時(shí)高蓄電池在線內(nèi)阻監(jiān)測(cè)技術(shù)及運(yùn)用
目前，閥控式鉛酸蓄電池在電力操縱電源、通訊電源中廣泛使用，由于閥控式鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)的特殊性，在運(yùn)行中可靠地檢測(cè)蓄電池的性能，并有針對(duì)性地對(duì)蓄電池進(jìn)行維護(hù)變得困難但又很迫切。從電源系統(tǒng)運(yùn)行的高可靠性要求，各類薔電池監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也在廣泛使用。但不同的測(cè)試模式對(duì)蓄電池的性能狀況反映也不一樣，多年的研究和運(yùn)用表明，內(nèi)阻檢測(cè)是目前最為可靠的測(cè)試方式之一，而蓄電池的不同失效模式對(duì)內(nèi)阻的反映情況也不一樣，了解蓄電池的內(nèi)阻和各種失效模式的關(guān)系，公道地分析閥控式鉛酸蓄電池的內(nèi)阻數(shù)據(jù)，有利于更好地對(duì)蓄電池進(jìn)行檢測(cè)和維護(hù)。近年來(lái)，由于原材料的漲價(jià)，國(guó)內(nèi)很多閥控式鉛酸蓄電池廠家采用了很多新的生產(chǎn)工藝，由此而來(lái)對(duì)新工藝蓄電池內(nèi)阻數(shù)據(jù)分析也發(fā)生了新的變化。公道地選擇此類蓄電池內(nèi)阻數(shù)據(jù)基準(zhǔn)，對(duì)判定閥控式鉛酸蓄電池性能有很大的幫助；公道地運(yùn)用內(nèi)阻數(shù)據(jù)維護(hù)蓄電池，對(duì)延長(zhǎng)蓄電池的使用壽命有很大的作用，為獲得最大的安全效益和經(jīng)濟(jì)效益有著很重要的意義。
1 常見的蓄電池失效模式
對(duì)于閥控式鉛酸電池，通常的性能變壞原因有：電池失水、極板群的腐蝕、活性物質(zhì)的脫落、深放電引起的鈍化和深度放電后的恢復(fù)等，以下是幾種性能變壞的情況。
l.1 電池失水
鉛酸蓄電池失水會(huì)導(dǎo)致電解液比重增高或電池正極柵板的腐蝕，使電池的活性物質(zhì)減少，從而使電池的容量降低而失效。
閥控式鉛酸蓄電池充電后期，正極開釋的氧氣與負(fù)極接觸，發(fā)生反應(yīng)，重新天生水，即
使負(fù)極由于氧氣的作用處于欠充電狀態(tài)，因而不產(chǎn)牛氫氣。這種正極的氧氣被負(fù)極鉛吸收，再進(jìn)一步化合成水的過(guò)程，即所謂陰極吸收。
在上述陰極吸收過(guò)程中，由于產(chǎn)生的水在密封情況下不能溢出，因此閥控式密封鉛酸蓄電池可免除補(bǔ)加水維護(hù)，這也是閥控式密封鉛酸蓄電池稱為免維護(hù)電池的由來(lái)。但在充電過(guò)程中，當(dāng)充電電壓超過(guò)2．35V／單體時(shí)就有可能負(fù)氣體逸出。由于此時(shí)電池體內(nèi)短時(shí)間產(chǎn)生了大量氣體來(lái)不及被負(fù)極吸收，壓力超過(guò)某個(gè)值時(shí)，便開始通過(guò)單向排氣閥排氣，排出的氣體固然經(jīng)過(guò)濾酸墊濾掉了酸霧，但必竟使電池?fù)p失了氣體，也即是失水，所以閥控式密封鉛酸蓄電池對(duì)充電電壓的要求是非常嚴(yán)格的，盡對(duì)不能過(guò)充電。
1．2 負(fù)極板硫酸化
電池負(fù)極柵板的主要活性物質(zhì)是海棉狀鉛，電池充電時(shí)負(fù)極柵板發(fā)生如下化學(xué)反應(yīng)
放電過(guò)程發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是這一反應(yīng)的逆反應(yīng)，當(dāng)閥控式密封鉛酸蓄電池的荷電不足時(shí)，在電池的正負(fù)極柵板上就有PbSO4存在，PbSO4長(zhǎng)期存在會(huì)失往活性，不能再參與化學(xué)反應(yīng)，這一現(xiàn)象稱為活性物質(zhì)的硫酸化，為防止硫酸化的形成，電池必須經(jīng)常保持在充足電的狀態(tài)，蓄電池盡對(duì)不能過(guò)放。
1．3 正極板腐蝕
由于電池失水，造成電解液比重增高，過(guò)強(qiáng)的電解液酸性加劇正極板腐蝕，防止極板腐蝕必須留意防止電池失水現(xiàn)象發(fā)生。
1．4 熱失控
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岡是浮充電壓過(guò)高。
一般情況下，浮充電壓定為2.23～2.25V/單體(25℃)比較合適。假如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；或者采用230V/單體(25℃)，連續(xù)充電6～8個(gè)月就可能出現(xiàn)熱失控；假如是采用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。
2 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，是電池件能研究和產(chǎn)品設(shè)汁的必要手段。
圖l所示為常用的鉛酸電池阻抗的等效電路。
文獻(xiàn)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為Warburg系數(shù)，表示反應(yīng)物和天生物的擴(kuò)散性質(zhì)特性；
ω為角頻率。
電池的阻抗包括歐姆電阻和正負(fù)極阻抗，即
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)。
通常情況的內(nèi)阻星指某一固定頻率下的內(nèi)阻值，對(duì)于一般的VRLA蓄電池，多數(shù)采用低于100 Hz的頻率．在實(shí)際使用中常把復(fù)阻抗的模稱為內(nèi)阻。
2．1 內(nèi)阻在線丈量方法
備用場(chǎng)合使用的VRLA電池一般容量很大，在幾十到數(shù)千安時(shí)，電池的內(nèi)阻值很小。由于阻值低，電池正負(fù)極輸出感應(yīng)的電壓幅值很小，尤其是在線丈量時(shí)電池端存在充電紋波和負(fù)載變動(dòng)時(shí)的動(dòng)態(tài)變化，要正確丈量?jī)?nèi)阻是有一定難度的。常見的內(nèi)阻測(cè)試方法有以下幾種。
2.1.1 直流方法
直流方法是在電池組兩端接進(jìn)放電負(fù)載，根據(jù)在不同電流(I1、I2)下的電壓變化(U1一U2)來(lái)計(jì)算內(nèi)阻值，見圖2所示。常采用式(3)計(jì)算。
由于內(nèi)阻值很小，在一定電流下的電壓變化幅值相對(duì)較小，給正確丈量帶來(lái)困難，由于放電過(guò)程電壓的變化，需要選擇穩(wěn)定區(qū)域計(jì)算電壓變化幅值。實(shí)際測(cè)最中，苴流方法所得數(shù)據(jù)的重復(fù)性較差，正確度很難達(dá)到10％以上。
