密封铅酸蓄电池内阻分析

密封铅酸蓄电池内阻分析下载：上传时间：11-26 文件大小：85k 作者：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。

(不是开路静置时)电位的变化比较更能反映电池的状态。

5结论a.密封铅蓄电池的内阻是复杂的，它包含了电池的欧姆内阻、浓差极化内阻、电化学反应内阻以及双层电容充电时的干扰作用。

b.用不同的测试方法和不同时刻测得的内阻值中包含的成分及其相对含量是不同的，因而测得的内阻值也不相同。

c.密封铅蓄电池内阻(或电导)跟电池容量之间没有观察到严格的数学关系，无法根据单个电池的内阻(或电导)值去预测电池使用寿命。

但电池内阻突然增大或电导突然减小时，则预示着电池寿命即将终止。

参考文献1，桂长清，包发新.大容量电池欧姆内阻的测定.电源技术，1984，(6)：13～15 2，Isamu Kurisawa,Masashi Iwata.Internal resistance and deterior ation of VRLA for stand-by applications.GS News Technical Report,1997,(2):19～25 3，陈熙.阀控式密封铅蓄电池的管理计划.通信电源技术，1998，(3)：33～35 4，佘沛亮，陈体衔.阀控式密封铅蓄电池的内阻.蓄电池，1995，(3)：3～6密封铅蓄电池的电导与容量的关系下载：上传时间：11-26 文件大小：90k 作者：桂长清柳瑞华d前言根据电池的某些性能参数无需放电就可预知电池的容量或荷电态，是电池行业和电化学工作者们长期以来关注的问题，研究电池内阻和荷电态之间的关系是其中之一。

对开口式铅蓄电池而言，根据电解液密度来判定电池荷电态已是众所周知的了；但对阀控式密封铅蓄电池来说，这种办法却无法使用。

近几年来，国内外一些电信设备生产厂家和论文作者，根据密封铅蓄电池电导(或内阻)跟容量或荷电态之间的某种相关关系，提出用电池电导测试仪在线检测电池电导，来推断电池的放电容量，预测电池使用寿命。

仔细分析已有的研究试验结果和现场统计数据可以看出，密封铅蓄电池电导与容量之间的这种相关关系是受一定条件限制的，不适用于在线的合格的电池，因而用密封铅蓄电池的电导值去推断放电容量的做法并不可取。

1开口式铅蓄电池交流阻抗特性早在20年以前就有文献［1～2］报导了开口式铅蓄电池交流阻抗跟电池荷电态之间关系的研究结果。

所用的电池是75Ah的铅蓄电池，选取的交流信号频率通信用密封铅蓄电池常见故障原因和解决办法发布时间： 2005-7-27 16:42:13 被阅览数： 573 次来源：中国电源情报网文字〖大中小〗自动滚屏（右键暂停）摘要:论述了通信用阀控式密封铅蓄电池组常见故障出现的原因和解决方法，早期诊断和预防蓄电池组可能出现的故障，以期延长电池寿命，确保通信电源系统的可靠性。

1 电池早期失效1.1 早期失效及其危害性早期失效指的是一些阀控式密封铅蓄电池组在使用过程中，只有数个月或1年其电容量就低于额定值的80％；或整组电池虽然普遍很好，但其中个别电池的性能急剧变差。

电池组中若有个别电池失效，那么恒电流充电时一是电压会迅速升高，即在整组电池尚未充足电时失效电池已处于过充电状态，电池温度升高失水速度加大，并导致整组电池充电电压升高；二是会引起整组电池充电电流下降，延长充电时间。

若个别电池出现内部短路时，其充电电压就低于其他电池，当整组电池已充足电时，该落后电池却尚未充好。

长此下去就会出现恶性循环，影响整组电池性能。

多组并联使用的蓄电池组中若有一组电池失效，则在充电时会出现各组电池充电电流不匀（即偏流）现象。

若发展下去，会导致正常的蓄电池组提前失效。

1.2 早期失效原因与对策1.2.1 电池设计欠妥实践表明，电池中正负极板跟玻璃纤维隔板中电解液脱离接触是导致密封铅蓄电池早期失效的根本原因。

为此，应当适当提高极群组装压力，使AGM隔板压缩率达到15％～20％；同时适当增加电解液量，并在电池外壳强度允许的条件下适当提高气阀的开启压力，以减少开阀次数和失水。

