12V 电池基础知识：什么是 12V 电池及其应用

导言

12V 电池是一种含有化学能的电化学存储设备，可为各种直流设备提供电力。它主要用于汽车应用、机械、船舶系统和可再生能源储存。它因其可靠性、可充电性和成本与能量密度的折衷而备受推崇。.

12V 电池还能储存可再生能源，减少碳排放，并通过可回收和二次使用提高资源效率，从而促进环境的可持续发展。它们也是推动更环保、更清洁能源系统的核心。.

图 1：可持续电池促进世界可持续发展

12 伏电池的结构和工作原理

一个普通的 12 伏电池实际上是六个串联的电化学电池，每个电池的电压约为 2.0-2.1 伏。负载下（充电时）的组合电压通常约为 12.6-12.8 伏，而放电后的电池在空载和未充电时的电压应在 11.8 伏左右。每个电池的电极（正极板和负极板）都浸泡在电解液中。铅酸蓄电池的电解液是硫酸，而锂离子蓄电池的电解液是有机溶剂中的锂盐溶液。.

电池放电时，电极会发生化学反应，释放出电子，电子流经外部电路，为应用提供电力。与此同时，电解液中的离子被输送到电池中以中和电荷。充电时，外部电压起反向作用，消除这些反应，使电池的化学电位回升。这种可逆的电化学反应使得 12V 可充电电池可以在多年内进行多次充放电循环。.

图 2：12V 电池的内部结构，六个 2V 电池串联。.

12 伏电池的类型

12V 电池的化学成分有几种类型......每种类型都可以 经过测试和鉴定 与 SINEXCEL-RE 电池测试系统 以评估性能的一致性。.

• 浸没铅酸（FLA）：最原始的，也是最常见的。它们装有液态硫酸电解液，需要维护，如加水。它们很便宜，但很笨拙，而且会溢出电解液。.
• 吸水玻璃毡（AGM）：一种将电解液吸收在玻璃纤维毡中的密封铅酸蓄电池。AGM 电池免维护、不易挥发，而且曲柄功率更大，主要用于启动装有现代配件的车辆。.
• 凝胶电池这是一种不同类型的密封铅酸蓄电池，其电解液为凝胶体。胶体深循环蓄电池在剧烈放电和振动（通常与船舶、太阳能发电系统等有关）时的磨损情况要好得多。.
• 锂离子 (Li-Ion)：这些电池使用锂基化学物质（如 LiFePO₄）充电，通常比铅酸电池能量密度更高、重量更轻、循环寿命更长、充电效率更高。这种电池越来越多地用于可再生能源储存和电动汽车。.
• 镍基（镍镉、镍氢）：对于 12V 产品，镍镉和金属氢化物电池用于需要坚固耐用和宽温度范围的专业军事和工业应用。.

12 伏电池的应用

12 伏电池因其用途广泛而被用于多种不同的应用中：

• 汽车12V 电池主要用于汽车启动发动机、为车灯、音响系统和汽车仪表板上的其他电子设备供电。即使是电动汽车也经常配备某种 12V 辅助电池，为此类低压系统供电。.
• 太阳能和风能储存系统：12V 电池最适合用于离网和混合动力系统。它们在发电量高（价格低）时充电，在需求或其他因素导致发电成本高于调节服务时放电（通常在 15 分钟市场上放电）。.
• UPS（不间断电源）：12 伏电池是 UPS 的关键部件，可在断电时保护敏感的电子设备。它们提供备用电池，可在停电时保持网络连接。.
• 便携式和专用设备：从应急射灯、野营设备到家用医疗设备，12V 电池都可用作这些应用的备用电源。它们有多种电压可供选择，便于在大多数系统设计中使用。.

12 伏电池的优势

• 标准化电压：与大多数直流应用兼容，使用时无需改变电压。.
• 可广泛使用：它们在市场上有大量供应，成本效益高，并有各种化学成分和容量可供选择。.
• 可靠：12 伏铅酸蓄电池在关键应用中可使用数十年。.
• 可扩展：可将多个 12V 电池串联或并联，以获得更高的电压或安排更大的容量，灵活满足小型和大型需求。.

12 伏电池的局限性

• 重量和体积铅酸蓄电池很重，不适合移动使用。.
• 周期寿命：对于浸没式铅酸电池来说，平均最多可循环使用 500-1000 次，然后才会出现明显的衰减，这比锂离子电池要少得多。.
• 极端温度性能：寒冷的气温会大大降低 12V 蓄电池的容量，而炎热的天气则会加热蓄电池，造成内部损坏。.
• 电压降尽管 12V 电池的放电电压几乎为零，但这种电池的广告尺寸的额定电压却 “不切实际”（20 小时）。.

