多項研究表明蓄電池歐姆內阻與蓄電池健康狀態有著(zhu)比較緊密的(de)聯系(xi)。我們通過對蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)十(shi)多年的(de)研究過程，同樣認為(wei)(wei)蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)歐(ou)姆內(nei)阻(zu)(zu)對蓄(xu)電(dian)池(chi)的(de)健康狀態描(miao)述的(de)準確度有重(zhong)要(yao)作用(yong)。那么為(wei)(wei)什么蓄(xu)電(dian)池(chi)歐(ou)姆內(nei)阻(zu)(zu)如(ru)此重(zhong)要(yao)？蓄(xu)電(dian)池(chi)歐(ou)姆內(nei)阻(zu)(zu)與普通用(yong)電(dian)阻(zu)(zu)有何不同？

一、什么是電(dian)阻(zu)。

電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)（Resistance，通常(chang)用“R”表(biao)(biao)示(shi)），是(shi)一個物理量，在(zai)物理學中(zhong)表(biao)(biao)示(shi)導(dao)(dao)體(ti)對電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)阻(zu)(zu)礙作用的(de)(de)大(da)(da)(da)小(xiao)。導(dao)(dao)體(ti)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)越大(da)(da)(da)，表(biao)(biao)示(shi)導(dao)(dao)體(ti)對電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)的(de)(de)阻(zu)(zu)礙作用越大(da)(da)(da)。不同的(de)(de)導(dao)(dao)體(ti)，電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)一般(ban)不同，電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)是(shi)導(dao)(dao)體(ti)本身的(de)(de)一種(zhong)特性。電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)將會(hui)導(dao)(dao)致電(dian)(dian)(dian)子流(liu)(liu)通量的(de)(de)變化(hua)，電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)越小(xiao)，電(dian)(dian)(dian)子流(liu)(liu)通量越大(da)(da)(da)，反之亦然。我們通常(chang)用歐姆定(ding)律計算電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)：在(zai)同一電(dian)(dian)(dian)路中(zhong)，通過(guo)某段導(dao)(dao)體(ti)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流(liu)(liu)跟(gen)這段導(dao)(dao)體(ti)兩(liang)端的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓成正比，跟(gen)這段導(dao)(dao)體(ti)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)成反比。

二、電阻的本質和(he)產生途(tu)徑

導體(ti)內(nei)的(de)(de)自由電(dian)子(zi)(zi)在運動中不斷和晶格(ge)節點上做熱振子(zi)(zi)的(de)(de)正離子(zi)(zi)相碰(peng)撞，使電(dian)子(zi)(zi)運動受到阻(zu)礙，因(yin)而就(jiu)(jiu)具有(you)了一定(ding)(ding)的(de)(de)電(dian)阻(zu)。我(wo)們(men)可(ke)以理解自由電(dian)子(zi)(zi)在確定(ding)(ding)壓降的(de)(de)激勵下，形成定(ding)(ding)向流(liu)動，而這個流(liu)動過程(cheng)通常被導體(ti)本身（材質(zhi)、橫(heng)截面積、長度）限(xian)制(zhi)。就(jiu)(jiu)像是道路對車(che)輛(liang)行駛(shi)的(de)(de)限(xian)制(zhi)，地面平(ping)整程(cheng)度和障礙物影響車(che)輛(liang)的(de)(de)平(ping)均(jun)速度，道路寬(kuan)度影響車(che)流(liu)量，道路長度影響車(che)輛(liang)行駛(shi)這段路程(cheng)的(de)(de)總時間。

三、蓄(xu)電池內阻為什(shen)么可以表征蓄(xu)電池的健康(kang)狀態(tai)？

我(wo)們(men)把蓄電(dian)(dian)池(chi)內阻(zu)(zu)分為(wei)(wei)歐(ou)(ou)姆內阻(zu)(zu)和(he)"電(dian)(dian)荷轉(zhuan)移電(dian)(dian)阻(zu)(zu)"。極板的(de)(de)化(hua)學反應動力學的(de)(de)電(dian)(dian)阻(zu)(zu)項稱為(wei)(wei) "電(dian)(dian)荷轉(zhuan)移電(dian)(dian)阻(zu)(zu)"，在(zai)放電(dian)(dian)時會起(qi)作(zuo)用。而(er)電(dian)(dian)池(chi)本身的(de)(de)好壞并是電(dian)(dian)池(chi)內部綜合狀(zhuang)態決定的(de)(de)，因此我(wo)們(men)主(zhu)要分析(xi)電(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)歐(ou)(ou)姆內阻(zu)(zu)。

