铅酸电池是一种利用铅、水和硫酸之间的化学反应来储存电能的可充电电池。这些电池背后的技术已有 160 多年的历史，但它们仍然如此受欢迎的原因是它们坚固、可靠，而且制造和使用成本低廉。 

如果您希望储存太阳能阵列产生的能量，铅酸电池可能是一个不错的选择，但更新的技术可能更方便、更紧凑。 

下面的文章都是关于用于太阳能存储的铅酸电池，但我们还有一篇关于家用太阳能电池的更一般的文章。

在本页面

这个怎么运作

汽车电池与深循环电池

用于太阳能存储的深循环电池

设计电池组

深循环铅酸蓄电池的种类

浸液式铅酸

密封铅酸

AGM电池

胶体电池

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铅酸电池的工作原理

虽然铅酸电池的化学成分非常简单，但写出所有的化学方程式可能会使它看起来非常复杂，因此我们将尝试在没有所有这些的情况下对其进行解释。 

*简单的铅酸电池由三部分组成： 

带负电荷的铅和锑金属板

由二氧化铅制成的带正电的金属板

硫酸和水的混合物

负极板称为阳极，正极板称为阴极，水/酸混合物称为电解质。

一个简单的铅酸电池。图片来源：LibreTexts.org

当极板悬浮在电解质混合物中并连接到电线时，电池就可以供电了！ 

当电子流出电池时，电解液中的酸开始粘附在电极上的铅上，将电极的外表面转化为硫酸铅，并留下额外的氢离子漂浮在水中。

当电子沿着电线传输时，硫酸铅会在电池放电时在板上形成。资料来源：动态科学

给电池充电会增加电子并破坏铅和硫酸盐之间的电化学键。硫酸盐与电解液中的游离氢离子重新结合，再次生成硫酸。

铅酸设计有一个缺点。如果电池放电过多，一些硫酸铅无法分解并与游离氢重新结合，导致铅板上形成**涂层，称为硫酸化。硫酸化会大大缩短电池的使用寿命。 

铅酸电池要长期工作，必须定期放电不超过电池总容量的一半。

汽车电池与深循环电池

汽车电池不太适合储存家庭使用的能量，因为它们旨在提供用于启动汽车的短时爆发电力。事实上，这些类型的电池称为启动、照明和点火 (SLI) 电池。 

SLI 电池由薄而多孔的铅板制成，旨在一次从电解质中汲取尽可能多的电能。这种能量激增称为电流，以安培为单位进行测量。 

汽车电池是使用 6 个串联的电池制成的。当电池充满电时，每个电池产生约 2 伏特的电压，导致总电压为 12 伏特。伏特乘以安培等于瓦数，或一次可用的总功率。 

了解更多：安培、伏特和瓦特

用于太阳能存储的深循环电池不需要产生大量的瞬时能量来启动任何东西，因此它们有更厚的铅板，可以持续很长时间，并且更缓慢、更均匀地从电解质中汲取能量。 

用于太阳能存储的深循环电池组

深循环电池往往是由塑料复合材料制成的大型矩形盒子，这使得它们很容易相互堆叠。因为它们不需要启动汽车，它们可以单独产生更少的瓦数，并且可以连接在一起构成电池组。 

许多用于储能的深循环电池只有一个大电池并产生 2 伏电压。而且，电池越大 - 它可以存储的能量越多。其他 2、3 和 6 芯设计分别用于 4、6 和 12 瓦的电池中。用于存储太阳能的电池组连接在一起可产生 12、24 或 48 伏特的电压。 

例如，可以将六个 2 伏电池串联（从负极到正极全部沿线）以构成一个 12 伏电池组，或者可以将四个 12 伏电池串联以构成一个 48 伏电池组. 

