2.4　化学电源的电性能

2.4.1　电池的电动势

在外电路开路时，即没有电流流过电池时，正负电极之间的平衡电极电势之差称为电池的电动势。电动势的大小是标志电池体系可输出电能多少的指标之一。根据热力学原理，应有：

　　（2-1）

　　（2-2）

电池的电动势只和参与化学反应的物质本性、电池的反应条件（即温度）及反应物与产物的活度有关，而与电池的几何结构、尺寸无关。

电池的电动势E与电池反应的焓变（ΔH）之间的关系，可以用吉布斯-亥姆霍兹方程描述：

　　（2-3）

结合ΔG=ΔH-TΔS，可以得到：

　　（2-4）

所以电池的温度系数为：

　　（2-5）

等温条件下，可逆反应的热效应为：

　　（2-6）

当电池在可逆条件下放电时，如果电池的温度系数是正值，则温度升高时电池的电动势增大，这时Q_R>0，除电池反应的反应热全部转变成电功之外，还要从环境中吸热来做电功。当电池的温度系数是负值，温度升高，电池的电动势将降低，这时Q_R<0，电池反应时的反应热一部分转变为电功，另一部分以热的形式传给环境。当电池的温度系数为0时，Q_R=0，说明电池反应时释放的反应热全部转换成电功，电池与环境之间没有热交换。

2.4.2　电池的开路电压

电池的开路电压是两极间所连接的外线路处于断路时两极间的电势差。正、负极在电解液中不一定处于热力学平衡状态，因此电池的开路电压总是小于电动势。

电池的电动势是从热力学函数计算得出，而开路电压是实际测量出来的，两者数值接近。测开路电压时，测量仪表内不应有电流通过。一般使用高阻电压表。

标称电压是表示或识别一种电池的适当的电压近似值，也称为额定电压，可用来鉴别电池类型。例如铅酸蓄电池开路电压接近2.1V，标称电压定为2.0V。锌锰电池标称电压为1.5V，镉镍电池、镍氢电池标称电压为1.2V。

2.4.3　电池的内阻

电池的内阻R_内是指电流流过电池时所受到的阻力，它包括欧姆内阻和电化学反应中电极极化所相当的极化内阻。

欧姆内阻R_Ω的大小与电解液、电极材料、隔膜的性质有关。电解液的欧姆内阻与电解液的组成、浓度、温度有关。一般说来，电池用的电解液浓度值大都选在电导率最大的区间，另外还必须考虑电解液浓度对电池其他性能的影响，如对极化电阻、自放电、电池容量和使用寿命的影响。隔膜微孔对电解液离子迁移所造成的阻力也称为隔膜电阻，即电流通过隔膜时微孔中电解液的电阻。隔膜的欧姆电阻与电解质种类、隔膜的材料、孔率和孔的曲折程度等因素有关。电极上的固相电阻包括活性物质粉粒本身的电阻、粉粒之间的接触电阻、活性物质与导电骨架间的接触电阻及骨架、导电排、端子的电阻总和。放电时，活性物质的成分及形态均可能变化，从而造成电阻阻值发生较大的变化。为了降低固相电阻，常常在活性物质中添加导电组分，例如乙炔黑、石墨等，以增加活性物质粉粒间的导电能力。

电池的欧姆电阻还与电池的尺寸、装配、结构等因素有关。装配越紧凑，电极间距就越小，欧姆内阻就越小。一只中等容量启动型铅酸蓄电池的欧姆内阻只有10^-4～10^-2Ω，而一支R20型糊式锌锰干电池的欧姆内阻可达到0.2～0.3Ω。

极化内阻R_f是指化学电源的正极与负极在进行电化学反应时因极化所引起的内阻，它包括电化学极化和浓差极化所引起的电阻之和。极化电阻与活性物质的本性、电极的结构、电池的制造工艺有关，特别是与电池的工作条件密切相关，所以极化内阻随放电制度和放电时间的改变而变化。如果用η₊和η_-分别表示正、负极的过电势值，则总极化值为：

