多項(xiàng)研究表明蓄電池歐姆內(nèi)阻與蓄電池健康狀態(tài)有著比較緊密的聯(lián)系。我們通過對蓄電池的十多年的研究過程，同樣認(rèn)為蓄電池的歐姆內(nèi)阻對蓄電池的健康狀態(tài)描述的準(zhǔn)確度有重要作用。那么為什么蓄電池歐姆內(nèi)阻如此重要？蓄電池歐姆內(nèi)阻與普通用電阻有何不同？
電阻（Resistance，通常用“R”表示），是一個(gè)物理量，在物理學(xué)中表示導(dǎo)體對電流阻礙作用的大小。導(dǎo)體的電阻越大，表示導(dǎo)體對電流的阻礙作用越大。不同的導(dǎo)體，電阻一般不同，電阻是導(dǎo)體本身的一種特性。電阻將會導(dǎo)致電子流通量的變化，電阻越小，電子流通量越大，反之亦然。我們通常用歐姆定律計(jì)算電阻：在同一電路中，通過某段導(dǎo)體的電流跟這段導(dǎo)體兩端的電壓成正比，跟這段導(dǎo)體的電阻成反比。
導(dǎo)體內(nèi)的自由電子在運(yùn)動中不斷和晶格節(jié)點(diǎn)上做熱振子的正離子相碰撞，使電子運(yùn)動受到阻礙，因而就具有了一定的電阻。我們可以理解自由電子在確定壓降的激勵下，形成定向流動，而這個(gè)流動過程通常被導(dǎo)體本身（材質(zhì)、橫截面積、長度）限制。就像是道路對車輛行駛的限制，地面平整程度和障礙物影響車輛的平均速度，道路寬度影響車流量，道路長度影響車輛行駛這段路程的總時(shí)間。
我們把蓄電池內(nèi)阻分為歐姆內(nèi)阻和"電荷轉(zhuǎn)移電阻"。極板的化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)的電阻項(xiàng)稱為 "電荷轉(zhuǎn)移電阻"，在放電時(shí)會起作用。而電池本身的好壞并是電池內(nèi)部綜合狀態(tài)決定的，因此我們主要分析電池的歐姆內(nèi)阻。
蓄電池本身是一個(gè)復(fù)雜的化學(xué)體，通過化學(xué)反應(yīng)實(shí)現(xiàn)電能的充放與存儲。如果把電池看作一個(gè)導(dǎo)體，電池正負(fù)極柱看作導(dǎo)體的兩端，那么電池歐姆內(nèi)阻可以理解為電池內(nèi)部參與化學(xué)反應(yīng)的物質(zhì)在同樣電路激勵下，反應(yīng)速度和反應(yīng)的充分程度。參與化學(xué)反應(yīng)的電子相當(dāng)于導(dǎo)體內(nèi)部的自由電子，這些“自由電子”在電池內(nèi)正負(fù)極柱間的流通能力即電池的歐姆內(nèi)阻，取決于“自由電子”數(shù)量、通過電池內(nèi)部的過程，也可理解為取決于某一時(shí)刻電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)綜合狀態(tài)。因此我們有必要了解一下蓄電池的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。
蓄電池內(nèi)部用填滿海綿狀鉛的鉛基板柵（又稱格子體）作負(fù)極，填滿二氧化鉛的鉛基板柵作正極，并用密度1.26--1.33g/mlg/ml的稀硫酸作電解質(zhì)。而內(nèi)部結(jié)構(gòu)的狀態(tài)參數(shù)也是比較多的，包括活性物質(zhì)（正極板上的活性物質(zhì)是二氧化鉛,負(fù)極板上的活性物質(zhì)是鉛）的總量、活性物質(zhì)分布均勻程度，板柵厚度、板柵尺寸、板柵完整程度、板柵材質(zhì)工藝、電解質(zhì)濃度、內(nèi)部結(jié)晶量與結(jié)晶分布情況、內(nèi)部溫度等等。
1、動態(tài)變化，蓄電池在退運(yùn)狀態(tài)時(shí)，內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)處于一個(gè)動態(tài)平衡狀態(tài)，其歐姆內(nèi)阻也是處于一個(gè)動態(tài)平衡狀態(tài)。
2、微劣化變化，蓄電池長期處于離線狀態(tài)時(shí)，其內(nèi)部活性物質(zhì)在動態(tài)平衡過程中，會有微量的鈍化，導(dǎo)致參與化學(xué)反應(yīng)的活性物質(zhì)實(shí)際上是以非常緩慢的變化量在減少的，由于活性物質(zhì)鈍化很難自行恢復(fù)活性，所以內(nèi)部活性物質(zhì)是以不斷減少的，導(dǎo)致蓄電池健康狀態(tài)是不斷劣化，所以電池的歐姆內(nèi)阻也是時(shí)時(shí)刻刻變化的。
