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

一、鉛酸電池的蘭德爾斯電路模型（Randles-Model）

蘭德爾斯電路模型（Randles-Model）是電化學和電化學阻抗領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。浸入電解質中的電極的簡單模型只是歐姆電阻Rel與雙層電容Cd的串聯組合。如果正在發生法拉第反應*1，那么：該反應與雙層的電荷并行發生——因此與法拉第反應相關的電荷轉移電阻Rct與Cd并聯。以下是鉛酸電池的蘭德爾斯電路模型（Randles-Model）：

Rel: 電阻、AC電阻，包括 :

Re: 電解質的電阻

Rm: 金屬部分的電阻(端子、端子連接部分、網格等)

→為電池電解液和極板構成的主動極化阻抗，顯示出可能的腐蝕和結晶

Rct: 電荷轉移電阻

→為電池將化學能轉化為電能的過程中產生的電荷傳遞電阻

→描述了閾值電極/電解質處的電阻

→Rct在很大程度上依賴于活性板的結構和當前狀態

L: 電感部分

→和電池診斷沒有相關性

Cd: 雙層容量

蓄電池內阻測試儀METRACELL BT PRO

注釋：

*1：電極反應包含兩個重要的過程：法拉第過程和非法拉第過程。其中法拉第過程包含在電極上有兩種過程發生。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生。由于這些反應遵守法拉第定律(即因電流通過引起的化學反應的量與所通過的電量成正比), 所以它們稱為法拉第過程(Faradaic processes)。即法拉第反應，通常也叫電化學反應。發生法拉第過程的電極有時稱為電荷轉移電極(charge transfer electrodes)。

二、內阻是鉛酸電池性能的重要指標

內阻提供有關電池的寶貴信息，因為電池狀態的重要標志之一就是它的內阻，不同類型的電池內阻不同。電池內阻是指電池在工作時，電流流過電池內部所受到的阻力。相同類型的電池，由于內部化學特性的不一致，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。如上述蘭德爾斯電路模型，由歐姆內阻與電荷轉移內阻兩部分組成。電池內阻大，會導致電池放電工作電壓降低，放電時間縮短。無論是電池即將失效、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。因此可以通過測量電池內阻，對其工作狀態進行評估。服務人員可以定期對每個電池單元或整體進行檢測并記錄數據，然后隨著電池單元的老化觀察到電池運行過程中細微的變化。-UPS電池檢測工具

在蓄電池內部的化學反應過程中，其實質就是極板上的活性物質和稀硫酸電解液發生的電化學反應，產生電流。在這個電化學反應過程中，經常伴隨著一種學名叫“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；這種測量方法可以極好洞察電池內部組件的狀況，更為接近于實際電池的情況。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；

AC-電阻 (Rel)= Re + Rm →測量并顯示在儀表上

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線測量方式執行，并使用開爾文探頭來補償電纜電阻。

*可選配彎頭的測試探頭

鉛酸電池阻抗分析儀METRACELL BT PRO特有的內阻測量功能，可同時測量和顯示“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，這些損耗發生在板帶、板柵和電解質處。 電池通過該電阻提供快速變化的電流，例如用于開關模式 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）；

單個數據本身不足以做出電池性能判定，關鍵是根據趨勢判斷。

鉛酸電池阻抗分析儀

?在電池安裝調試過程中測量內阻 → 這些值可作為參考值

? 這些值需要保存起來 → 建立起具有清單化測試對象的數據庫

? 比較這些數值 → 未來的測量結果可以顯示內阻的上升變化曲線

審核編輯：湯梓紅