電池內(nei)阻相(xiang)關基(ji)礎(chu)知識
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什么是(shi)電池的(de)內(nei)阻？
電池的(de)內阻(zu)(zu)(zu)是指電池在(zai)工作時，電流(liu)流(liu)過電池內部所受到(dao)的(de)阻(zu)(zu)(zu)力，包括歐姆內阻(zu)(zu)(zu)和電化(hua)學*化(hua)內阻(zu)(zu)(zu)和離(li)子遷移內阻(zu)(zu)(zu)等等的(de)總稱。
歐姆(mu)內阻主(zhu)要是指由電(dian)(dian)*材料、電(dian)(dian)解液、隔膜電(dian)(dian)阻及各(ge)部分零件(jian)的接觸電(dian)(dian)阻組成，與電(dian)(dian)池(chi)的尺寸、結構、裝配(pei)等有關。
電(dian)(dian)化(hua)學*化(hua)電(dian)(dian)阻和(he)離(li)子(zi)遷移(yi)*化(hua)電(dian)(dian)阻是指(zhi)電(dian)(dian)池的正*與(yu)負*在進行電(dian)(dian)化(hua)學反應(ying)時*化(hua)所引起的內阻。
不(bu)同類型的(de)(de)(de)(de)(de)電池內(nei)阻不(bu)同。相(xiang)同類型的(de)(de)(de)(de)(de)電池，由于內(nei)部(bu)化學特性的(de)(de)(de)(de)(de)不(bu)一致，內(nei)阻也不(bu)一樣。電池的(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)阻很(hen)小(xiao)(xiao)，我們(men)一般用毫(hao)歐的(de)(de)(de)(de)(de)單(dan)位來(lai)定義它(ta)。內(nei)阻是衡量電池性能的(de)(de)(de)(de)(de)一個重要技術指標(biao)。正(zheng)常(chang)情(qing)況下，內(nei)阻小(xiao)(xiao)的(de)(de)(de)(de)(de)電池的(de)(de)(de)(de)(de)大電流放電能力(li)強，內(nei)阻大的(de)(de)(de)(de)(de)電池放電能力(li)弱。
在(zai)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)的(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)理(li)圖上(shang)(shang)來說，我(wo)們(men)可以把(ba)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)和內(nei)(nei)(nei)阻(zu)拆開(kai)考慮，分(fen)為一(yi)(yi)個完全沒有內(nei)(nei)(nei)阻(zu)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源(yuan)串接上(shang)(shang)一(yi)(yi)個阻(zu)值(zhi)很小的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)。此時(shi)(shi)(shi)如果外接的(de)(de)(de)(de)(de)負載(zai)輕，那(nei)么分(fen)配在(zai)這(zhe)個小電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓就(jiu)小，反(fan)之如果外接很重的(de)(de)(de)(de)(de)負載(zai)，那(nei)么分(fen)配在(zai)這(zhe)個小電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)上(shang)(shang)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)壓就(jiu)比較大，就(jiu)會有一(yi)(yi)部(bu)分(fen)功率被(bei)消耗(hao)在(zai)這(zhe)個內(nei)(nei)(nei)阻(zu)上(shang)(shang)（可能轉化為發熱(re)，或者是(shi)(shi)一(yi)(yi)些復雜的(de)(de)(de)(de)(de)逆向電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化學反(fan)應）。