3、阻值非常小，蓄電池內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)非常迅速，自由電子運(yùn)動受限小，歐姆內(nèi)阻阻值非常小。
4、難測量，一般的導(dǎo)體在線與離線歐姆內(nèi)阻阻值是一致的，而蓄電池在線和離線狀態(tài)下，內(nèi)阻的構(gòu)成不同，在線測量內(nèi)阻過程伴隨著電荷轉(zhuǎn)移，產(chǎn)生變化的"電荷轉(zhuǎn)移電阻"這一影響因素，因此很難準(zhǔn)確測量。
5、不同狀態(tài)的電池歐姆內(nèi)阻可能是相同的，由于影響電池歐姆內(nèi)阻的因素特別多，各種因素的狀態(tài)也特別多，不同狀態(tài)組合表現(xiàn)出來的電池歐姆內(nèi)阻可能是一致的。
6、環(huán)境敏感性，電池歐姆內(nèi)阻隨溫度下降而迅速增大。這主要是由于電解質(zhì)電阻的變化。因此，內(nèi)阻反應(yīng)蓄電池溫度是一個(gè)重要的影響因素。
綜上，電池內(nèi)部的綜合狀態(tài)是決定電池健康狀態(tài)的根本因素，而電池內(nèi)部的任意變化都可能引起電池歐姆內(nèi)阻的變化，因此，電池的歐姆內(nèi)阻是能夠反應(yīng)蓄電池健康狀態(tài)的表征量，這也是領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)人士不斷研究蓄電池內(nèi)阻測量辦法的根本原因。同時(shí)又由于電池歐姆內(nèi)阻受內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)的動態(tài)變化特質(zhì)影響，非常難以測量，所以在蓄電池監(jiān)測技術(shù)中，內(nèi)阻測量的準(zhǔn)確性、一致性是非常重要和關(guān)鍵的技術(shù)，可能會影響到整個(gè)的電池狀態(tài)分析結(jié)果。
盡管多數(shù)學(xué)者一致認(rèn)同蓄電池內(nèi)阻對電池健康狀態(tài)評估的重要性，但蓄電池內(nèi)阻本身數(shù)據(jù)非常小，且電池從生產(chǎn)下線到失效報(bào)廢，其內(nèi)阻值總增量30%到40%，對于一個(gè)2V800Ah的單體電池，其額定壽命終結(jié)，總內(nèi)阻增加量不到50微歐。而大多數(shù)內(nèi)阻測量設(shè)備不具備在線高精度（微歐級）測量技術(shù)，采用粗精度測量設(shè)備進(jìn)行內(nèi)阻測量是毫無意義的，無法準(zhǔn)確評估蓄電池劣化狀態(tài)。
我們自2005年創(chuàng)立起，就意識到蓄電池歐姆內(nèi)阻測量技術(shù)的重要性，相關(guān)實(shí)驗(yàn)表明，采用歐姆測量技術(shù)（電導(dǎo)或阻抗）鑒定出了15000只失效電池，準(zhǔn)確率98%。同時(shí)也意識到內(nèi)阻測量數(shù)據(jù)高精度的必要性。我們積極開展適用于工業(yè)測量環(huán)境的可重復(fù)的可靠的蓄電池內(nèi)阻高精度測量技術(shù)的研究，并取得了一定的進(jìn)展。現(xiàn)已經(jīng)具備可進(jìn)行工業(yè)級批量復(fù)制的、蓄電池內(nèi)阻高測量精度產(chǎn)品，內(nèi)阻測量誤差在2-5微歐。并下蓄電池內(nèi)阻高精度測量的技術(shù)基礎(chǔ)上，不斷地研究蓄電池健康狀態(tài)評估模型與電池失效預(yù)測評估模型，現(xiàn)相關(guān)產(chǎn)品系統(tǒng)已具備蓄電池健康狀態(tài)評估功能。
保定鈺鑫電氣科技有限公司專注蓄電池監(jiān)測類產(chǎn)品的質(zhì)量和研發(fā)，通過與華北電力大學(xué)、河北大學(xué)等科研院所的合作，專注產(chǎn)品的質(zhì)量、拓寬產(chǎn)品應(yīng)用范圍，研發(fā)出適合不同領(lǐng)域、不同環(huán)境的蓄電池在線監(jiān)測系統(tǒng)，從而滿足用戶的個(gè)性化定制需求。如果貴公司想定制蓄電池監(jiān)測接入方案，歡迎點(diǎn)擊客服或電話咨詢。
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