蓄電池內(nèi)阻及其同蓄電池各類(lèi)失效模式的關(guān)系
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時(shí)間：2012-02-14
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熱失控是指蓄電池在恒壓充電時(shí)，充電電流和電池溫度發(fā)生一種累積性的增強(qiáng)作用，并逐步損壞蓄電池。造成熱失控的根本原因是浮充電壓過(guò)高。
一般情況下，浮充電壓定為2.23 ~ 2.25V/單體（25℃）比較合適。如果不按此浮充范圍工作，而是采用2.35V／單體（25℃），則連續(xù)充電4個(gè)月就可能出現(xiàn)熱失控；或者采2.30V/單體（25℃），連續(xù)充電6 ~ 8個(gè)月就可能出現(xiàn)熱失控；要是采用2.28V/單體（25℃），則連續(xù)12 ~ 18個(gè)月就會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的容量下降，進(jìn)而導(dǎo)致熱失控。熱失控的直接后果是蓄電池的外殼鼓包、漏氣，電池容量下降，最后失效。3 閥控鉛酸蓄電池內(nèi)阻模型研究
阻抗分析是電化學(xué)研究中的常用方法，是電池性能研究和產(chǎn)品設(shè)計(jì)的必要手段[10]。
圖2-1是典型的鉛酸電池阻抗圖，可見(jiàn)其包括以下幾部分：
1） 100Hz后體現(xiàn)的電感部分；
2） 高頻電阻RHF，即超過(guò)100Hz后的實(shí)部；
3） 在0.1Hz和100Hz之間的第一個(gè)小容性環(huán)(半徑R1)；
4） 低于0.1Hz后的第二個(gè)大容性環(huán)(半徑R2)。
關(guān)于蓄電池阻抗譜圖，一般的解釋為：
a） 超過(guò)100Hz部分呈現(xiàn)的感性是電池內(nèi)部幾何結(jié)構(gòu)和連接部件的影響；
b） 歐姆電阻RHF包含連接件電阻、隔膜電阻、電解液電阻和電極與硫酸鉛晶體結(jié)合面電阻；
c） 小容性環(huán)與電極的孔率有關(guān)；
d） 大容性環(huán)依賴(lài)于電極反應(yīng)，其速率受Pb2+離子傳質(zhì)速度限制。
在很多的研究方法中[52]，使用圖2-2的等效電路來(lái)表示電池。
圖2-2中Lp、Ln為正負(fù)極電感；
Rt.p和Rt.n 是電極離子遷移電阻；
Cdl.p、Cdl.n是極板雙電層電容；
Zw.p、Zw.n為Warburg阻抗，是由離子在電解液和多孔電極中擴(kuò)散速度決定的；
RHF是前面提到的歐姆電阻。
文獻(xiàn)[104]研究中將Warburg阻抗表示為一個(gè)電阻和電容串聯(lián)組成的阻抗ZW。
式中 λ——Warburg系數(shù)，表示反應(yīng)物和生成物的擴(kuò)散傳質(zhì)特性；
ω——角頻率
電池的阻抗包括歐姆電阻和正負(fù)極阻抗：
Zcell = Zp + Zn + RHF （2-5）
電池阻抗是一個(gè)復(fù)阻抗，在其它條件不變的情況下，與測(cè)試頻率有關(guān)。
在實(shí)際使用中多采用內(nèi)阻或電導(dǎo)，內(nèi)阻是復(fù)阻抗的模，而電導(dǎo)是內(nèi)阻的倒數(shù)值，二者只是表示方法的差別。
通常情況的內(nèi)阻是指某一固定頻率下的內(nèi)阻值，對(duì)于一般的VRLA蓄電池，從電池的阻抗譜圖（2-1）中可以看出，對(duì)于高于100Hz的頻率，阻抗值RHF是平行于Y軸的近似直線(xiàn)，RHF也稱(chēng)為歐姆內(nèi)阻。
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