理士蓄電池之那些事兒：探討電池的內阻及測量方法
發(fā)布時(shí)間：2017-11-29 點(diǎn)擊數：1317
每個(gè)理士電池都有內阻。不同類(lèi)型的電池內阻不同。相同類(lèi)型的電池，由于內部化學(xué)特性的不一致，內阻也不一樣。電池的內阻很小，我們一般用微歐或者毫歐的單位來(lái)定義它。
內阻是衡量電池性能的一個(gè)重要技術(shù)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。
取個(gè)簡(jiǎn)單的例子：一臺老式的使用5號電池的數碼相機（例如耗電量很大的CANON210），使用5號堿性電池供電，可以連續拍幾十張相片；但使用5號干電池供電，只能拍上幾張就自動(dòng)關(guān)機了，但干電池并不是完全沒(méi)電；再換上5號可充電鎳氫電池，可以拍的相片更多。在實(shí)際測量后我們可以知道，鎳氫電池的內阻<堿性電池的內阻<干電池的內阻。此例子說(shuō)明在大電流放電的應用中，一定要選擇內阻較小的理士電池。
在放電電路的原理圖上來(lái)說(shuō)，我們可以把電池和內阻拆開(kāi)考慮，分為一個(gè)完全沒(méi)有內阻的電池串接上一個(gè)阻值很小的電阻。此時(shí)如果外接的負載輕，那么分配在這個(gè)小電阻上的電壓就小，反之如果外接很重的負載，那么分配在這個(gè)小電阻上的電壓就比較大，就會(huì )有一部分功率被消耗在這個(gè)內阻上（可能轉化為發(fā)熱，或者是一些復雜的逆向電化學(xué)反應）。一個(gè)可充電電池出廠(chǎng)時(shí)的內阻是比較小的，但經(jīng)過(guò)長(cháng)期使用后，由于電池內部電解液的枯竭，以及電池內部化學(xué)物質(zhì)活性的降低，這個(gè)內阻會(huì )逐漸增加，直到內阻大到電池內部的電量無(wú)法正常釋放出來(lái)，此時(shí)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(guò)大的原因而造成無(wú)使用價(jià)值，只好報廢。
一、內阻不是一個(gè)固定的數值。
麻煩的一點(diǎn)是，電池處于不同的電量狀態(tài)時(shí)，它的內阻值不一樣；電池處于不同的使用壽命狀態(tài)下，它的內阻值也不同。
從技術(shù)的角度出發(fā)，我們一般把電池的電阻分為兩種狀態(tài)考慮：充電態(tài)內阻和放電態(tài)內阻。
1、充電態(tài)內阻指電池完全充滿(mǎn)電時(shí)的所測量到的電池內阻。
2、放電態(tài)內阻指電池充分放電后（放電到標準的截止電壓時(shí)）所測量到的電池內阻。
一般情況下放電態(tài)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(tài)內阻相對比較穩定，測量這個(gè)數值具有實(shí)際的比較意義。因此在電池的測量過(guò)程中，我們都以充電態(tài)內阻做為測量的標準。
二、內阻無(wú)法用一般的方法進(jìn)行精確測量。
或許大家會(huì )說(shuō)，高中物理課上有教用簡(jiǎn)單公式+電阻箱計算電池內阻的方法。。。。。但物理課本上教的用電阻箱推算的算法精度太低，只能用于理論的教學(xué)，在實(shí)際應用上根本無(wú)法采用。
電池的內阻很小，我們一般用微歐或者毫歐的單位來(lái)定義它。在一般的測量場(chǎng)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?xún)?。這么小的阻值和這么精確的要求必須用專(zhuān)用儀器來(lái)進(jìn)行測量。
三、目前行業(yè)中應用的電池內阻測量方法。
行業(yè)應用中，電池內阻的精確測量是通過(guò)專(zhuān)用設備來(lái)進(jìn)行的。下面我來(lái)說(shuō)說(shuō)行業(yè)中應用的電池內阻測量方法。
目前行業(yè)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=V/I，測試設備讓電池在短時(shí)間內（一般為2-3秒）強制通過(guò)一個(gè)很大的恒定直流電流（目前一般使用40A-80A的大電流），測量此時(shí)電池兩端的電壓，并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(huà)，測量精度誤差可以控制在0.1％以?xún)取?/span>
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(wú)法在2-3秒鐘內負荷40A-80A的大電流；
（2）當電池通過(guò)大電流時(shí)，電池內部的電極會(huì )發(fā)生極化現象，產(chǎn)生極化內阻。故測量時(shí)間必須很短，否則測出的內阻值誤差很大；
（3）大電流通過(guò)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(shí)際上等效于一個(gè)有源電阻，因此我們給電池施加一個(gè)固定頻率和固定電流（目前一般使用1KHZ頻率，50mA小電流），然后對其電壓進(jìn)行采樣，經(jīng)過(guò)整流、濾波等一系列處理后通過(guò)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(shí)間極短，一般在100毫秒左右，幾乎是一按下測量開(kāi)關(guān)就測完了。呵呵。
