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关于内阻测试原理 随着蓄电池从开口式密封式到VLRA(阀控铅酸电池)的演化,以及UPS系统的大规模使用,采用一种经济可靠的方法建立电池的容量和传导途径形态的工作被摆到了重要的位置。通过测量电池的内阻及浮充电压和电池特性曲线便可以确定电池性能状态。 对于建立蓄电池容量和传导途径新方法的研究工作一直都没有停止过。传统认为，电池的容量是在恒流或恒功率下，在一定负载下达到最终电压的额定时间，它是由制造商决定的。新电池实际容量比它的额定容量一般要大20%左右。 电池专家们一致认为受控情况下的负载测试，仍是确定电池容量的唯一正确的方法。这些情况反映在美国的几个国家标准中；必威体育精装版的标准发表于1995年。但是，人们通过多年的研究和试验而获得的经验，取得了大量的有关电池特性和测量方面实用资料。 早在1995年公开发表电池的等效电路和典型数值（见图1）电池的内部电路模型，使人们能大致地理解电池内部参数与它的传导途径和容量的关系。 . 电池内部电路模型的主要元件是电阻、电感和电容。研究人员使用了各种仪器和方法对电池进行测试，测试频率从几赫兹到几千赫兹，以试图在这些元件与电池的容量之间建立起某种关系。但得到的结果常常是混淆的或相反的。 对于差不多所有典型的蓄电池应用，电感对于电池的性能影响是非常小的，这是因为它的数值实在太小（仅有0.05到0.2微亨）。而另一方面电池的电容又出奇的大，每100安时容量即可达到1.7法拉。这对于充电器制造商们是个好消息，他们可以利用电池的这个特性对充电器的输出电压进行滤波。但是，极少有证据显示出电容与电池容量的关系。个别研究人员觉得容抗与电池容量的有一定的关系。但不管怎么说，电化学电阻随着测试频率的增加而增加。测出的阻抗和导纳读数中同时包含了电容和电感的因素。 实际的内阻 我们在研制内阻测试仪的过程中，精选出一个电池模型，（见图2）这个模型将电池的内阻划分为金属电阻和电化学电阻。这些阻抗是不随测试频率变化的。在研究电池容量关系的过程中，为了获得最佳的结果。研究人员甚至使用了极低的频率甚至零频率直流放电。（享有很高声望的日本电话电报公司是一个关注电池内阻的研究单位。他们的研究人员得出了正是由于内阻的增加，从而导致了铅酸电池性能退化的结论。通过对试验结果的总结，他们认为用测量电池的内阻的方法可估算出85%的退化电池。） 留意下面图（图3）容量与普通内阻的曲线，这只是一个近似的曲线。多数人认为电池内阻与容量之间不应只是一条简单的直线关系，实际上应该是一个相当复杂的非线性函数。 部分人认为直线不能描述电池的容量关系，这是因为在电池放电过程中金属电阻和电化学电阻问题所显示出不同的特性。典型100%容量电池的放电曲线如图4。 显而易见，增加的内阻对电池的容量有着负面的影响，电池内部的功率消耗应为I2×R电池内阻。由于这部分的能量没有得以真正利用，从而造成实际容量的减少。在放电过程中电池容量的减少，与电池内部金属电阻和电化学电阻变化的依赖关系是不同的。 金属内阻 电池的内部传导途径一直困扰着大多数电池测试方面的专家。因为电池性能退化现象发生得特别快，这种情况可以在每年、甚至更短的容量测试间隙期间出现。 报废电池的反常内阻说明了电池的极柱、内部的汇流排及板栅已成为化学腐蚀、较差的焊接质量及铸铅时的牺牲品。这时会看到插入液体中铜表面的腐蚀或已从铅质极柱脱落的状况。 从图5中可以清楚地看到由于高的金属电阻而造成的电池容量的损失。极柱上的输出电压从放电开始到结束一直在减少。 电化学电阻 涂膏、电解质和隔离器构成了电池内阻中的电化学部分。长时间的使用会造成活性物质减少或涂膏老化，使电池的电化学电阻不断增加。在电池充放电时电解液的比重变化、以及隔离器的成份或其表面的化学构成的改变，也都会使电池的电化学电阻产生暂时的变化。 隔离器蠕变、堵塞、短路或者硫化现象，常常会使电池出现不正常的现象及电化学电阻的增加。但在阀控铅酸电池接近报废时，电解液的干涸是第一号敌人。 图6说明了电池的电化学电阻特性。除非电池进行过度放电（象耗尽燃料的汽车），否则它的容量不会有明显的减少。而另一方面金属电阻则可以看成是油量表的指针。金属电阻和化学电阻造成电池额定容量和实际容量差距最大的两个原因。 内阻与电池的老化 内阻为电池的老化提供了线索。电池的老化过程是基于设计时的材料和结构退化的速度。比如正常的电池寿命，是指温度为75℉，以及在特殊的浮充环境及规定深度的放电和频率情况下的寿命。 缓慢传导路径的腐蚀，极板上活性物质的脱落，板栅的变形以及VRLA电池液的挥发，所有这些自然过程都是促使了电池寿命的终结。 内阻的增加和容量的减小都是电池老化现象的标志。通常情况下，电池的容量低于实际的80%时，其性能会急速下降，应建议更换这个电池。