蓄电池内阻对串联电池组使用寿命的影响.pdf

蓄电池内阻对串联电池组使用寿命的影响及其解决方案 周宝林 一、蓄电池的物理结构 现在使用的 电池都是化学电池，属于二次电池，使用可逆材料 制成，可以反复充放电数百次或更多，主要由电极板、电极隔板、电 解液、电极以及电池外壳构成。 某型号锂电池剖面结构 （图1）： 图1 某型号铅酸 电池剖面结构（图2 ）： 图2 1 某型号镍氢电池剖面结构（图3 ）： 图3 二、蓄电池的内阻构成 从工作电压的角度看，理想状态下的电池是一个电压源，它的端 电压接近一个恒定值；从工作电流的角度看，理想状态下的电池是一 个电流源，它的工作电流也接近一个恒定值，因此，理想中的电池是 一个电压源和电流源的组合体，具有稳定的输出电压和对输出没有影 响的零内阻，如果用一个电路符号表示，那就是电池符号，如图4 所 示。 B+ B- 图4 理想电池 由于电池原理、电极材料、生产工艺的影响，电池都存在内阻， 只是内阻的大小不同而已，简单地说，电池的内阻包括两个，一个是 串联内阻，称之为 RS ，相当于在理想电池上串联了一个电阻，一个 2 是并联内阻，称之为 RP ，相当于在理想电池上串联了一个电阻 RS 的情况下又并联了一个电阻RP ，如图5 所示。 B+ RP RS B- 图5 现实中的电池模型 单体 电池的电压较低，很多情况下都是将 电池组成串联电池 组，以串联电池组的方式工作，因此串联电池组同样具有串联电阻 RS 和并联内阻RP ，如图6 。 B+ RP RS B- 图6 现实中的串联电池组模型 根据电池的工作原理，我们希望，内阻中的串联内阻RS 越小越 好，并联内阻RP 越大越好。 三、蓄电池内阻的影响因素 电池的串联内阻RS 和并联内阻RP 在电池完成装配和出厂使用 后，不再是固定不变的，而是随工作环境而变化的。主要影响因素包 3 括以下几个方面： （一）内部自身因素的影响 电池在充放电的期间，以及恢复、静 期间，其内部在不断地发 生化学反应，加之电极和电解液中各种杂质的影响，电池内阻是不断 发生变化的。 （二）环境的影响 主要是环境温度、振动(如运输，车载使用)等因素，这些因素在 一定程度上影响电极与电极隔板之间的物理平衡，在一定程度上影响 电池内阻的稳定。 （三）工作电流的影响 无论是对电池充电还是电池对负载放电，电池的工作电流都是一 个变化值，无论在哪种工作状态下，电流都随时发生变化，电流的变 化，反映到电池内部就是化学反应速度的快慢。反映的是离子、电子 的运动速度、运动方向、结合速度，直 影响到电池内阻的变化。 四、蓄电池内阻对电池的影响 蓄电池内阻的存在对电池的充放