如果您将电比作水，那么电池电压就对应于软管中的压力。更的压力意味着更大的流速。以安培数为单位的电流定义了软管开口的宽度。两者共同决定瓦数或流量。 

储能能力以每 20 小时的安培小时为单位来衡量，这意味着它是通过 20 小时内耗尽电池所需的能量来衡量的。想象一下连接到桶上的软管。更大的电池就像一个更大的桶，因为它能容纳更多的能量（水）。

您可能会看到额定存储 1100 安培小时的 2 伏电池。这意味着电池可以输出 55 安培的电流 20 小时。在 2 伏时，这意味着电池在任何给定时间都会产生 110 瓦（2 伏 x 55 安 = 110 瓦）。 

但是 2 伏不是很的压力。这就像将软管与桶保持水平。它后面有很多水，但只是涓涓细流。这个想法是创造更多的压力，这样能量就可以以更的速度流动。

串联电池以增加电压就像给水增加压力一样。以之前的电池组为例：将六个 2 伏电池串联起来并不会增加存储的能量，它只是通过“软管”中的压力增加了它的流动速度。 

在这种情况下，该系列电池仍可产生 55 安培的电流 20 小时，但这次它们产生的电压为 12 伏特，总功率为 660 瓦（55 安培乘以 12 伏特）。

相反，并联连接两个电池会增加安培数，但不会增加电压。并联接线连接两个电池的负极端子和两个电池的正极端子。如果将 12 伏的电池连接在一起，并联接线是可以接受的，但大多数人需要一个可以产生 24 或 48 伏电压的电池组；在这种情况下，他们需要串并联。 

串并联接线连接两串或多串串联的电池。这会增加存储的总能量和电压，如下图所示。 

设计电池组

设计用于太阳能存储的电池组是找到合适的电压、合适的电流和合适的存储能量的平衡行为。 

大多数家庭每月总共需要大约 900 千瓦时 (kWh) 的电力，或每天 30 千瓦时。为了满足这些需求，您需要一个能够在 48 伏电压下存储 625 安培小时的电池组。

设计电池组的一个重要规则是不允许超过 100 安培的电流。这里的主要想法是建立一个具有足够电压的电池组，这样电流就不会超过 100 安培。 

电池电压会随着电池充满电后电量下降而下降，因此在规划电池组时考虑到这一点很重要。如果您打算单独使用电池供电来运行很多电器，**选择 48 伏电池组，这样您一次可以消耗多达 4,800 瓦的电量。

大家在使用家电的时候，每一种都需要一定的功率，而且大部分都有工作瓦数和较的启动瓦数。理想情况下，当多个设备同时运行时，电池组将能够满足您的所有需求。

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不同类型的太阳能深循环铅酸蓄电池

这是橡胶与道路相遇的地方。深循环铅酸电池主要分为三种类型，各有优缺点。他们包括：

富液式铅酸蓄电池

吸收性玻璃垫 (AGM) 电池

胶体电池

**种便宜且持久，但需要定期维护以保持电解液与电池盒内的水平衡。

另外两个属于更广泛的“密封铅酸电池”类别。虽然它们被设计为通过将电解液密封在外壳内而免维护，但它们也更昂贵并且可能不会持续很长时间。

富液式铅酸蓄电池

*简单、*便宜的深循环电池是富液式铅酸 (FLA) 电池。这些电池与下面显示的简单铅酸电池的图像*相似，圆柱形铅板浸没在水和酸的电解液中。

八个 6 伏富液式铅酸电池组成一个 48V 电池组。图片来源：

FLA 电池可能不贵，但保养起来也很复杂，因为电池盒内的电解液会随着时间蒸发，需要您定期添加蒸馏水。如果不经常加水，电池的寿命会大大缩短。 

因为它们是为打开而设计的，FLA 电池需要直立存放并给予足够的通风，以防止电池放电时释放的氢气积聚。这意味着保留一组适合家庭储能的深循环 FLA 电池会占用大量空间，如上图所示。 