一(yi)(yi)個可充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)出(chu)廠時(shi)(shi)(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)內(nei)(nei)(nei)阻(zu)是(shi)(shi)比較小的(de)(de)(de)(de)(de)，但(dan)經過長期(qi)使(shi)用(yong)(yong)后，由于(yu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)內(nei)(nei)(nei)部(bu)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解液的(de)(de)(de)(de)(de)枯竭，以及電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)內(nei)(nei)(nei)部(bu)化學物(wu)質活(huo)性的(de)(de)(de)(de)(de)降低，這(zhe)個內(nei)(nei)(nei)阻(zu)會逐漸增加，直(zhi)到內(nei)(nei)(nei)阻(zu)大到電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)內(nei)(nei)(nei)部(bu)的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)量(liang)無法正(zheng)(zheng)常釋放(fang)出(chu)來，此時(shi)(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)也就(jiu)“壽終(zhong)正(zheng)(zheng)寢”了。絕大部(bu)分(fen)老化的(de)(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)都是(shi)(shi)因為內(nei)(nei)(nei)阻(zu)過大的(de)(de)(de)(de)(de)原(yuan)(yuan)因而(er)造成無使(shi)用(yong)(yong)價值(zhi)，只好報廢。因此我(wo)們(men)更應該注重的(de)(de)(de)(de)(de)是(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)放(fang)出(chu)的(de)(de)(de)(de)(de)容(rong)量(liang)而(er)不是(shi)(shi)充入(ru)的(de)(de)(de)(de)(de)容(rong)量(liang)。
一、內阻不是一個(ge)固定(ding)的(de)數值
麻煩的(de)(de)(de)一(yi)點是，電(dian)(dian)(dian)池處于不同(tong)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)量狀(zhuang)態時，它(ta)的(de)(de)(de)內(nei)阻值(zhi)不一(yi)樣；電(dian)(dian)(dian)池處于不同(tong)的(de)(de)(de)使用壽命狀(zhuang)態下，它(ta)的(de)(de)(de)內(nei)阻值(zhi)也(ye)不同(tong)。從(cong)技術的(de)(de)(de)角度出發，我們一(yi)般把(ba)電(dian)(dian)(dian)池的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)阻分為(wei)兩種(zhong)狀(zhuang)態考(kao)慮(lv)：充(chong)電(dian)(dian)(dian)態內(nei)阻和放電(dian)(dian)(dian)態內(nei)阻。
1.充電態內阻指電池完(wan)全充滿電時的所測(ce)量到的電池內阻。
2.放電(dian)(dian)態內(nei)阻(zu)指(zhi)電(dian)(dian)池充分放電(dian)(dian)后(hou)（放電(dian)(dian)到標準的截止電(dian)(dian)壓時(shi)）所測量(liang)到的電(dian)(dian)池內(nei)阻(zu)。
一般情況下放電(dian)態的(de)內阻是不穩定的(de)，測量(liang)的(de)結果也比正常值高(gao)出許多，而充電(dian)態內阻相對(dui)比較(jiao)穩定，測量(liang)這個數(shu)值具有實際的(de)比較(jiao)意(yi)義。因(yin)此(ci)在電(dian)池的(de)測量(liang)過程中，我們都(dou)以充電(dian)態內阻做為測量(liang)的(de)標準。
二、內阻無法用一般的方法進行**測(ce)量