1.2.2 生产工艺和原材料个别早期失效电池的出现，一般是由于生产过程中的个别偶然因素引起的。

比如组焊极群时有微小铅粒落入极群中，电池加酸量控制不严，不合格部件装入电池，某些原材料不合格等。

为此，必须严格控制各工序的质量。

1.2.3 维护工作跟不上过去有人把阀控式密封铅蓄电池称之为免维护电池，在使用过程中不去注意维护，使电池性能迅速变差。

所以应当消除这一误解，明确电池维护工作是延长电池寿命的关键性因素。

为避免蓄电池组中混入早期失效电池，建议在新电池装入电源系统之前进行一次检查性深放电，即以10时率放电电流放至1.80V左右，然后再充足电装进电源系统之中。

如果各个电池放电终止前的电压差别不大，比较均匀，则本组电池性能一定不错；如若其中个别电池电压下降很快，则很可能是落后电池，必须查明原因采取措施。

2 电池失水2.1 电池失水及其危害性阀控式密封铅蓄电池是在“贫液”状态下工作的其电解液完全贮存在多孔性的隔膜之中。

一旦失水，电池放电容量就要下降。

当水损失达到3.5ml／Ah时，电池容量会降至初始容量的75％以下；当水损失达到25％时，电池寿命将会终止。

使用效果表明，当前大部分阀控式密封铅蓄电池组容量下降的原因，都是由电池失水造成的。

前节已经指出，一旦电池失水，就会引起电池正负极板跟隔膜脱离接触或供酸量不足，引起电池放不出电来。

2.2 电池失水的原因2.2.1 气体复合不完全标准中规定了气体复合效率>95％，实际上正常状态下可以使复合效率达到97％～98％，也就是说总会有2％～3％的氧从电池内部溜出来。

这部分氧来源于电解水反应，其量虽小，但数年累积起来其量就是可观的了。

如果电池灌酸量太多，则气体复合效率会进一步降低。

2.2.2 电池密封不好或单向阀太松这是造成充电产生的氧逸出电池的重要原因。

尤其是在均衡充电或补充充电时，由于充电电压提高了，析氧量就增大，电池内部压力增大，一部分氧来不及复合就冲出单向阀外逃。

为此，在电池外壳强度允许的条件下，尽量提高单向阀的开启压力。

2.2.3 浮充电压控制不严通信用阀控式密封铅蓄电池一直都是处于浮充状态下工作的，浮充电压选择是否妥当对电池寿命影响极大。

浮充电压选得偏高或电池温度升高时，若没有及时将浮充电压调下来，就会加速电池失水过程。

2.3 减少电池失水的措施这一工作要由电池生产厂家和用户协力进行，下边只就维护过程提出几点意见。

（1）正确选择及时调整浮充电压浮充电压过高，电解水反应加剧，析气速度大，失水量必然增大；浮充电压过低，虽然可降低失水速度，但容易引起极板硫酸盐化。

因而必须根据电源系统负荷电流大小、停电频次以及电池温度和电池组新旧程度及时调整浮充电压。

表1列出了不同温度时的浮充电压值，供参考。

（2）尽可能使环境温度保持在20℃±5℃，这样方可保持电池内部温度不超过30℃，短时间内也不超过35℃。

（3）定期检测电池内阻（或电导）目前一些单位用电导仪测电池电导，以此判断电池质量状态。

可是当电池组电容在50％以上时，测得的电导值几乎没有变化，只是在低于50％时其电导值才会迅速下降。

因而对使用中的蓄电池组（容量均在80％以上）不能用电导（或内阻）来估算电池容量，当然也就不能预测电池的使用寿命。

然而对同一电池而言，一且发现内阻异常增大，则很可能是失水所致，其结果必然导致容量下降。

（4）适当补加蒸馏水使用一段时间的阀控式密封铅蓄电池，如果出现内阻很快增加，那么可设法补加一些蒸馏水，电池容量将会有所改善。

加水时不要加得太多，以免堵塞气体通道，影响氧气复合。

当然，如果电池出现硫酸盐化或电池处于寿命后期，即使补加水也是无济于事的。

3 电池热失控阀控式密封铅蓄电池如果使用、维护不当，则会使电池内的温度和电流发生一种积累性的相互增强作用，使电池温度迅速升高。

轻者会使电池槽变形“鼓肚子”，导致电池失效；重者还会波及到整个通信电源系统，使电路和设备蒙受损失。

3.1 出现热失控的原因3.1.1 氧复合反应2pb＋O2→2PbO＋Q1 Q1＝219.2kJ／mol（1）PbO＋H2SO4→PbSO4＋H2O＋Q2Q2＝172.8kJ／mol（2）氧复合反应是放热反应，它将导致电池温度升高，如不及时下调浮充电压就会使浮充电流加大，后者又引起析氧量加大，复合反应加剧。

如此反复积累，将会导致电池出现热失控。

3.1.2 电池结构紧凑阀控式密封铅蓄电池必须紧凑装配，电解液贮存在多孔性隔板中，这样散热比较困难。

它不象开口式自由电解液铅蓄电池可以在充电析气时搅拌电解液，有利于散热。