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電池內阻相關(guān)基礎知識

發(fā)布:Yud#7po-Er6k瀏覽:7363次

  什么是電池的內阻?

  電池的內阻是指電池在工作時(shí),電流流過(guò)電池內部所受到的阻力,包括歐姆內阻和電化學(xué)*化內阻和離子遷移內阻等等的總稱(chēng)。

  歐姆內阻主要是指由電*材料、電解液、隔膜電阻及各部分零件的接觸電阻組成,與電池的尺寸、結構、裝配等有關(guān)。

  電化學(xué)*化電阻和離子遷移*化電阻是指電池的正*與負*在進(jìn)行電化學(xué)反應時(shí)*化所引起的內阻。

  不同類(lèi)型的電池內阻不同。相同類(lèi)型的電池,由于內部化學(xué)特性的不一致,內阻也不一樣。電池的內阻很小,我們一般用毫歐的單位來(lái)定義它。內阻是衡量電池性能的一個(gè)重要技術(shù)指標。正常情況下,內阻小的電池的大電流放電能力強,內阻大的電池放電能力弱。

  在放電電路的原理圖上來(lái)說(shuō),我們可以把電池和內阻拆開(kāi)考慮,分為一個(gè)完全沒(méi)有內阻的電源串接上一個(gè)阻值很小的電阻。此時(shí)如果外接的負載輕,那么分配在這個(gè)小電阻上的電壓就小,反之如果外接很重的負載,那么分配在這個(gè)小電阻上的電壓就比較大,就會(huì )有一部分功率被消耗在這個(gè)內阻上(可能轉化為發(fā)熱,或者是一些復雜的逆向電化學(xué)反應)。一個(gè)可充電電池出廠(chǎng)時(shí)的內阻是比較小的,但經(jīng)過(guò)長(cháng)期使用后,由于電池內部電解液的枯竭,以及電池內部化學(xué)物質(zhì)活性的降低,這個(gè)內阻會(huì )逐漸增加,直到內阻大到電池內部的電量無(wú)法正常釋放出來(lái),此時(shí)電池也就“壽終正寢”了。絕大部分老化的電池都是因為內阻過(guò)大的原因而造成無(wú)使用價(jià)值,只好報廢。因此我們更應該注重的是電池放出的容量而不是充入的容量。

  一、內阻不是一個(gè)固定的數值

  麻煩的一點(diǎn)是,電池處于不同的電量狀態(tài)時(shí),它的內阻值不一樣;電池處于不同的使用壽命狀態(tài)下,它的內阻值也不同。從技術(shù)的角度出發(fā),我們一般把電池的電阻分為兩種狀態(tài)考慮:充電態(tài)內阻和放電態(tài)內阻。

  1.充電態(tài)內阻指電池完全充滿(mǎn)電時(shí)的所測量到的電池內阻。

  2.放電態(tài)內阻指電池充分放電后(放電到標準的截止電壓時(shí))所測量到的電池內阻。

  一般情況下放電態(tài)的內阻是不穩定的,測量的結果也比正常值高出許多,而充電態(tài)內阻相對比較穩定,測量這個(gè)數值具有實(shí)際的比較意義。因此在電池的測量過(guò)程中,我們都以充電態(tài)內阻做為測量的標準。

  二、內阻無(wú)法用一般的方法進(jìn)行**測量

  或許大家會(huì )說(shuō),高中物理課上有教用簡(jiǎn)單公式+電阻箱計算電池內阻的方法……但物理課本上教的用電阻箱推算的算法精度太低,只能用于理論的教學(xué),在實(shí)際應用上根本無(wú)法采用。電池的內阻很小,我們一般用微歐或者毫歐的單位來(lái)定義它。在一般的測量場(chǎng)合,我們要求電池的內阻測量精度誤差必須控制在正負5%以?xún)?。這么小的阻值和這么**的要求必須用專(zhuān)用儀器來(lái)進(jìn)行測量。

