1.215 9.5 1.250 9.5 8 8 5.5 1.280 1.250 1.280 1.280 80 75 70 100 93 190 (g) 15 14 13.1 13.3 12.4 11.7 (mm) 75 71 66 94 88 100 (g) 14 13.3 12.4 12.6 11.8 11.2 (mm) 72 67 62 90 82 170 (g) 13.5 12.6 11.6 12 11 10.5 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 板栅的比质量（g/Ah,以C2o 制 造 厂 板栅的比质量（g/Ah,以C20 额定容量计算） 正极 负极 造 额定容量计算） 厂 正极 负极 1 5.0 5.0 6.5 6.5 6.0 6 7 8 9 7.1 7.0 5.4 6.0 5.5 6.0 6.0 5.1 5.5 5.2 2 6.2 3 6.5 4 5.9 5
6.1 6.0 10 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 同。表中板栅质量中未包括极耳质量。
5.0g/Ah，正、负极相
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 寿命（次） 正极板栅比质量 (g/Ah) 预期循环 寿命（次） 正极板栅比质量 (g/Ah) 250 500 2、 a和丫系数
6 7 1000 1500 9 11 文献中提出正极板的设计参数是比例值
板栅质量
'—活性物质+板栅质量
a ,
通常a值变化在0.35〜0.60。
1995年Pavlov又提出引进参数丫，即
¥_活性物质质量
板栅的表面积
Pavlov认为，正极活性物质的比表面积为 3〜8 m/g，取 平均值
为5 m/g。一个汽车型极板具有100g活性物质，则其表 面积为500
2
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：
牵引用 构件名称 起动用 （管式） 板栅（包括正、负极） 活性物质（含正、负极） 活性物质质量/板栅质量 （涂膏式） 牵引用 21.5% 36.0% 1.67 26.7% 35.9% 1.34 27.3% 40.1% 1.47 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。
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