没有合适的资源?快使用搜索试试~ 我知道了~
密封铅酸蓄电池内阻分析报告.doc
1.该资源内容由用户上传,如若侵权请联系客服进行举报
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
2.虚拟产品一经售出概不退款(资源遇到问题,请及时私信上传者)
版权申诉
0 下载量 184 浏览量
2021-12-17
10:03:15
上传
评论
收藏 68KB DOC 举报
温馨提示
试读
13页
密封铅酸蓄电池内阻分析报告.doc
资源推荐
资源详情
资源评论
.
1 / 13
密封铅酸蓄电池内阻分析
下载: 上传时间:11-26 文件大小:85k 桂长清 柳瑞华
� 前言
现在我国邮电部门已广泛采用阀控式密封铅蓄电池作为通信电源。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。目前进口的和国产的用于在线测量电池内阻的
VRLA 电导测试仪已在一些部门得到应用。然而实践中可以发现,利用在线检测阀控
式密封铅蓄电池内阻<或电导>来识别和判断电池的性能并不能令人满意。本文拟在
分析电池内阻的组成、测试原理和方法的基础上,阐述这一方法的适用条件及其局限
性。
1 蓄电池内阻的组成
宏观看来,如果电池的开路电压为 V0,当用电流 I 放电时其端电位为 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,它不但随电池的
工作状态和环境条件而变,而且还因测试方法和测试持续时间而异。究其实质,乃因电
池内阻 r 包括着复杂的而且是变化着的成分。
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 3 部分组成的:
<1>
式中的 IRΩ 称为欧姆极化,它是由电池内部各组件的欧姆内阻 RΩ 引起的;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,称为浓差极化;是由反
应粒子进行电化学反应所引起的,称为活化极化。由<1>式 可知, 宏观上测出的电池
内阻<即稳态内阻>R 是由 3 部分组成的:欧姆内阻 RΩ、浓差极 化内阻 Rc 和活化
极化内阻 Re。
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。
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 度就总是在变化着的,因而它的数值是处于变化状态,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。
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。
.
2 / 13
2 电池内阻的测量原理
2.1 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 i 流过时,其电位就会随时间 t 而变化,当 t
>5×10-5s 时,电位变化 η 可用下式表示[1]:
<2>
式中 Cd 表示电极附近双电层电容值,io 为交换电流密度,RΩ 为电极欧 姆内
阻,N、R、T、F、n 均为常数,其物理意义可参阅文献[1]。
<2>式等号右边的第一项 iRΩ 表示电极欧姆内阻引起的电位变化,它与时间无
关; 第 2 项表 示浓差极化随时间的变化;第 3 项表示因给电极附近的双电层电容
充电引起的电位变化,在 t→0 时其值也→0;第 4 项则表示电极反应的电化学极化,
铅蓄电池的 i0 较大 ,则 1/i0 必然很小。由此可知,当 t→0 时,η→iRΩ。
由此看来,在电池中有阶跃电流 I 流过时,电位就要发生变化;只要测出 t→0 时
电 池电位的变化△V,就可以算出电池的欧姆内阻。
试验结果表明[1~2],当电池以恒电流 I 放电时,测出其在 0.5~1ms 内电位的
变化 △V1,则由 RΩ=△V1/I 即可算出电池的欧姆内阻。用此法测得 3Q10 5 汽车电
池欧姆 内阻 1.8mΩ,单格电池为 0.6mΩ[1];200Ah 的 VRLA 为 0.5mΩ[2]。
目前在一些部门使用的 VRLA 电导测试仪,其测试原理与此相似。它将已知频率
<大约为 10Hz> 和幅度的电位加在单元电池的端子上,观察相应的电流输出[3],用
此法测取电池 的电导 <或电阻>。由于其频率较低,信号持续时间较长<100ms>,则
测得的电阻值中既含有欧姆 内 阻又含有变化着的浓差极化内阻<此时活化极化内阻
忽略了>。
2.2 交流法测电池内阻
在工作[4]中介绍了用交流阻抗法测密封铅蓄电池内阻,其交流信号频率变化
范围 为 0. 05Hz~10kHz。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<1kHz~ 10kHz>却变化较少,于是取此时的阻抗模作为电池内阻,结果得
到 6V/4Ah 密封铅蓄电池内 阻为 40mΩ。
由于电池中的电极是多孔性的,而且又是多片电极紧密并联在一起的,它的交流
阻抗等效电 路极其复杂,至今尚无法从理论上精确地解决,只能根据在平板电极上得
到的理论分析结果 近似地处理电池中的多孔性电极问题。再者从<1>式可以看出,电
池中有恒定电流流过时, 其端电位是随时间而变化的,不同的时刻测得的电位变化中
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。
过去也曾用交流阻抗法测电池内阻,但均得不出准确的结果,其主要原因是无法
建立准确的 等效电路,并且受外来噪声的干扰比较严重。
3 电池内阻跟荷电态的关系
.
3 / 13
在工作[2]中采用直流电压降法对 200Ah/2V 的密封铅蓄电池欧姆内阻测试结
果如表 1 所示。对浮充状态下工作 的电池测试结果表明,在电池失效之前其容量很
少变化,欧姆内阻也变化不大;一旦电池容 量迅速下降时,其欧姆内阻也同步增大。
虽然如此,但仍然得不到电池欧姆内阻跟电池容量 <荷电态>之间的严格的数学关系。
表 1 电池荷电态与欧姆内阻的关系
荷电态/%
100
85
68
欧姆内阻/mΩ
0.50
1.20
1.93
�
根据文献[4]采用交流阻抗法对 6V/4Ah 密封蓄电池的测试结果,在电池剩余容
量高于 4 0%时,电池的内阻<它包含了欧姆内 阻和部分浓差极化内阻>几乎是相同的;
只是在低于 40%时,其内阻才迅速增加。此结果跟文 献[2]中观察到的相似,即密
封铅蓄电池在使用过程中<电池容量高于 80%>,其内阻改变很 小;一旦电池内阻有
了显著变化,则电池的寿命也即告终止了。在电池剩余容量与内阻之间 没有找到严
格的数学关系。
4 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 2 列出了用电导法对 2V/300Ah 阀控式密封铅蓄电池内阻和电位的测试结果。
前 2 行取自文献 [3],后 4 行取自曹昌胜先生在 1998 年 4 月召开的通信电源检测
技术会议上发表的论文。表 2 中最下排的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 各单电池电导或电压的离散程度。S 越小,
则该蓄电池组中各单电池的性能越均匀,反之亦然。S/则代表了相对标准差。
表 2 电导法对在线电池的测试结果
电池号 电压
/V 电导/kS 放 电 充 电
电 压/V 电导/kS 电压/V 电导/kS
1 2.26 1.02 2.08 2.33 2.37 2.70
2 2.24 1.35 2.08 2.08 2.33 2.173
3 2.28 0.702 2.07 2.25 2.33 2.25
4 2.24 0.936 2.10 2.78 2.32 1.81
5 2.29 1.35 2.12 2.88 2.32 2.10
6 2.26 1.36 2.02 2.19 2.30 2.28
剩余12页未读,继续阅读
资源评论
huayuya123
- 粉丝: 26
- 资源: 31万+
下载权益
C知道特权
VIP文章
课程特权
开通VIP
上传资源 快速赚钱
- 我的内容管理 展开
- 我的资源 快来上传第一个资源
- 我的收益 登录查看自己的收益
- 我的积分 登录查看自己的积分
- 我的C币 登录后查看C币余额
- 我的收藏
- 我的下载
- 下载帮助
安全验证
文档复制为VIP权益,开通VIP直接复制
信息提交成功