  三、目前行業(yè)中應用的電池內阻測量方法

  行業(yè)應用中,電池內阻的**測量是通過(guò)專(zhuān)用設備來(lái)進(jìn)行的。下面我來(lái)說(shuō)說(shuō)行業(yè)中應用的電池內阻測量方法。目前行業(yè)中應用的電池內阻測量方法主要有以下兩種:

  1.直流放電內阻測量法

  根據物理公式R=U/I,測試設備讓電池在短時(shí)間內(一般為2~3秒)強制通過(guò)一個(gè)很大的恒定直流電流(目前一般使用40A~80A的大電流),測量此時(shí)電池兩端的電壓,并按公式計算出當前的電池內阻。

  這種測量方法的**度較高,控制得當的話(huà),測量精度誤差可以控制在0.1%以?xún)取?/p>

  但此法有明顯的不足之處:

 ?。?)只能測量大容量電池或者蓄電池,小容量電池無(wú)法在2~3秒鐘內負荷40A~80A的大電流;

 ?。?)當電池通過(guò)大電流時(shí),電池內部的電*會(huì )發(fā)生*化現象,產(chǎn)生*化內阻。故測量時(shí)間必須很短,否則測出的內阻值誤差很大;

 ?。?)大電流通過(guò)電池對電池內部的電*有一定損傷。

  2.交流壓降內阻測量法

  因為電池實(shí)際上等效于一個(gè)有源電阻,因此我們給電池施加一個(gè)固定頻率和固定電流(目前一般使用1kHz頻率、50mA小電流),然后對其電壓進(jìn)行采樣,經(jīng)過(guò)整流、濾波等一系列處理后通過(guò)運放電路計算出該電池的內阻值。交流壓降內阻測量法的電池測量時(shí)間*短,一般在100毫秒左右。

  這種測量方法的**度也不錯,測量精度誤差一般在1%~2%之間。

  此法的優(yōu)缺點(diǎn):

 ?。?)使用交流壓降內阻測量法可以測量幾乎所有的電池,包括小容量電池。筆記本電池電芯的內阻測量一般都用這種辦法。

 ?。?)交流壓降測量法的測量精度很可能會(huì )受到紋波電流的影響,同時(shí)還有諧波電流干擾的可能。這對測量?jì)x器電路中的抗干擾能力是一個(gè)考驗

 ?。?)用此法測量,對電池本身不會(huì )有太大的損害。

 ?。?)交流壓降測量法的測量精度不如直流放電內阻測量法。

  3.測試儀器的元件誤差及測試用的電池連接線(xiàn)問(wèn)題

  無(wú)論是上述哪一種方法,都存在一些很容易被我們忽視的問(wèn)題,那就是測試儀器本身的元件誤差和用于連接電池的測試線(xiàn)纜問(wèn)題。因為要測量的電池的內阻很小,線(xiàn)路的電阻就要考慮進(jìn)去了。一條短短的從儀器到電池的連接線(xiàn)本身也存在電阻(大約也是微歐級),還有電池與連接線(xiàn)的接觸面也存在接觸電阻,這些因素必須都在儀器的內部事先做好誤差調節。

  所以,正規的電池內阻測試儀一般都配有專(zhuān)用的連接線(xiàn)和電池固定架子。

  四、總結

  很多老化的電池其實(shí)內部電量還是很多,只是內阻過(guò)大放不出電來(lái),實(shí)在可惜。但電池的內阻一旦增加后,要想人為降低這個(gè)內阻值是難上加難。因此對于已經(jīng)老化的電池,我們即使想出很多辦法來(lái)“激活”它,比如大電流沖擊,小電流浮充,放冰箱等,但大多無(wú)濟于事,回天乏術(shù)。在了解了上述知識之后,我們基本可以知道,挑選電池要盡可能地挑選內阻較小的電池。另外很重要的一點(diǎn),電池久置不用,其內阻也會(huì )不斷增加。建議大家還是要經(jīng)常使用電池來(lái)保持電池內部化學(xué)物質(zhì)的活性。

  思考:大家都在玩電池,你是如何挑選你的動(dòng)力電池呢?它們的內阻是多少?它們的一致性如何?你的電機及電調與電池是否相配?有多少讓人困惑的問(wèn)題都出在電池?

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