　　（2-7）

2.4.4　电池的工作电压

电池的工作电压又称负载电压、放电电压，是指有电流流过外电路时电池两极之间的电势差。当电池内部有电流流过时，由于必须克服极化内阻和欧姆内阻所造成的阻力，工作电压总是小于开路电压。

当E=U_开时，有：

　　（2-8）

式中，U是放电电压；E是电动势；I是放电电流；R_Ω是欧姆内阻；R_f是极化内阻。

由式（2-8）可以看出，电池的内阻愈大，电池的工作电压就愈低，实际对外输出的能量就愈小，显然内阻愈小愈好。损失的能量均以热量的形式留在电池内部，如果电池升温激烈，可能使电池无法继续工作。

在研究电池的放电性能时，经常需要测量电池的放电曲线，即放电电压随时间变化的曲线。电池放电制度不同，其放电曲线也会发生变化。放电制度通常包括放电方式、放电电流、终止电压、放电的环境温度等。

电池放电时基本上有两种方式，一种是恒电流放电，另一种是恒电阻放电。恒电阻放电时，电池的工作电压和放电电流均随着放电时间的延长而下降。恒电流放电时，其工作电压也随着放电时间的延长而下降。电池的工作电压随着放电时间的延长而逐渐下降主要是由于两个电极的极化造成的。在放电过程中由于传质条件变差，浓差极化逐渐加大；此外随着活性物质的转化，电极反应的真实表面积越来越小，造成电化学极化的增加。特别是在放电后期，电化学极化的影响更为突出。电池的欧姆内阻也是工作电压逐渐下降的原因之一。在电池放电时，通常欧姆内阻是不断增加的。

随着现在电动工具、电动车辆等电池功率驱动应用的增加，电池恒功率放电的应用也越来越多。随放电进行，电池电压不断下降，根据P=IU，则电池的放电电流会不断增大。

恒电阻、恒电流、恒功率3种放电方式时的电流、电压、功率随时间变化曲线如图2-2所示。

放电电流就是电池工作时的输出电流。在大电流放电时，电池正负极上的电化学极化和浓差极化都会增大，电池内的欧姆压降也增大，这是某些电池的工作电压迅速下降的主要原因之一。放电电流通常也称为放电率，经常用时率（又称小时率）和倍率表示。

时率是以放电时间表示的放电速率，或者说是以一定的放电电流放完全部容量所需的时间（h）。例如额定容量为10A·h的电池，以2A的电流放电时，时率为10A·h/2A=5h，即电池是以5小时率放电。

倍率是电池在规定时间内放完全部容量时，用电池容量数值的倍数表示的电流值。例如，2倍率放电就是指放电电流是电池容量数值的2倍，通常用2C❶表示（C表示电池的容量）。一只10A·h的电池，2C放电是指放电电流为2×10=20（A），对应的时率则为10A·h/20A=0.5h，即电池是以0.5小时率放电。根据电池类型和结构设计的不同，有的电池适合小电流放电，有的电池适合大电流放电。一般规定，放电率在0.5C以下称为低倍率；0.5～3.5C称为中倍率；3.5～7C则称为高倍率，大于7C则为超高倍率。

通常将电池放电刚开始的电压称为初始工作电压，电压下降到不宜再继续放电的最低工作电压称为终止电压。根据不同放电条件和对容量、寿命的要求，规定的终止电压数值略有不同，低温或大电流放电的情况下，规定的终止电压可低些，小电流放电则规定值较高。例如镉镍蓄电池，1小时率放电终止电压为1.0V，10小时率放电终止电压为1.1V。因为当1小时率放电时，放电电流较大，电压下降也较快，活性物质的利用不充分，所以把放电终止电压适当规定得低一些，有利于输出较多的能量。而10小时率或更小的电流放电时，活性物质的利用比较充分，放电终止电压可适当提高一些，这样可以减轻深度放电引起的电池寿命下降。表2-1列出几种电池放电时的终止电压。