12 伏电池的使用寿命有多长？

根据化学成分（用户模式和环境）的不同，12V 电池的寿命也会大不相同。大多数铅酸电池的使用寿命为 3-5 年，充放电循环次数为 500-1000 次。各种密封式 AGM 电池和胶体电池更为耐用，可使用 4-7 年。12V 锂离子电池是目前最耐用的电池，使用寿命约为 8-12 年，循环次数约为（2000-5000）次。不过，电池的使用寿命取决于其使用情况，频繁深度放电、过度充电或暴露在高温下都会加速老化，缩短使用寿命。.

表 1：12 伏电池的使用寿命

维护和保养

定期维护可大大延长 12V 蓄电池的使用寿命。湿式铅酸蓄电池需要偶尔浇水和清洁端子。AGM 和胶体等密封型蓄电池无需维护，但也需要适当充电。锂离子蓄电池是一种受保护的蓄电池，但也有一些不受保护的蓄电池，它们根本没有任何保护电路，因此需要依靠硬件来监控电压范围、加热限制和截止充电/截止放电。.

一般来说，最佳做法是避免深度放电，使用具有过充电保护功能的智能充电器，保持良好的通风，并将电池存放在阴凉干燥的地方。不过，偶尔（定期）测试水下装载机电池可以确保了解电池的状况，避免在运行过程中发生故障。.

为 12 伏电池充电

充电方法会直接影响电池寿命--使用 电池测试系统 有助于安全地模拟和记录真实的充放电循环。铅酸蓄电池的正确充电过程通常分为三个阶段（散装、吸收和浮充），并有电压限制，以防止析气和失水。锂离子电池必须采用恒流、恒压（CC/CV）充电操作，并且必须通过 BMS 在特定电压下切断。在过充、深度放电和高温条件下，这两种化学物质都会加速老化。.

现代发展与趋势

最近的电池开发出现了新动向，实际上推动 12V 系统发挥更大作用。虽然更高电压的电池组在电动汽车中占据了中心位置，但它们的小兄弟--12V 辅助电池--仍然至关重要。磷酸铁锂（LiFePO₄）12V 电池以其安全性、稳定性和长寿命成为许多可再生能源系统的标准。如果 12V 电池无法满足高耗能设备的需要，也可以将它们串联或并联成 24V 或 48V 电池。.

12V 电池的环保和绿色优势

12V 电池具有显著的环保和可持续发展优势。它们易于回收，原材料的可回收性高达 95-99%，同时消除了原始材料的提取和浪费。它们还可以储存多余的能量，减少对化石燃料的依赖，同时减少温室气体排放，从而为太阳能和风能系统等可再生能源基础设施提供支持。由于使用寿命长（尤其是 AGM 和凝胶类型），它们可以最大限度地减少废弃物，并有可能用作二次能源储存。它们还能提高离网系统的能效，减少二氧化碳排放。₂ 在混合动力车和电动车中使用时，可减少废气排放。目前的 12V 电池是一种环保型电池，易于处理，可安全弃置。.

图 3：全球可持续电池回收法规

表 2：12 伏电池在环保和可持续发展方面的优势

结论

12V 电池是当今能源生态系统中不可或缺的通用电池。其用途包括启动汽车发动机、储存可再生能源以及为重要的备用系统供电。从价格低廉的铅酸电池到高性能的锂离子电池，再到性价比最高的单次循环电池，电池为各种应用提供了成本、循环寿命、重量或效率方面的正确选择。12V 电池的结构、使用、用途和维护都非常透明，这确保了 12V 电池具有最高的可靠性和最长的使用寿命，使其成为一种永恒的技术，既适用于有几十年历史的电源，也适用于更现代化的电源。.
对于开发或验证电池系统的专业人员，请探索 SINEXCEL-RE 电池测试解决方案 - 旨在实现精确性、可扩展性和高效性。.

有关 12V 电池的常见问题

1. 什么是 12V 电池？

储存能量并提供 12 伏直流电的装置。.

2. 在哪里使用？

在汽车、太阳能系统、UPS 设备和便携式设备中。.

3. 它能持续多久？

约 3-12 年，取决于类型和用途。.

4. 可以充电吗？

是的，大多数 12V 电池都是可充电的。.

5. 它环保吗？

是的，它是可回收的，支持可再生能源。.