蓄電池內阻解析以及相關(guān)測試方案：蓄電池內阻測試儀METRACELL BT PRO

一、鉛酸電池的蘭德?tīng)査闺娐纺Ｐ停?/span>Randles-Model）

蘭德?tīng)査闺娐纺Ｐ停?/span>Randles-Model）是電化學(xué)和電化學(xué)阻抗領(lǐng)域最被認可的等效電路。電池具有電阻，電容和電感，電感通常被省略，因為它在電池中的作用可以忽略不計，特別是在低頻時(shí)。浸入電解質(zhì)中的電極的簡(jiǎn)單模型只是歐姆電阻Rel與雙層電容Cd的串聯(lián)組合。如果正在發(fā)生法拉第反應^*1，那么：該反應與雙層的電荷并行發(fā)生——因此與法拉第反應相關(guān)的電荷轉移電阻Rct與Cd并聯(lián)。以下是鉛酸電池的蘭德?tīng)査闺娐纺Ｐ停?/span>Randles-Model）：

Rel: 電阻、AC電阻，包括 :

    Re: 電解質(zhì)的電阻

       Rm: 金屬部分的電阻(端子、端子連接部分、網(wǎng)格等)

       →為電池電解液和極板構成的主動(dòng)極化阻抗，顯示出可能的腐蝕和結晶

Rct: 電荷轉移電阻

→為電池將化學(xué)能轉化為電能的過(guò)程中產(chǎn)生的電荷傳遞電阻

→描述了閾值電極/電解質(zhì)處的電阻

       → Rct在很大程度上依賴(lài)于活性板的結構和當前狀態(tài)

L: 電感部分

→和電池診斷沒(méi)有相關(guān)性

Cd: 雙層容量

蓄電池內阻測試儀METRACELL BT PRO

注釋?zhuān)?/span>

*1：電極反應包含兩個(gè)重要的過(guò)程：法拉第過(guò)程和非法拉第過(guò)程。其中法拉第過(guò)程包含在電極上有兩種過(guò)程發(fā)生。一種反應中, 電荷(例如電子) 在金屬-溶液界面上轉移。電子轉移引起氧化或還原反應發(fā)生。由于這些反應遵守法拉第定律(即因電流通過(guò)引起的化學(xué)反應的量與所通過(guò)的電量成正比), 所以它們稱(chēng)為法拉第過(guò)程(Faradaic processes)。即法拉第反應，通常也叫電化學(xué)反應。發(fā)生法拉第過(guò)程的電極有時(shí)稱(chēng)為電荷轉移電極(charge transfer electrodes)。

二、內阻是鉛酸電池性能的重要指標

內阻提供有關(guān)電池的寶貴信息，因為電池狀態(tài)的重要標志之一就是它的內阻，不同類(lèi)型的電池內阻不同。電池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。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。正常情況下，內阻小的電池放電能力強，內阻大的電池放電能力弱。如上述蘭德?tīng)査闺娐纺Ｐ?，由歐姆內阻與電荷轉移內阻兩部分組成。電池內阻大，會(huì )導致電池放電工作電壓降低，放電時(shí)間縮短。無(wú)論是電池即將失效、容量不足或是充放電不當，都能從它的內阻變化中體現出來(lái)。因此可以通過(guò)測量電池內阻，對其工作狀態(tài)進(jìn)行評估。服務(wù)人員可以定期對每個(gè)電池單元或整體進(jìn)行檢測并記錄數據，然后隨著(zhù)電池單元的老化觀(guān)察到電池運行過(guò)程中細微的變化。-UPS電池檢測工具

在蓄電池內部的化學(xué)反應過(guò)程中，其實(shí)質(zhì)就是極板上的活性物質(zhì)和稀硫酸電解液發(fā)生的電化學(xué)反應，產(chǎn)生電流。在這個(gè)電化學(xué)反應過(guò)程中，經(jīng)常伴隨著(zhù)一種學(xué)名叫“硫酸鹽化的"負反應，也就是鉛和硫酸生成了一種硫酸鉛，這種硫酸鉛是一種絕緣體，它的形成必將對電池的充放電產(chǎn)生極不好的影響，因為在負極板上形成的硫酸鹽越多，電池的內阻越大，電池的可充放電性能越差，負極板上吸收不了正極產(chǎn)生的氣體，久而久之電池失效。

三、如何測量電池內阻？-UPS電池檢測工具

使用交流信號和短放電脈沖測量電池塊的內部電阻；這種測量方法可以洞察電池內部組件的狀況，更為接近于實(shí)際電池的情況。交流注入測內阻法：將1kHz左右的交流電流注入電池，并測試電壓變化，后利用歐姆定律測得Rel+Rct。電荷傳遞電阻Rct代表了電池化學(xué)反應能力，是評估電池劣化的重要指標。

UPS電池檢測工具

1、使用德國GMC-I蓄電池測試儀METRACELL BT PRO測試蓄電池內阻：

鉛酸電池阻抗分析儀

使用電阻測量功能測量電池組的電壓和內阻；

1. AC-電阻 (Rel) = Re + Rm    →測量并顯示在儀表上

2. DC-電阻 = Re + Rm + Rct    →測量

Rct = DC-電阻 – AC-電阻   →計算并顯示在儀表上

*測量以4線(xiàn)測量方式執行，并使用開(kāi)爾文探頭來(lái)補償電纜電阻。

 *可選配彎頭的測試探頭

鉛酸電池阻抗分析儀METRACELL BT PRO*的內阻測量功能，可同時(shí)測量和顯示“電極電阻Rel"和“電荷轉移電阻Rct"，從而對電池性能進(jìn)行更細致的評估：

• “電極電阻Rel"嚴格表示電氣損耗。例如，這些損耗發(fā)生在板帶、板柵和電解質(zhì)處。 電池通過(guò)該電阻提供快速變化的電流，例如用于開(kāi)關(guān)模式 DC/DC 轉換器。

• “電荷轉移電阻Rct"用于表征電池組積累和釋放電荷的能力。從而可以識別處于浮充虧損狀態(tài)的電池組。

2、使用BT PRO Manager管理和評估測試結果

根據歷史數據（比較值）估算電池 SoH（健康狀態(tài)）；

單個(gè)數據本身不足以做出電池性能判定，關(guān)鍵是根據趨勢判斷。

鉛酸電池阻抗分析儀

• 在電池安裝調試過(guò)程中測量?jì)茸?/span> → 這些值可作為參考值

• 這些值需要保存起來(lái)           → 建立起具有清單化測試對象的數據庫

• 比較這些數值                 → 未來(lái)的測量結果可以顯示內阻的上升變化曲線(xiàn)