蓄电池内阻解析以及相关测试方案:电池测试仪METRACELL

  兰德尔斯电路模型(Randles-Model)是电化学和电化学阻抗领域最被认可的等效电路。电池具有电阻,电容和电感,电感通常被省略,因为它在电池中的作用可以忽略不计,特别是在低频时。浸入电解质中的电极的简单模型只是欧姆电阻Rel与双层电容Cd的串联组合。如果正在发生法拉第反应*1,那么:该反应与双层的电荷并行发生——因此与法拉第反应相关的电荷转移电阻Rct与Cd并联。以下是铅酸电池的兰德尔斯电路模型(Randles-Model):

  *1:电极反应包含两个重要的过程:法拉第过程和非法拉第过程。其中法拉第过程包含在电极上有两种过程发生。一种反应中, 电荷(例如电子) 在金属-溶液界面上转移。电子转移引起氧化或还原反应发生。由于这些反应遵守法拉第定律(即因电流通过引起的化学反应的量与所通过的电量成正比), 所以它们称为法拉第过程(Faradaic processes)。即法拉第反应,通常也叫电化学反应。发生法拉第过程的电极有时称为电荷转移电极(charge transfer electrodes)。

  内阻提供有关电池的宝贵信息,因为电池状态的重要标志之一就是它的内阻,不同类型的电池内阻不同。电池内阻是指电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力。相同类型的电池,由于内部化学特性的不一致,内阻也不一样。正常情况下,内阻小的电池放电能力强,内阻大的电池放电能力弱。如上述兰德尔斯电路模型,由欧姆内阻与电荷转移内阻两部分组成。电池内阻大,会导致电池放电工作电压降低,放电时间缩短。无论是电池即将失效、容量不足或是充放电不当,都能从它的内阻变化中体现出来。因此可以通过测量电池内阻,对其工作状态进行评估。服务人员可以定期对每个电池单元或整体进行检测并记录数据,然后随着电池单元的老化观察到电池运行过程中细微的变化。-UPS电池检测工具

  在蓄电池内部的化学反应过程中,其实质就是极板上的活性物质和稀硫酸电解液发生的电化学反应,产生电流。在这个电化学反应过程中,经常伴随着一种学名叫“硫酸盐化的”负反应,也就是铅和硫酸生成了一种硫酸铅,这种硫酸铅是一种绝缘体,它的形成必将对电池的充放电产生极不好的影响,因为在负极板上形成的硫酸盐越多,电池的内阻越大,电池的可充放电性能越差,负极板上吸收不了正极产生的气体,久而久之电池失效。

  使用交流信号和短放电脉冲测量电池块的内部电阻;这种测量方法可以极好洞察电池内部组件的状况,更为接近于实际电池的情况。交流注入测内阻法:将1kHz左右的交流电流注入电池,并测试电压变化,后利用欧姆定律测得Rel+Rct。电荷传递电阻Rct代表了电池化学反应能力,是评估电池劣化的重要指标。

  铅酸电池阻抗分析仪METRACELL BT PRO特有的内阻测量功能,可同时测量和显示“电极电阻Rel”和“电荷转移电阻Rct”,从而对电池性能进行更细致的评估:

  • “电极电阻Rel”严格表示电气损耗。例如,这些损耗发生在板带、板栅和电解质处。 电池通过该电阻提供快速变化的电流,例如用于开关模式 DC/DC 转换器。

  • “电荷转移电阻Rct”用于表征电池组积累和释放电荷的能力。从而可以识别处于浮充亏损状态的电池组。

  • 这些值需要保存起来           → 建立起具有清单化测试对象的数据库

  • 比较这些数值                 → 未来的测量结果可以显示内阻的上升变化曲线