蓄电池内阻及其同蓄电池各类失效模式的关系

时间：01-06 来源：电源世界作者：王秀菊点击：

图不同测试方法的开口铅酸蓄电池内阻

　　由于测量方法的不同，蓄电池内阻数值有较大的差异。因此，在研究内阻变化时需要在同一方法下进行测量。

4.4　不同充电状态对内阻值的影响

　　蓄电池处于不同的状态，其内阻值也有很大的差异。图2-10中数值较高的数据是在浮充状态下测得的，停止浮充、转入放电后电池内阻变小。变化幅度均匀，平均为6.5%，可以解释为浮充状态下极化内阻的影响。电池进入放电状态后，内阻由浮充状态的值下降到某稳定值，此数值在电池放电的平台期稳定上升，放电容量达到80%后，内阻急剧上升。转入充电后，内阻很快恢复到正常数值。

图 VRLA电池放电过程电压、内阻曲线

4.5　不同的失效模式对内阻的影响

　　蓄电池的不同失效模式反映在内阻变化的幅值并不一样。日本JSB电池公司就失水模式和腐蚀模式的区别进行了研究。其研究采用直流放电方法，测量电压的跌落来计算电池的欧姆内阻。
图2-12 是不同劣化模式下的电池放电曲线。与一般的腐蚀模式对比可以发现：同样的欧姆内阻变化幅度，失水模式能提供的输出容量比腐蚀模式的要低。
　　另外的电池劣化模式也从不同的角度影响电池的内阻，除腐蚀和失水外，活性物质的不同结晶状态也影响输出容量和内阻。
　　充电状态SOH影响内阻值，对处于正常浮充电压一定时间后的电池，可以认为是在完全充电状态。
　　温度对电池内阻影响甚微，低温有些影响。在运行条件较好的场合，可以不考虑温度的影响。

4.6　现场测量与数据分析

　　对1组12V电池进行了测试，规格为100Ah/12V，18只串联，现场使用约1年，处于浮充状态。
接入BM6500系统，在线测量电池电压和内阻数据。

表2-3　1组12V电池的测试数据

　　第二次内阻测试的平均值为6.29，去除坏值（No9、No10）后的平均值为6.08，No9电池内阻偏离平均值31.9%，No10电池内阻偏离平均值28.5%。
　　对No9、No10单独恒流放电，测试实际容量。放电电流10A，记录放电电压和环境温度。
　　根据0.1C放电的容量公式计算，
　　No9电池的实际容量：（6*60+38）/600/0.98=67.7%
　　No10电池的实际容量：（7*60+17）/600/0.98=74.3%

5　结语

　　下图是一般研究普遍认同的电池老化与内阻变化的关系，即内阻变化一般经历3个阶段：
　　1）投运初期，电池进入稳定运行期间，电池内阻有所下降；
　　2）在电池正常运行的很长一段时间，内阻保持相对稳定；
　　3）在电池寿命终结前的一段时间，内阻呈快速上升趋势。

图　VRLA电池老化与内阻的变化

　　IEEE Std 1188-1996中对内阻测量和数据分析作了说明，指出内阻受包括物理连接、电解液离子导电性和电极表面的活性物质的活性3方面因素的影响，内阻值与所采用的仪器和测量方法有关，内阻的变化可以当作电池性能或者说容量变化的指示。明显的内阻变化表明蓄电池有大的性能改变，超过30%的变化即可认为明显，但这个变化幅度可能跟不同厂家的电池有关。
内阻与SOH的关系分析的结论：
　　（1） SOC和SOH无疑影响电池内阻。
　　（2）环境温度亦影响电池内阻，尤其是低频下的电化学动力学过程受到扩散控制。
　　（3）大容量电池的欧姆内阻很小，其变化幅度就更小，需要相当精度的测试手段。
　　（4）不能直接用内阻数据来计算SOH，而且建立标准亦很困难。部分电池的内阻变化明显，但此时的电池容量仍可能保持在良好水平。
　　（5）劣化严重的电池其内阻变化数值将超过某范围。

参考文献

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