由图2-3中放电曲线可以清楚地看出电池的工作电压特性和容量情况，一般总是希望放电曲线越平坦越好。有时为了分析和研究电池电压下降的原因，还需要测量单个电极的放电曲线，借以判断电池容量、寿命下降发生在哪一个电极上。

放电温度对放电曲线的影响如图2-4所示。放电温度较高时放电曲线变化比较平缓，温度越低，曲线变化越大。这是因为温度越低，离子运动速度减慢，欧姆电阻增大，温度过低时，电解液甚至会结冰而放不出电来。同时，温度降低电化学极化和浓差极化也将增大，所以放电曲线下降变化较快。

2.4.5　电池的容量与比容量

电池的容量是指在一定的放电条件下可以从电池获得的电量，单位常用安培小时（A·h）表示，它又可分为理论容量、实际容量和额定容量。

理论容量（C₀）是假设活性物质全部参加电池的成流反应时所给出的电量。它是根据活性物质的质量按照法拉第定律计算求得的。

法拉第定律指出：电极上参加反应的物质的质量与通过的电量成正比，即1mol的活性物质参加电池的成流反应，所释放出的电量为1F=96500C=26.8A·h。因此，电极的理论容量计算公式如下：

　　（2-9）

式中，m为活性物质完全反应时的质量；n为成流反应时的得失电子数；M为活性物质的摩尔质量。

令［g/（A·h）］

则

　　（2-10）

式中，K称为活性物质的电化当量，g/（A·h）。

由式（2-10）可以看出，电极的理论容量与活性物质质量和电化当量有关。在活性物质质量相同的情况下，电化当量越小的物质，理论容量就越大。表2-2列出了部分常用电极材料的密度和电化当量。从表2-2的数据可知，同是输出1A·h的电量，消耗锂为0.259g，而铅则是3.87g，后者是前者的约15倍。

实际容量（C_实际）是指在一定放电条件下，电池实际能输出的电量。电池实际容量除受理论容量的制约外，还与电池的放电条件有很大关系。

实际容量的计算方法如下所述。

电池在恒电流放电时：

　　（2-11）

电池在恒电阻放电时：

　　（2-12）

式（2-12）可近似计算：

　　（2-13）

式（2-11）～式（2-13）中，I为放电电流，U_平均为平均放电电压，R为放电电阻，t为放电到终止电压所需的时间。

额定容量（C_额定）是指设计和制造电池时，规定电池在一定的放电条件下应该放出的最低容量，也称为标称容量。

由于活性物质不能百分之百地被利用，因而电池的实际容量总是低于理论容量。实际容量决定于活性物质的数量和利用率（k）。

利用率的计算方法：

　　（2-14）

式中，C_实际为实际容量；C₀为根据法拉第定律计算出的理论容量。

当设计电池时，要求电池放出一定的容量，则利用率也可以表示为：

　　（2-15）

式中，m为活性物质的实际质量；m₀为按电池实际容量根据法拉第定律计算出的活性物质质量。

提高正负极活性物质的利用率是提高电池容量、降低电池成本的重要途径。利用率是与电池的放电制度、电池的结构及制造工艺密切相关的。相同结构和类型的电池，如果放电制度不同，它们给出的容量就不相同，活性物质的利用率也就不一样。显然，在相同的放电制度下，活性物质的利用率越高就说明电池结构设计得越合理。影响容量的因素都将影响活性物质的利用率。当电池的结构、活性物质的数量及质量和制造工艺被确定下来之后，电池的容量就与放电制度有关，其中放电电流的大小对电池容量的影响较大，因此在谈到电池容量时，必须指明其放电电流强度。