蓄電(dian)(dian)(dian)池(chi)本身是一(yi)個(ge)復雜的(de)(de)(de)化(hua)學體，通(tong)過(guo)化(hua)學反應(ying)實現電(dian)(dian)(dian)能的(de)(de)(de)充(chong)放與(yu)存儲。如(ru)果把電(dian)(dian)(dian)池(chi)看作(zuo)一(yi)個(ge)導(dao)(dao)體，電(dian)(dian)(dian)池(chi)正負極柱(zhu)看作(zuo)導(dao)(dao)體的(de)(de)(de)兩端，那么電(dian)(dian)(dian)池(chi)歐(ou)姆內(nei)阻可以理(li)解(jie)為(wei)電(dian)(dian)(dian)池(chi)內(nei)部參與(yu)化(hua)學反應(ying)的(de)(de)(de)物質在同樣電(dian)(dian)(dian)路(lu)激勵(li)下，反應(ying)速(su)度和(he)反應(ying)的(de)(de)(de)充(chong)分程(cheng)(cheng)度。參與(yu)化(hua)學反應(ying)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)相(xiang)當于(yu)(yu)(yu)導(dao)(dao)體內(nei)部的(de)(de)(de)自由電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)，這些(xie)“自由電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)”在電(dian)(dian)(dian)池(chi)內(nei)正負極柱(zhu)間的(de)(de)(de)流通(tong)能力即電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)歐(ou)姆內(nei)阻，取決于(yu)(yu)(yu)“自由電(dian)(dian)(dian)子(zi)(zi)”數(shu)量、通(tong)過(guo)電(dian)(dian)(dian)池(chi)內(nei)部的(de)(de)(de)過(guo)程(cheng)(cheng)，也可理(li)解(jie)為(wei)取決于(yu)(yu)(yu)某一(yi)時刻(ke)電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)內(nei)部結構綜(zong)合狀態。因此我(wo)們有必要了解(jie)一(yi)下蓄電(dian)(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)內(nei)部結構。

蓄電(dian)池內(nei)部(bu)用填滿海綿狀鉛(qian)(qian)的鉛(qian)(qian)基(ji)板(ban)(ban)柵(zha)（又稱格(ge)子體）作(zuo)負極，填滿二氧化(hua)鉛(qian)(qian)的鉛(qian)(qian)基(ji)板(ban)(ban)柵(zha)作(zuo)正極，并(bing)用密度(du)1.26--1.33g/mlg/ml的稀硫(liu)酸作(zuo)電(dian)解質(zhi)。而內(nei)部(bu)結(jie)構的狀態參數也是比較多的，包括(kuo)活(huo)性(xing)物(wu)(wu)質(zhi)（正極板(ban)(ban)上的活(huo)性(xing)物(wu)(wu)質(zhi)是二氧化(hua)鉛(qian)(qian),負極板(ban)(ban)上的活(huo)性(xing)物(wu)(wu)質(zhi)是鉛(qian)(qian)）的總量(liang)、活(huo)性(xing)物(wu)(wu)質(zhi)分布均勻程度(du)，板(ban)(ban)柵(zha)厚(hou)度(du)、板(ban)(ban)柵(zha)尺寸、板(ban)(ban)柵(zha)完整程度(du)、板(ban)(ban)柵(zha)材(cai)質(zhi)工藝(yi)、電(dian)解質(zhi)濃度(du)、內(nei)部(bu)結(jie)晶(jing)量(liang)與(yu)結(jie)晶(jing)分布情況、內(nei)部(bu)溫度(du)等等。

四、蓄(xu)電(dian)池(chi)的歐姆電(dian)阻與導體的電(dian)阻間的區別

1、動(dong)態(tai)(tai)變化，蓄電池在退運(yun)狀(zhuang)態(tai)(tai)時(shi)，內部的化學反應(ying)處于一個動(dong)態(tai)(tai)平(ping)衡(heng)(heng)狀(zhuang)態(tai)(tai)，其歐姆內阻也是處于一個動(dong)態(tai)(tai)平(ping)衡(heng)(heng)狀(zhuang)態(tai)(tai)。

2、微劣化變化，蓄電池長期處于離線狀態時，其內部活性物質在動態平衡過程中，會有微量的鈍化，導致參與化學反應的活性物質實際上是以非常緩慢的變化量在減少的，由于活性物質鈍化很難自行恢復活性，所以內部活性物質是以不斷減少的，導致蓄電池健康狀態是(shi)不斷(duan)劣(lie)化(hua)，所以電池(chi)的歐姆內阻也是(shi)時(shi)時(shi)刻刻變化(hua)的。

