內(nèi)阻各類失效模式分析 - 影響蓄電池內(nèi)阻的因素和影響蓄電池壽命的因素詳解

　　4.5　不同的失效模式對(duì)內(nèi)阻的影響

　　蓄電池的不同失效模式反映在內(nèi)阻變化的幅值并不一樣。日本JSB電池公司就失水模式和腐蝕模式的區(qū)別進(jìn)行了研究。其研究采用直流放電方法，測(cè)量電壓的跌落來計(jì)算電池的歐姆內(nèi)阻。

　　圖2-12 是不同劣化模式下的電池放電曲線。與一般的腐蝕模式對(duì)比可以發(fā)現(xiàn)：同樣的歐姆內(nèi)阻變化幅度，失水模式能提供的輸出容量比腐蝕模式的要低。

　　另外的電池劣化模式也從不同的角度影響電池的內(nèi)阻，除腐蝕和失水外，活性物質(zhì)的不同結(jié)晶狀態(tài)也影響輸出容量和內(nèi)阻。

　　充電狀態(tài)SOH影響內(nèi)阻值，對(duì)處于正常浮充電壓一定時(shí)間后的電池，可以認(rèn)為是在完全充電狀態(tài)。

　　溫度對(duì)電池內(nèi)阻影響甚微，低溫有些影響。在運(yùn)行條件較好的場(chǎng)合，可以不考慮溫度的影響。

　　4.6　現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量與數(shù)據(jù)分析

　　對(duì)1組12V電池進(jìn)行了測(cè)試，規(guī)格為100Ah/12V，18只串聯(lián)，現(xiàn)場(chǎng)使用約1年，處于浮充狀態(tài)。

　　接入BM6500系統(tǒng)，在線測(cè)量電池電壓和內(nèi)阻數(shù)據(jù)。

　　表2-3　1組12V電池的測(cè)試數(shù)據(jù)

　　Table 2-3 Acquired data from one 12V battery string

　　第二次內(nèi)阻測(cè)試的平均值為6.29，去除壞值（No9、No10）后的平均值為6.08，No9電池內(nèi)阻偏離平均值31.9%，No10電池內(nèi)阻偏離平均值28.5%。

　　對(duì)No9、No10單獨(dú)恒流放電，測(cè)試實(shí)際容量。放電電流10A，記錄放電電壓和環(huán)境溫度。

　　根據(jù)0.1C放電的容量公式計(jì)算，

　　No9電池的實(shí)際容量：（6*60+38）/600/0.98=67.7%

　　No10電池的實(shí)際容量：（7*60+17）/600/0.98=74.3%

　　5　結(jié)語

　　下圖是一般研究普遍認(rèn)同的電池老化與內(nèi)阻變化的關(guān)系，即內(nèi)阻變化一般經(jīng)歷3個(gè)階段：

　　1） 投運(yùn)初期，電池進(jìn)入穩(wěn)定運(yùn)行期間，電池內(nèi)阻有所下降；

　　2） 在電池正常運(yùn)行的很長(zhǎng)一段時(shí)間，內(nèi)阻保持相對(duì)穩(wěn)定；

　　3） 在電池壽命終結(jié)前的一段時(shí)間，內(nèi)阻呈快速上升趨勢(shì)。

　　圖　VRLA電池老化與內(nèi)阻的變化

　　IEEE Std 1188-1996中對(duì)內(nèi)阻測(cè)量和數(shù)據(jù)分析作了說明，指出內(nèi)阻受包括物理連接、電解液離子導(dǎo)電性和電極表面的活性物質(zhì)的活性3方面因素的影響，內(nèi)阻值與所采用的儀器和測(cè)量方法有關(guān)，內(nèi)阻的變化可以當(dāng)作電池性能或者說容量變化的指示。明顯的內(nèi)阻變化表明蓄電池有大的性能改變，超過30%的變化即可認(rèn)為明顯，但這個(gè)變化幅度可能跟不同廠家的電池有關(guān)。

　　內(nèi)阻與SOH的關(guān)系分析的結(jié)論：

　?。?） SOC和SOH無疑影響電池內(nèi)阻。

　?。?） 環(huán)境溫度亦影響電池內(nèi)阻，尤其是低頻下的電化學(xué)動(dòng)力學(xué)過程受到擴(kuò)散控制。

　?。?） 大容量電池的歐姆內(nèi)阻很小，其變化幅度就更小，需要相當(dāng)精度的測(cè)試手段。

　?。?） 不能直接用內(nèi)阻數(shù)據(jù)來計(jì)算SOH，而且建立標(biāo)準(zhǔn)亦很困難。部分電池的內(nèi)阻變化明顯，但此時(shí)的電池容量仍可能保持在良好水平。

　?。?） 劣化嚴(yán)重的電池其內(nèi)阻變化數(shù)值將超過某范圍。

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