电池的容量由电极的容量决定，当正极和负极的容量不相等时，电池的容量取决于容量小的那个电极，而不是正、负极容量之和。因为电池充放电时通过正、负极的电量总是一样的，即正极放出的容量等于负极放出的容量等于电池的容量。考虑到经济、安全、密封等问题，电池往往特意设计成一个电极容量稍大，通常是正极容量控制整个电池的容量，而负极容量过量。正、负极活性物质有各自的利用率和比容量，可以分别测定和计算。实际电池的比容量是用电池的容量除以电池的质量或体积计算出来的。

电池容量是电池电性能的重要指标，影响它的因素很多，归纳起来主要是两大方面：一是活性物质的数量，二是活性物质的利用率。通常，电池中活性物质的数量越多，电池放出的容量越大，但它们并不是严格地成正比关系。电池中的活性物质数量越大，电池的总质量和体积也就越大，所以，就同一类电池而言，大电池放出的容量要比小电池多。在一种电池被设计制造出来以后，电池中活性物质的质量确定，理论容量也就确定了，而实际上能放出多少容量，则主要取决于活性物质的利用率。

影响活性物质利用率的因素主要有以下几个方面。

①活性物质的活性。活性物质的活性是指它参加电化学反应的能力。活性物质的活性大小与晶型结构、制造方法、杂质含量以及表面状态有密切关系，活性高的利用率也高，放出容量也大。

②电极和电池的结构对活性物质的利用率有明显的影响，也直接影响到电池的容量。电极的结构包括电极的成型方法，极板的孔径、孔率、厚度，极板的真实表面积等。

在大多数电池中，电极是由粉状活性物质制成，电极中存在很多微孔，电解液在微孔中扩散和迁移都要受到阻力，容易产生浓差极化，影响活性物质的利用率。有时电池的反应产物在电极表面生成并覆盖电极表面的微孔，很难使内部的活性物质充分反应，影响到活性物质的利用率，从而影响到电池的容量。

在活性物质相同的情况下，极板越薄，活性物质的利用率越高。电极的孔径、孔率大小都影响电池的容量。电极的孔径大、孔率高，有利于电解液的扩散。同时电极的真实表面积增大，对于同样的放电电流，则它的电流密度大大减小，可以减轻电化学极化，有利于活性物质利用率的提高。但孔径过大、孔率过高，极板的强度要降低，同时电子导电的电阻增大，对活性物质利用率的提高不利，因此极板的孔径和孔率要适当，才能有较高的利用率。正、负极之间在不会引起短路的条件下，极板间距要小，离子运动的路程短，有利于电解液的扩散。

电池的结构不同，如圆筒形、方形、纽扣形，其活性物质的利用率也不同。

③电解液的数量、浓度和纯度对容量也有明显的影响，这种影响是通过活性物质的利用率来体现的。如果电解质参与电池反应，则可视其为活性物质。若电解质数量不足，正负极活性物质就不可能充分利用。对于不参加反应的电解质溶液，只要它的数量能保证离子导电就行了。任何一种电解质溶液，都存在一个最佳浓度，在此浓度下导电能力最高。同时还要考虑电极在此浓度下的腐蚀和钝化，若腐蚀严重，造成活性物质浪费，利用率下降，另外电解液中的杂质，特别是有害杂质，也会使活性物质利用率降低，影响到电池的容量。

④电池的制造工艺对电池的容量有很大影响。活性物质种类与组成、添加剂的应用都会影响利用率，生产过程中的工艺参数变化也会影响电池性能。

⑤当电池制造出来以后，放电制度不同也会影响活性物质利用率。

放电电流密度i_放对电池的容量影响很大。i_放越大，电池放出的容量越小，因为i_放大表示电极反应速率快，则电化学极化和浓差极化也就越严重，阻碍了反应的深度，使活性物质不能充分被利用。同时i_放大，欧姆电压降也增大，特别是放电的反应产物是固态时，可能将电极表面覆盖，阻碍了离子的扩散，影响到电极内部活性物质的反应，使利用率下降，容量降低。

