不同類型的電池內阻不同。相同類型的電池,由於內部化學特性的不一致,內阻也不相同。電池的內阻很小,我們一般用毫歐的單位來含義它。內阻是衡量電池性能的一個重要技術指標。正常情況下,內阻小的電池的大電流放電能力強,內阻大的電池放電能力弱。在放電電路的原理圖上來說,我們可以把電池和內阻拆開考慮,分為一個完全沒有內阻的電源串接上一個阻值很小的電阻。此時假如外接的負載輕,那麼分配在這個小電阻上的電壓就小,反之假如外接很重的負載,那麼分配在這個小電阻上的電壓就比較大,就會有一部分功率被消耗在這個內阻上(可能轉化為發熱,或者是一些複雜的逆向電化學反應)。一個可充電電池出廠時的內阻是比較小的,但經過長期使用後,由於電池內部電解液的枯竭,以及電池內部化學物質活性的降低,這個內阻會逐漸新增,直到內阻大到電池內部的電量無法正常釋放出來,此時電池也就壽終正寢了。絕大部分老化的電池都是因為內阻過大的原因而造成無使用價值,只好報廢。因此我們更應該重視的是電池放出的容量而不是充入的容量。

電池內阻


一、內阻不是一個固定的數值

麻煩的一點是,電池處於不同的電量狀態時,它的內阻值不相同;電池處於不同的使用壽命狀態下,它的內阻值也不同。從技術的角度出發,我們一般把電池的電阻分為兩種狀態考慮:充電態內阻和放電態內阻。

1.充電態內阻指電池完全充滿電時的所測量到的電池內阻

2.放電態內阻指電池充分放電後(放電到標準的截止電壓時)所測量到的電池內阻。

一般情況下放電態的內阻是不穩定的,測量的結果也比正常值高出許多,而充電態內阻相比較較穩定,測量這個數值具有實際的比較意義。因此在電池的測量過程中,我們都以充電態內阻做為測量的標準。

二、內阻無法用一般的方法進行精確測量

電池的內阻很小,我們一般用微歐或者毫歐的單位來含義它。在一般的測量場合,我們要求電池的內阻測量精度誤差必須控制在正負5%以內。這麼小的阻值和這麼精確的要求必須用專用儀器來進行測量。

三、目前行業中應用的電池內阻測量方法

行業應用中,電池內阻的精確測量是通過專用設備來進行的。下面我來說說行業中應用的電池內阻測量方法。目前行業中應用的電池內阻測量方法主要有以下兩種:

1.直流放電內阻測量法

根據物理公式R=U/I,測試設備讓電池在短時間內(一般為2~3秒)強制通過一個很大的恆定直流電流(目前一般使用40A~80A的大電流),測量此時電池兩端的電壓,並按公式計算出當前的電池內阻。

這種測量方法的精確度較高,控制得當的話,測量精度誤差可以控制在0.1%以內。

但此法有明顯的不足之處:

(1)只能測量大容量電池或者蓄電池,小容量電池無法在2~3秒鐘內負荷40A~80A的大電流;

(2)當電池通過大電流時,電池內部的電極會發生極化現象,出現極化內阻。故測量時間必須很短,否則測出的內阻值誤差很大;

(3)大電流通過電池對電池內部的電極有一定損傷。

2.交流壓降內阻測量法

因為電池實際上等效於一個有源電阻,因此我們給電池施加一個固定頻率和固定電流(目前一般使用1kHz頻率、50mA小電流),然後對其電壓進行採樣,經過整流、濾波等一系列處理後通過運放電路計算出該電池的內阻值。交流壓降內阻測量法的電池測量時間極短,一般在100毫秒左右。

這種測量方法的精確度也不錯,測量精度誤差一般在1%~2%之間。此法的優缺點:

(1)使用交流壓降內阻測量法可以測量幾乎所有的電池,包括小容量電池。筆記本電池電芯的內阻測量一般都用這種辦法。

(2)交流壓降測量法的測量精度很可能會受到紋波電流的影響,同時還有諧波電流乾擾的可能。這對測量儀器電路中的抗干擾能力是一個考驗。

(3)用此法測量,對電池本身不會有太大的損害。

(4)交流壓降測量法的測量精度不如直流放電內阻測量法。

3.測試儀器的元件誤差及測試用的電池連接線問題

無論是上述哪一種方法,都存在一些很容易被我們忽視的問題,那就是測試儀器本身的元件誤差和用於連接電池的測試線纜問題。因為要測量的電池的內阻很小,線路的電阻就要考慮進去了。一條短短的從儀器到電池的連接線本身也存在電阻(大約也是微歐級),還有電池與連接線的接觸面也存在接觸電阻,這些因素必須都在儀器的內部事先做好誤差調節。

所以,正規的電池內阻測試儀一般都配有專用的連接線和電池固定架子。

四、總結

很多老化的電池其實內部電量還是很多,只是內阻過大放不出電來,實在可惜。但電池的內阻一旦新增後,要想人為降低這個內阻值是難上加難。因此關於已經老化的電池,我們即使想出很多辦法來激活它,比如大電流沖擊,小電流浮充,放冰箱等,但大多無濟於事,回天乏術。在了解了上述知識之後,我們基本可以了解,選擇電池要盡可能地選擇內阻較小的電池。另外很重要的一點,電池久置不用,其內阻也會不斷新增。建議大家還是要經常使用電池來保持電池內部化學物質的活性。