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。
內阻是衡量電池性能的一個(gè)重要技術(shù)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。
取個(gè)簡(jiǎn)單的例子：一臺老式的使用5號電池的數碼相機（例如耗電量很大的CANON210），使用5號堿性電池供電，可以連續拍幾十張相片；但使用5號干電池供電，只能拍上幾張就自動(dòng)關(guān)機了，但干電池并不是完全沒(méi)電；再換上5號可充電鎳氫電池，可以拍的相片更多。在實(shí)際測量后我們可以知道，鎳氫電池的內阻<堿性電池的內阻<干電池的內阻。此例子說(shuō)明在大電流放電的應用中，一定要選擇內阻較小的理士電池。
在放電電路的原理圖上來(lái)說(shuō)，我們可以把電池和內阻拆開(kāi)考慮，分為一個(gè)完全沒(méi)有內阻的電池串接上一個(gè)阻值很小的電阻。此時(shí)如果外接的負載輕，那么分配在這個(gè)小電阻上的電壓就小，反之如果外接很重的負載，那么分配在這個(gè)小電阻上的電壓就比較大，就會(huì )有一部分功率被消耗在這個(gè)內阻上（可能轉化為發(fā)熱，或者是一些復雜的逆向電化學(xué)反應）。一個(gè)可充電電池出廠(chǎng)時(shí)的內阻是比較小的，但經(jīng)過(guò)長(cháng)期使用后，由于電池內部電解液的枯竭，以及電池內部化學(xué)物質(zhì)活性的降低，這個(gè)內阻會(huì )逐漸增加，直到內阻大到電池內部的電量無(wú)法正常釋放出來(lái)，此時(shí)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(guò)大的原因而造成無(wú)使用價(jià)值，只好報廢。
一、內阻不是一個(gè)固定的數值。
麻煩的一點(diǎn)是，電池處于不同的電量狀態(tài)時(shí)，它的內阻值不一樣；電池處于不同的使用壽命狀態(tài)下，它的內阻值也不同。
從技術(shù)的角度出發(fā)，我們一般把電池的電阻分為兩種狀態(tài)考慮：充電態(tài)內阻和放電態(tài)內阻。
1、充電態(tài)內阻指電池完全充滿(mǎn)電時(shí)的所測量到的電池內阻。
2、放電態(tài)內阻指電池充分放電后（放電到標準的截止電壓時(shí)）所測量到的電池內阻。
一般情況下放電態(tài)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(tài)內阻相對比較穩定，測量這個(gè)數值具有實(shí)際的比較意義。因此在電池的測量過(guò)程中，我們都以充電態(tài)內阻做為測量的標準。
二、內阻無(wú)法用一般的方法進(jìn)行精確測量。
或許大家會(huì )說(shuō)，高中物理課上有教用簡(jiǎn)單公式+電阻箱計算電池內阻的方法。。。。。但物理課本上教的用電阻箱推算的算法精度太低，只能用于理論的教學(xué)，在實(shí)際應用上根本無(wú)法采用。
電池的內阻很小，我們一般用微歐或者毫歐的單位來(lái)定義它。在一般的測量場(chǎng)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?xún)?。這么小的阻值和這么精確的要求必須用專(zhuān)用儀器來(lái)進(jìn)行測量。
三、目前行業(yè)中應用的電池內阻測量方法。
行業(yè)應用中，電池內阻的精確測量是通過(guò)專(zhuān)用設備來(lái)進(jìn)行的。下面我來(lái)說(shuō)說(shuō)行業(yè)中應用的電池內阻測量方法。
目前行業(yè)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=V/I，測試設備讓電池在短時(shí)間內（一般為2-3秒）強制通過(guò)一個(gè)很大的恒定直流電流（目前一般使用40A-80A的大電流），測量此時(shí)電池兩端的電壓，并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(huà)，測量精度誤差可以控制在0.1％以?xún)取?/span>
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(wú)法在2-3秒鐘內負荷40A-80A的大電流；
（2）當電池通過(guò)大電流時(shí)，電池內部的電極會(huì )發(fā)生極化現象，產(chǎn)生極化內阻。故測量時(shí)間必須很短，否則測出的內阻值誤差很大；
（3）大電流通過(guò)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(shí)際上等效于一個(gè)有源電阻，因此我們給電池施加一個(gè)固定頻率和固定電流（目前一般使用1KHZ頻率，50mA小電流），然后對其電壓進(jìn)行采樣，經(jīng)過(guò)整流、濾波等一系列處理后通過(guò)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(shí)間極短，一般在100毫秒左右，幾乎是一按下測量開(kāi)關(guān)就測完了。呵呵。
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。