放电温度对容量的影响也很大。放电温度升高时，一方面电极的反应速率加快，另一方面溶液的黏度降低，离子运动的速度加快，使电解质溶液的导电能力提高，有利于活性物质的反应。放电温度升高，放电产物的过饱和度降低，可以防止生成致密的放电产物层，这就减轻了颗粒内部活性物质的覆盖，有利于活性物质的充分反应，提高了活性物质的利用率。放电温度升高还可能防止或推迟某些电极的钝化（特别是片状负极），这些都对电池的容量有利。所以放电温度升高，电池放出的容量增大；反之，放电温度降低，电池放出的容量减小。

放电终止电压对容量的影响，一般是终止电压越高，放出的容量越小；反之，选择终止电压越低，放出的容量越大。

为了对同一系列的不同种电池进行比较，常用比容量这个概念。单位质量或单位体积电池所给出的容量称为质量比容量（A·h/kg）或体积比容量（A·h/L）。

对于电池来说，除了作为核心的电极与电解液之外，还包括外壳、隔膜以及导电部件，其中对于储备电池和连续电池，除了电池本身，还要包括为使电池放电所需的全部附件的质量和体积，如储备电池的储液罐、激活装置等以及连续电池的活性物质储存和供给系统、控制系统、加热系统等的质量和体积。

有了比容量的概念，就可以对不同类型、不同大小的电池进行比较，以区别电池性能的优劣。电池的容量有理论容量和实际容量之分，所以对应也有理论比容量和实际比容量之别。

2.4.6　电池的能量与比能量

电池的能量是指电池在一定放电条件下对外做功所能输出的电能，通常用瓦时（W·h）表示，电池的能量有理论能量与实际能量之分。

假设电池在放电过程中始终处于平衡状态，其放电电压始终保持其电动势的数值。且电池活性物质全部参加反应，则此时电池应该给出的能量为理论能量W₀，可表示为：

　　（2-16）

电池的理论能量就是电池在恒温、恒压、可逆放电条件下所作的最大非体积功。

　　（2-17）

实际能量（W）是电池在一定放电条件下实际输出的能量，在数值上它等于实际容量和平均工作电压的乘积。因为活性物质不可能100%地被利用，电池工作电压也不可能等于电动势，所以实际能量总是低于理论能量，其值可用式（2-18）表示：

　　（2-18）

比能量是指单位质量或单位体积的电池所放出的能量。电池放出的能量多少和放电制度有关，因此同一支电池的比能量大小与放电制度有关。单位质量的电池输出的能量称为质量比能量，常用“瓦时/千克”（W·h/kg）表示。单位体积的电池输出的能量称为体积比能量，常用“瓦时/升”（W·h/L）表示。比能量也分为理论比能量（W'₀）和实际比能量（W'）。

电池的理论质量比能量可以根据正、负极两种活性物质的电化当量（如果电解质参加反应，也需要加上电解质的电化当量）和电池的电动势来计算。

　　（W·h/kg）　　（2-19）

式中，K₊为正极活性物质的电化当量；K_-为负极活性物质的电化当量；E为电池的电动势。

例如铅酸蓄电池的理论质量比能量可依下面的反应式计算：

Pb+PbO₂+2H₂SO₄2PbSO₄+2H₂O

根据已知条件，，，，E=2.044V。

实际比能量（W）可根据电池的实际质量或体积和实际输出的能量求出。

　　（2-20）

由于各种因素的影响，电池的实际比能量远小于理论比能量。实际比能量与理论比能量的关系可表示如下：

　　（2-21）

式中，K_E称为电压效率（K_E=U_平均/E）；K_C称为活性物质利用率（K_C=C/C₀）；K_G称为质量效率［K_G=m₀/（m₀+m_s）=m₀/G］。

电池放电时，工作电压总是低于电动势，因此K_E总是小于1。因为活性物质不可能百分之百地被利用，K_C也是一个小于1的值。同样，电池的质量效率也是小于1的，因为电池中除了活性物质（质量为m₀），必然要包含一些不参加电池反应的物质（质量为m_s），因而使实际比能量减小。这些物质有过剩的活性物质、电解质溶液、电极的添加剂、电池的外壳、电极的板栅、骨架等。