或許大家(jia)會(hui)說，高中物理課上(shang)(shang)有教用(yong)(yong)簡單公式+電(dian)(dian)阻(zu)箱計(ji)算電(dian)(dian)池內(nei)(nei)阻(zu)的方法……但物理課本(ben)上(shang)(shang)教的用(yong)(yong)電(dian)(dian)阻(zu)箱推(tui)算的算法精度太(tai)低(di)，只能用(yong)(yong)于理論(lun)的教學，在(zai)實際應用(yong)(yong)上(shang)(shang)根(gen)本(ben)無法采(cai)用(yong)(yong)。電(dian)(dian)池的內(nei)(nei)阻(zu)很小(xiao)，我們一(yi)(yi)般(ban)用(yong)(yong)微歐或者(zhe)毫歐的單位(wei)來定(ding)義(yi)它。在(zai)一(yi)(yi)般(ban)的測(ce)量(liang)(liang)場(chang)合，我們要求(qiu)電(dian)(dian)池的內(nei)(nei)阻(zu)測(ce)量(liang)(liang)精度誤差必(bi)須控(kong)制在(zai)正負(fu)5％以內(nei)(nei)。這么小(xiao)的阻(zu)值(zhi)和這么**的要求(qiu)必(bi)須用(yong)(yong)專用(yong)(yong)儀器來進行測(ce)量(liang)(liang)。
三(san)、目前行業中應用的電池內阻測量方法(fa)
行業(ye)應用(yong)中，電池內(nei)阻的(de)**測(ce)(ce)量是通過(guo)專(zhuan)用(yong)設(she)備來進行的(de)。下(xia)面我來說(shuo)說(shuo)行業(ye)中應用(yong)的(de)電池內(nei)阻測(ce)(ce)量方法。目(mu)前(qian)行業(ye)中應用(yong)的(de)電池內(nei)阻測(ce)(ce)量方法主(zhu)要有以(yi)下(xia)兩(liang)種：
1.直流放電內(nei)阻測量法
根據物(wu)理公式Ｒ=Ｕ/Ｉ，測試設(she)備讓電池(chi)在短時(shi)間內(nei)（一般為2～3秒）強制(zhi)通過(guo)一個很(hen)大(da)的(de)恒定直流電流（目(mu)前一般使用(yong)40A～80A的(de)大(da)電流），測量此時(shi)電池(chi)兩端的(de)電壓，并按(an)公式計算出(chu)當前的(de)電池(chi)內(nei)阻。
這種(zhong)測量方法的**度較高(gao)，控制(zhi)得(de)當的話，測量精度誤差可(ke)以控制(zhi)在0.1％以內。
但(dan)此(ci)法(fa)有明(ming)顯的不足之處：
（1）只能測量大(da)容(rong)量電(dian)(dian)池(chi)或(huo)者蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)，小容(rong)量電(dian)(dian)池(chi)無(wu)法在2～3秒鐘(zhong)內負荷40A～80A的大(da)電(dian)(dian)流；
（2）當電池通(tong)過大電流時，電池內(nei)部(bu)的(de)電*會發生(sheng)*化現象，產生(sheng)*化內(nei)阻。故(gu)測量時間必須(xu)很短，否則測出的(de)內(nei)阻值誤差很大；
（3）大電(dian)(dian)流通過電(dian)(dian)池(chi)對電(dian)(dian)池(chi)內部的電(dian)(dian)*有一定(ding)損(sun)傷。
2.交流壓降內阻測量法
因為電(dian)(dian)(dian)池(chi)實際上等效(xiao)于一個(ge)有源電(dian)(dian)(dian)阻，因此(ci)我們(men)給電(dian)(dian)(dian)池(chi)施加一個(ge)固定頻率和固定電(dian)(dian)(dian)流（目前一般(ban)使用1kHz頻率、50mA小電(dian)(dian)(dian)流），然后對其電(dian)(dian)(dian)壓(ya)進行采(cai)樣，經(jing)過整流、濾(lv)波等一系列處理后通過運放電(dian)(dian)(dian)路計(ji)算出(chu)該電(dian)(dian)(dian)池(chi)的內(nei)阻值。交流壓(ya)降內(nei)阻測(ce)量法的電(dian)(dian)(dian)池(chi)測(ce)量時間*短，一般(ban)在(zai)100毫秒左右。
這種(zhong)測(ce)量方法(fa)的**度也不錯，測(ce)量精度誤差一(yi)般(ban)在1％～2％之間。
此法的優缺點：
（1）使用交流(liu)壓(ya)降內阻測量法可以測量幾(ji)乎所(suo)有的電池(chi)，包括小容量電池(chi)。筆記(ji)本電池(chi)電芯的內阻測量一般都(dou)用這種辦法。
