蓄电池容量测试内阻法的弊端

内阻法测试弊端

现在采用阀控式密封铅蓄电池作为电池备电已广泛应用于国民经济各部门。由于这种电池是密封的，不像原来的自由电解液固定型铅蓄电池那样透明直观，又无法直接测量电解液密度，因而给使用维护工作带来一定的困难。于是人们希望通过检测电池内阻的办法来识别和预测电池的性能。

蓄电池内阻的组成

电池内阻r 包括着复杂的而且是变化着的成分。从宏观来看，如果电池的开路电压为V ０，当用电流Ｉ放电时其端电压为V ，则r=（V0-V) ／I 就是电池内阻。然而这样得到的电池内阻并不是一个常数。理论电化学早已指出，电池在充电或放电时，其端电压V 是由以下三部分组成的：

（1）欧姆极化内阻，它是由电池内部各组件的欧姆内阻RΩ引起的。欧姆内阻RΩ包括电池内部的电极、隔膜、电解液、连接条和极柱等全部零部件的电阻。虽然在电池整个寿命期间它会因板栅腐蚀和电极变形而改变，但是在每次检测电池内阻过程中可以认为是不变的。

(2) 浓差极化内阻，是由电极附近液层中参与反应或生成的离子的浓度变化引起的。浓差极化内阻既然是由反应离子浓度变化引起的，只要有电化学反应在进行，反应离子的浓度就总是在变休着的，因而它的数值就是处于变化状态，测量方法不同或测量持续时间不同，其测得的结果也会不同。

(3)活化极化内阻，是由反应粒子进行电化学反应所引起的。活化极化内阻是由电化学反应体系的性质决定的。电池体系和结构确定了，其活化极化内阻也就定了。只有在电池寿命后期或放电后期电极结构和状态发生了变化而引起反应电流密度改变时才有改变，但其数值仍然很小。

电池内阻的测量原理

1. 直流法测电池欧姆内阻

对于平板式单电极而言，当有阶跃电流流过时，其电位就会随时间而变化, 由此看来，在电池中有阶跃电流Ｉ流过时，电压就要发生变化, 只要测出极短时间（T 趋进于零时）电池电压的变化△V ，由r=△V/I就可以算出电池的欧姆内阻。

2．交流法测电池内阻

由于电池阻抗模与频率的对数之间没有严格的线性关系，但在高频区却变化较少，于是取此时的阻抗模作为电池内阻。（由于电池中的电极是多孔性的，而且又是由多片电极并联在一起的，它的交流阻抗等效电路极其复杂，目前都是根据在平面电极上得到的理论分析结果近似处理电池中的多孔性电极问题。）

3．用电导测试仪测电池内阻（电导）

现在有的一些单位使用的阀控式密封蓄电池电导测试仪，可以认为是简化了的电池交流阻抗测试仪。它是将已知频率（大约为10HZ 左右）和幅度的正弦交流电压加在单元电池的正负极柱上，然后测出与电压同相位的交流电流值，由此算出电池的电导（或内阻）。这是由于正弦交流电只有以纯电阻为负载时才会有电压和电流是同相位的情况。

在交流阻抗研究方法中，是将在许多频率情况下得的交流阻抗实部Ｒ和虚部Ｘ值作图，以此求得电极或电池的电阻（包括欧姆电阻和反应电阻）。电池电导测试仪是在某一个固定频率下测试的，即只是测一个点。电池中有恒定电流流过时，其端电压是随时间面变化的，不同的时刻测得的电压变化中包含了不同的成分，因而用本方法测得的电池内阻是随交流信号的频率而变化的。

不同的厂家生产的电池电导测试仪，所用的交流信号的频率、幅度都不会完全一致，

因而即使是同样型号和状态的密封铅蓄电池，使用不同的电导测试仪也可能得到不同的测试结果；甚至同样容量的但由不同厂家生产的蓄电池其测得的电导值也会不同。

4. 电池内阻与容量的关系

不同型号的蓄电池的内阻是不同的，大容量的蓄电池的内阻较小，小容量的蓄电池的内阻较大，这是人所共知的事实，有人甚至设法导出它们之间的数学关系。然而就某一确定型号的铅蓄电池而言，其内阻与容量（应当是荷电态）之间没有什么严格的数学关系。有人误认为，既然铅蓄电池放电结果会生成不导电的硫酸铅，那么荷电态高的电池其内阻就小（或电导就大），荷电态低的电池其电导就小，在一些文章或广告中无条件地说密封铅蓄电池的电导与容量之间存在线性相关关系。但在不同时期、不同作者、采用不同的测试方法得到的不同结构和型号的铅蓄电池内阻与放电容量之间的关系，他们所得到的结论都是一致的。开口式自由电解液的铅蓄电池交流阻抗与电池荷电态之间关系的研究结果表明，电池荷电态在50%以下时才迅速增加。对小容量阀控式密封铅蓄电池交流阻抗测试结果表明，在电池剩余容量高于40%时，电池内阻却明显增大，并且放电电流越小，电池内阻增加越快。用电导测试仪对GFM-80型阀控式密封存铅蓄电池电导测试结果，也得到了完全相同的结论。

以上事实充分证明，当铅蓄电池的荷电态在50%以上时，它的内阻（电导）与容量之间不存在相关关系，因而无法根据其内阻或电导值去推断使用合格的电池（容量高于80%）的放电容量。

5. 电导法在线测量结果的分析

根据以上对单个电池的测量结果，再来观察和分析当前邮电部门使用的电导测试仪对密封铅蓄电池组的测试结果。

表1列出了用电导法对2V/300h阀控式密封铅蓄电池内阻和电压的测试结果。表1左栏中最下排的X 代表该组电池的电导或电压的平均值，S 表示它们的标准差，它代表了该组电池中各单体电池电导或电压的离散程度，S 越小，则该蓄电池中各单电池的性能越均匀，反之亦然。S/X则代表了相对标准差