电池的比能量是电池性能的一个重要指标，是比较各种电池优劣的重要技术参数。尽管有许多体系理论比能量很高，但电池的实际比能量却小于理论比能量。表2-3列出常见的化学电源的比能量数据。

2.4.7　电池的功率与比功率

电池的功率是指在一定放电制度下，单位时间内电池所输出的能量，单位为瓦（W）或千瓦（kW）。单位质量或单位体积电池输出的功率称为比功率，质量比功率的单位用W/kg，体积比功率的单位用W/L表示。

功率、比功率表示电池放电倍率的大小，电池的功率越大，意味着电池可以在大电流或高倍率下放电。例如，锌-银电池在中等电流密度下放电时，比功率可达到100W/kg以上，说明这种电池的内阻小，高倍率放电的性能好；而锌-锰干电池在小电流密度下工作时，比功率也只能达到10W/kg，说明电池的内阻大，高倍率放电的性能差。与电池的能量相类似，功率有理论功率和实际功率之分。

电池的理论功率可表示为：

　　（2-22）

式中，t为时间；C₀为电池的理论容量；I为电流。

而电池的实际功率应该是：

　　（2-23）

式中，I²R为消耗于电池全内阻上的功率，这部分功率对负载是无用的，它转变成热能损失掉了。

放电制度对电池输出功率有显著影响，当以高放电率放电时，电池的比功率增大。但由于极化增大，电池的电压降低很快，因此比能量降低；相反，当电池以低放电率放电时，极化小，电压下降缓慢，电池的比功率降低，而比能量却增大。这种特性随电池系列的不同而不同。图2-5给出几种常用电池的比功率和比能量的关系。

从曲线可以证实，锌-银电池、钠-硫电池、锂-氯电池，当比功率增大时，比能量下降很小，说明这些电池适合于大电流工作。从图2-5中还可看出，在所有干电池中，碱性锌-锰电池是在重负荷下性能最好的一种电池。而在低放电电流时，锌-汞电池的性能较好。

锌-汞电池和锌-锰干电池随比功率的增加，比能量下降较快，说明这些电池只适用于低倍率工作。

图2-6表示电流强度对电池功率和电压的影响，随着放电电流强度的增大，电池的功率逐渐升高，达到最大功率后，如再继续增大电流，因为消耗于电池内阻上的功率显著增加，电池电压迅速下降，电池的功率也随着下降。原则上，当外电路的负载电阻等于电池的内阻时，电池的输出功率最大，这可以由下面的推导来证明：假设R_内为常数，把式（2-23）对电流微分：

　　（2-24）

又因为E=I（R_外+R_内），带入式（2-24），并令等于0。

　　（2-25）

所以R_内=R_外是电池功率达到极大值的条件。

2.4.8　电池的储存性能与自放电

电池储存性能是指电池开路时，在一定的条件下（如温度、湿度等）储存一段时间后，容量自行降低的性能，也称自放电。容量降低率小就说明储存性能好。

电池开路时，没有对外输出电能，但是电池总是会发生自放电现象。自放电的产生主要是由于电极在电解液中处于热力学的不稳定性，电池的两个电极自行发生了氧化还原反应的结果。即使电池干储存，也会由于密封不严，进入空气、水分等，使得电池发生自放电。