（2）交流(liu)壓(ya)降(jiang)測量法的測量精度很可能會受到紋波(bo)(bo)電流(liu)的影響(xiang)，同時(shi)還有諧(xie)波(bo)(bo)電流(liu)干擾的可能。這(zhe)對測量儀器電路(lu)中的抗(kang)干擾能力(li)是一個考(kao)驗(yan)
（3）用此法(fa)測量(liang)，對電池本身不會有太(tai)大(da)的損害(hai)。
（4）交流壓降測量(liang)法(fa)的(de)測量(liang)精度不如直流放(fang)電內(nei)阻測量(liang)法(fa)。
3.測試(shi)儀器(qi)的元(yuan)件(jian)誤差及測試(shi)用的電池連接線(xian)問題
無論是上(shang)述哪一種(zhong)方法，都存(cun)在一些很(hen)容易被我們忽視的(de)(de)(de)問題，那就(jiu)(jiu)是測(ce)試(shi)(shi)儀(yi)(yi)器本(ben)身(shen)的(de)(de)(de)元件誤差和用于連接(jie)電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)測(ce)試(shi)(shi)線纜問題。因為要測(ce)量的(de)(de)(de)電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)內(nei)阻很(hen)小(xiao)，線路(lu)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)阻就(jiu)(jiu)要考慮(lv)進(jin)去了。一條短短的(de)(de)(de)從儀(yi)(yi)器到電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)連接(jie)線本(ben)身(shen)也存(cun)在電(dian)(dian)阻（大(da)約也是微歐級），還有電(dian)(dian)池(chi)與連接(jie)線的(de)(de)(de)接(jie)觸面也存(cun)在接(jie)觸電(dian)(dian)阻，這些因素必須(xu)都在儀(yi)(yi)器的(de)(de)(de)內(nei)部事(shi)先做好誤差調節。
所以，正規的(de)電(dian)池內阻測試儀一(yi)般(ban)都配有(you)專(zhuan)用的(de)連接線(xian)和(he)電(dian)池固定架子。
四、總結
很(hen)(hen)多老(lao)化的(de)(de)電(dian)池(chi)(chi)其實(shi)內(nei)部電(dian)量(liang)還是很(hen)(hen)多，只是內(nei)阻(zu)過大(da)(da)放不出電(dian)來，實(shi)在可(ke)(ke)惜。但(dan)電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)內(nei)阻(zu)一旦(dan)增(zeng)加(jia)后(hou)，要(yao)想人為降低(di)這個內(nei)阻(zu)值是難上加(jia)難。因此對于(yu)已經(jing)老(lao)化的(de)(de)電(dian)池(chi)(chi)，我們(men)(men)即使(shi)想出很(hen)(hen)多辦法來“激活”它(ta)，比如大(da)(da)電(dian)流(liu)沖擊，小(xiao)電(dian)流(liu)浮充(chong)，放冰(bing)箱等，但(dan)大(da)(da)多無濟于(yu)事(shi)，回天乏術。在了解了上述知識之后(hou)，我們(men)(men)基本可(ke)(ke)以(yi)知道，挑(tiao)選(xuan)電(dian)池(chi)(chi)要(yao)盡(jin)可(ke)(ke)能(neng)地挑(tiao)選(xuan)內(nei)阻(zu)較小(xiao)的(de)(de)電(dian)池(chi)(chi)。另外很(hen)(hen)重(zhong)要(yao)的(de)(de)一點，電(dian)池(chi)(chi)久置不用(yong)，其內(nei)阻(zu)也會不斷增(zeng)加(jia)。建(jian)議大(da)(da)家還是要(yao)經(jing)常(chang)使(shi)用(yong)電(dian)池(chi)(chi)來保持電(dian)池(chi)(chi)內(nei)部化學物質(zhi)的(de)(de)活性。
思(si)考：大家(jia)都(dou)在玩電(dian)池(chi)，你是如(ru)何挑選你的動(dong)力電(dian)池(chi)呢？它們(men)的內阻是多(duo)少(shao)？它們(men)的一致性如(ru)何？你的電(dian)機及電(dian)調(diao)與電(dian)池(chi)是否相配？有多(duo)少(shao)讓人困惑的問題都(dou)出在電(dian)池(chi)？
