【科普】电池容量、额定容量、AH、WH,C10、0.1C、I10

只看楼主收藏回复

楼主

缘起

往日经常有朋友问起电池理论容量，实际容量，额定容量，时率，倍率，放电终止/截止电压,恒功率放电，恒电流放电，高功率电池，高倍率电池,,,近日终于有时间整理下。

特此整理一篇初级文章以饷诸位新一代绿色数据中心俱乐部会刊订阅者，及诸位朋友圈有缘得见者。

这是福哥第106篇原创，感谢各位缘者长久以来的关注、支持和转发。

电池容量

电池容量是衡量电池性能的重要性能指标之一，它表示在一定条件下（某放电电流/功率、温度、终止电压等）电池放出的电量，即电池的容量。可用放电电流/功率对持续时间的积分来表示，通常以安培·小时或者瓦特·小时为单位（简称，以A·H或者W·H表示，1A·h=3600C（C指库伦为电荷/电量基本单位））。

功率W=电压V*电流A,以AH为单位的电池容量一般还需要标注其额定电压，以WH计量的电池容量，为放电电压、放电电流，亦或放电功率与持续时间的积分。

电池的容量取决于电池中活性物质的多少和活性物质的利用率。活性物质量越多，活性物质利用率就越高，电池的容量也就越大；反之容量越小。

电池理论容量是指按照活性物质100%利用来计算其容量，其一般以荷电量库伦或者C来表示，1C库伦=1A*1S；

额定容量

电池标定/额定容量是指在标定或者指定的条件下，电池的标定/额定容量。一般需要指明其遵循的规范或者指明相关的温度、放电电流/放电功率、终止电压等相关影响电池容量的标定/额定条件。

对于数据中心常用的固定型阀控式铅酸蓄电池，按照《固定型阀控铅酸蓄电池》GB/T19638，额定容量一般是指10小时放电率下，在电池表面维持在25℃±5℃时，以I10放电电流直至截止单体蓄电池截止电压1.8V时得到的实际放电电流与实际持续时间的乘积，也即C10容量。

按照IEC相关规范，对于镍镉和镍氢电池，在20±5℃环境下,以0.1C充电16小时后以0.2C放电至1.0V时所放出的电量为电池的额定容量,以C5表示。而对于锂离子电池,则规定在常温,恒流(1C)恒压(4.2V)控制的充电条件下,充电3 h再以0.2C放电至2.75V时放出的电量为电池的额定容量，以C5表示。

应用侧容量影响因数

对于应用侧来说，一般基于给定电池，温度，放电电流/放电功率，截止电压，电池寿命考虑、充电设置、排气及电池安装、维护等均会影响电池实际可放电池容量。

以下图片为铅酸蓄电池的一些因数的经验影响水平，仅供参考。

实际容量

在实际的温度、放电电流/放电功率，截止电压/负载特性下，电池所放出的容量即为实际容量。

关于固定阀控式铅酸电池，国家标准《固定型阀控铅酸蓄电池》GB/T19638-2014，要求:

3小时放电率/后备时间下，C3≥0.75C10；

1小时后备时间下，C1≥0.55C10；

15分钟后备时间下，C0.25≥0.425C10；

如果实际测试值C10，C3，C1小于该规定，将不满足该规范要求。

虽然电池高温对实际电池容量有利，活性物质更活跃，载电量更高；但是考虑火灾隐患以及电池寿命问题，实际工程中考虑电池造价，综合性价比，一般选择维护电池室温度在25±1℃，保障电池高性价比的工作环境。实际数据中心应用中，经常出现电池寿命较短，三到四年即无法使用需要报废。一方面是受害于最低价中标，另一方面是假冒伪劣的电池产品，还有一个重要因数就是电池室的温度控制和监控往往没有受到重视。

根据相关研究，温度上升10℃，电池寿命缩减一半左右。

放电倍率：电池放电电流除以电池额定容量的数值，通常以XC表示。比如1C放电对于C10=100AH的电池通常，是指以I=100A=10I10=1.82I1进行放电，1C此时指1C10，10I10；比如标定C1=55AH的电池通常1C放电是指以I=55A=5.5I10=I1进行放电，1C此时指5.5I10；

放电时率：电池放电以其额定小时率容量除以放电小时数的数值，通常以IX，比如10小时率放电电流I10=C10/10,同样上例C10=100AH,其10小时率放电电流I10=10A;1小时率放电电流I1=C1/1,同样上例C10=100AH,其1小时率放电电流I1=55A;

常见疑问

1.某厂家声称某标定容量为200AH，其电池10小时放电率，其I10=18.6A；

电池标称容量不达标，虚标较高容量，按照国标要求，应按照C10标定，如果其标定合规，其I10=20A。

2.100AH的电池为什么无法以100A放电1h；

如果该电池符合国家标准《固定型阀控铅酸蓄电池》GB/T19638-2014，其0.55C也即55A恒流放电时间应达到1H。而1C放电其由于放电速率和电池组瓶颈效应等影响，实际放电时间小于1h，并不能判断其不符合规定。根据国标及国内数据中心实践，其放电时间应超过半小时属于优质。如果其为数据中心专用电池，其C1=100AH，其放电时间应达到1h，如果以C0.5=100AH标定其放电时间应超出1h。

3.电池如何合理选型；

应根据电池不同放电时间下，实际可持续放电功率或者电流特性，综合负载特性及传输损失，进行科学计算后根据方案的成本和占空间、承重等进行权衡对比后选择。

一般数据中心应根据服务的ups或者机柜等计算负载，计算出需求功率P1，及需求后备时间。然后按照电压设置每组节数，最终根据相关限定及电池特性选址合适的组数和电池。

在产品均合格的前提下，一般选用高功率电池，其经济性较好，这与规模效应、成熟大容量机组、云计算的成本可能较低是同一个道理。

主编寄语

新一代绿色数据中心俱乐部现有金融业建设与运维管理课程上线，欢迎感兴趣的朋友，收听。

时长约6h，线上课程约365元/人。以下为部分培训摘要。