自放电速率用单位时间内容量降低的百分数表示：

　　（2-26）

式中，C_前、C_后为储存前后电池的容量；t为储存时间，可用天、月或年表示。

自放电的大小也可用电池搁置至容量降低到规定值时的天数表示，称为搁置寿命。有干搁置寿命和湿搁置寿命之分。如储备电池，在使用前不加入电解液，电池可以储存很长时间，这种电池干搁置寿命可以很长。电池带电解液储存时称湿储存，湿储存时自放电较大，湿搁置寿命相对较短。例如，锌银电池的干搁置寿命可达5～8年，而湿搁置寿命通常只有几个月。

化学电源中，通常负极的自放电比正极严重，因为负极活性物质大多为活泼金属，在水溶液中它们的标准电极电势比氢电极还负，从热力学的观点来看就是不稳定的，特别是当有正电性的金属杂质存在时，这些杂质和负极活性物质形成腐蚀微电池，发生负极金属的溶解和氢气的析出。如果电解液中含有杂质，这些杂质又能够被负极金属置换出来沉积在负极表面上，而且氢气在这些杂质上的过电势又较低的话，会加速负极的腐蚀。在正极上，主要是可能会有各种副反应发生（如逆歧化反应、杂质的氧化、正极活性物质的溶解等），消耗了正极活性物质，而使电池的容量下降。

影响自放电的因素有储存温度、环境的相对湿度以及活性物质、电解液、隔板和外壳等带入的有害杂质。

防止电池自放电的措施，一般是采用纯度较高的原材料或将原材料预先处理，除去有害杂质，或者在负极材料中加入氢过电势较高的金属，如镉、汞、铅等。也有在电极或电解液中加入缓蚀剂，抑制氢的析出，减少自放电反应的发生。汞、镉对环境有较大的污染，目前电池中已加的汞、镉、铅已逐步被其他缓蚀剂所代替。

储存期除了要求自放电小，还不能出现漏液或爬液现象，对干电池还不能有气胀等现象。

2.4.9　循环寿命

对蓄电池而言，循环寿命或使用周期也是衡量电池性能的一个重要参数。蓄电池经历一次充电和放电，称为一次循环，或叫一个周期。

在一定的充放电制度下，电池容量降至某一规定值之前，电池所能耐受的循环次数称为蓄电池的循环寿命，或称使用周期。循环寿命越长，则电池性能越好。各种蓄电池的使用周期都有差异，镉镍蓄电池循环寿命长达上千次，而锌银蓄电池的使用寿命则较短，有的不到一百次。即使同一种电池，如果其结构不同，循环寿命也不同。

影响蓄电池循环寿命的因素很多，除正确使用和维护外，主要有以下几点：

①活性表面积在充放电循环过程中不断减小，使工作电流密度上升，极化增大；

②电极上活性物质脱落或转移；

③在电池工作过程中，某些电极材料发生腐蚀；

④在循环过程中电极上产生枝晶，造成电池内部短路；

⑤隔离物的损坏；

⑥活性物质晶形在充放电过程中发生改变，因而使活性降低。

对于启动型铅酸蓄电池则采用过充电耐久能力和循环耐久能力的单元数来表示其寿命。过充电耐久能力是指将充足电的蓄电池放在温度为40℃±2℃的恒温水浴中，用0.1C（C为额定容量）的定电流充电100h，然后开路放置48h，并在40℃±2℃的条件下用启动电流快速放电到平均每单格电池的U_终=1.33V，放电的持续时间应等于或大于240s。快速放电结束后，蓄电池就完成一个过充电单元。按我国国家标准，启动蓄电池的过充电单元数应至少为3。

循环耐久能力是指将充足电的蓄电池放在温度为40℃±2℃的恒温水浴槽中，用0.1C电流放电1h，然后立即用0.1C电流充电5h。如果连续反复充电36次，之后开路放置96h后，立即用启动电流快速放电到平均每单格电池电压降到1.33V，然后再进行完全充电。以上整个过程组成一个循环耐久能力单元，按我国国家标准，需达到3个单元。从第3个单元开始，在36次循环之后，开路搁置96h，在-18℃±1℃条件下以启动电流放电，放电时间应等于或大于60s。