如果保养得当并且定期放电至不超过其容量的一半，FLA 电池在家庭储能装置中可以使用 5 到 8 年。

密封铅酸电池

顾名思义，密封铅酸 (SLA) 电池无法打开，也不需要加水。 

一组供房车使用的密封铅酸电池。图片来源：

相反，他们使用两种方法中的一种来将几乎所有存在于电池体内的电解液中的水保留下来——通过在正极板和负极板之间添加吸收性玻璃纤维隔板，或者将电解液变成凝胶。这些设计意味着 SLA 电池可以侧放和堆叠以便于存放。

尽管有这些改进，SLA 电池仍然需要排气以防止氢气积聚。这个通风口由一个阀门控制，这就是为什么 SLA 电池有时也被称为“阀控铅酸”或 VRLA 电池。 

如上所述，SLA 电池主要有两种：吸收性玻璃垫 (AGM) 和胶体电池。 

AGM 电池（吸水玻璃垫）

AGM 电池是在电池制造商寻找使电解液靠近极板以用于尔夫球车等振动应用的**方法时开发的。 

这种情况下的垫子由一种看起来像纱布垫的细玻璃纤维网制成，并放置在电池的每个电池的负极板和正极板之间。

显示典型 AGM 电池内部部件的示例。

由于 AGM 电池几乎捕获了电池内部的所有电解质，因此可以将其放电到更深的深度，同时允许硫酸盐与游离氢重新结合。 

质量的 AGM 电池可以在数百次循环后放电至其容量的 80%，在家庭储能装置中通常可持续使用 4 至 6 年。仍然建议放电至不超过 50%，以*大限度地延长电池寿命。 

然而，这些优势是有代价的，AGM 电池每千瓦时 (kWh) 储能的成本通常是其 1.5 到 2 倍。AGM 电池每千瓦时占用的空间也略多，但同样，它们可以侧放，以节省家庭存储空间。

如果您不想保持严格的测试和浇水 FLA 电池计划，您想要多种安装选项和，并且您愿意为此付出代价，请选择 AGM 电池用于太阳能存储。 

胶体电池

与 AGM 电池一样，胶体电池旨在将电解液保持在电池内部并防止其蒸发或溢出。 

在这种设计中，硫酸悬浮在硅胶中，这使得电池非常稳定并且长时间自放电率很低。 

深循环凝胶电池的一个例子。

凝胶电池是*安全的铅酸电池，因为它们从排气阀释放的氢气非常少。它们在需要关注温的地方表现良好，可以排放到 50% 以下并保持其使用寿命。

凝胶电池的缺点是它们在与其他铅酸电池类型相同的空间内存储的能量较少，并且凝胶在低温下性能不佳。 

此外，凝胶电池需要使用特定的智能充电器小心充电，这些充电器旨在限制用于为电池充电的电压并防止过度充电。不使用这些充电器可能会导致电池提前数年耗尽。

如果您生活在炎热的气候中并且不能将电池存放在凉爽或通风良好的地方，并且如果您**可以 **** 确保它们永远不会以超出其特定范围的电压充电，请选择用于太阳能存储的胶体电池。

铅酸电池比锂离子电池好吗？

这个问题的简短回答是否定的，铅酸电池并不比锂离子电池好。 

然而，值得注意的是，锂离子是一种较新的电池技术，与铅酸相比具有特定优势，包括：

更的能量密度（在更小的空间内提供更多能量）

对温度变化的容忍度更

定期放电至 80% 并仍可使用 10 年的能力

例如，像Tesla Powerwall这样的锂离子电池仅占约 4.5 立方英尺，挂在墙上，可存储 13.5 kWh 的可用能量，并且有保证至少可以使用 10 年，同时仍然能够存储其初始容量的 70%。每天的放电量达 80%，相当于提供了 33,000 kWh 的电力。 

而由富液式铅酸电池组成的深循环电池组每天可放电达 10.4 kWh，占地面积为 8.2 立方英尺，需要定期维护，总共可持续使用约 7 年，提供约 28,000 kWh 的电量。