3、阻值非常(chang)小，蓄電池內部(bu)化學反應非常(chang)迅速(su)，自由電子運動受限小，歐姆內阻阻值非常(chang)小。

4、難測量(liang)(liang)，一(yi)般的導體在(zai)線(xian)(xian)與離線(xian)(xian)歐姆內阻阻值是一(yi)致的，而蓄電(dian)池(chi)在(zai)線(xian)(xian)和離線(xian)(xian)狀態下，內阻的構成(cheng)不同，在(zai)線(xian)(xian)測量(liang)(liang)內阻過程伴隨著電(dian)荷轉移(yi)，產生變(bian)化(hua)的"電(dian)荷轉移(yi)電(dian)阻"這一(yi)影響因(yin)(yin)素，因(yin)(yin)此很(hen)難準(zhun)確(que)測量(liang)(liang)。

5、不同狀態的電(dian)池(chi)歐(ou)姆內(nei)(nei)阻可能是相同的，由于(yu)影(ying)響電(dian)池(chi)歐(ou)姆內(nei)(nei)阻的因素特(te)別多(duo)，各(ge)種因素的狀態也(ye)特(te)別多(duo)，不同狀態組合表(biao)現出來的電(dian)池(chi)歐(ou)姆內(nei)(nei)阻可能是一致(zhi)的。

6、環境敏感性，電池歐姆內(nei)阻隨溫(wen)度(du)下(xia)降(jiang)而迅速增(zeng)大。這主要是(shi)由于電解(jie)質(zhi)電阻的變化。因此，內(nei)阻反應(ying)蓄電池溫(wen)度(du)是(shi)一個重要的影響因素。 

綜上，電池內部的綜合狀態是決定電池健康狀態的根本因素，而電池內部的任意變化都可能引起電池歐姆內阻的變化，因此，電池的歐姆內阻是能夠反應蓄電池健康狀態的(de)表征量，這也是(shi)(shi)領域內相(xiang)關人士不斷研究蓄電(dian)池(chi)內阻測量辦法的(de)根本原因。同時又由于電(dian)池(chi)歐姆內阻受內部化學反應的(de)動態(tai)變化特質(zhi)影(ying)響(xiang)，非常難以(yi)測量，所以(yi)在蓄電(dian)池(chi)監測技術中，內阻測量的(de)準(zhun)確性、一致性是(shi)(shi)非常重要和關鍵的(de)技術，可能會影(ying)響(xiang)到整個的(de)電(dian)池(chi)狀態(tai)分析結果(guo)。

盡管多數(shu)學者(zhe)一致認(ren)同蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)內(nei)(nei)(nei)阻(zu)(zu)對(dui)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)健康狀態評(ping)估的重要性，但蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)內(nei)(nei)(nei)阻(zu)(zu)本(ben)身數(shu)據非常(chang)小，且電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)從生(sheng)產下線到失(shi)效報廢，其(qi)內(nei)(nei)(nei)阻(zu)(zu)值總增(zeng)量(liang)(liang)30%到40%，對(dui)于一個2V800Ah的單體電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)，其(qi)額定壽命終結，總內(nei)(nei)(nei)阻(zu)(zu)增(zeng)加(jia)量(liang)(liang)不到50微歐(ou)。而(er)大多數(shu)內(nei)(nei)(nei)阻(zu)(zu)測量(liang)(liang)設(she)備(bei)(bei)不具備(bei)(bei)在線高精度（微歐(ou)級(ji)）測量(liang)(liang)技術，采用粗精度測量(liang)(liang)設(she)備(bei)(bei)進行(xing)內(nei)(nei)(nei)阻(zu)(zu)測量(liang)(liang)是毫無(wu)意義的，無(wu)法準確(que)評(ping)估蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)劣化(hua)狀態。

我(wo)們(men)自2005年創立起，就意識到蓄(xu)電池(chi)歐姆(mu)內(nei)(nei)阻(zu)(zu)(zu)測(ce)(ce)(ce)量技術(shu)的(de)(de)重(zhong)要性(xing)，相(xiang)關實(shi)驗表明(ming)，采用歐姆(mu)測(ce)(ce)(ce)量技術(shu)（電導或阻(zu)(zu)(zu)抗）鑒定出(chu)了(le)15000只失效電池(chi)，準確率98%。同時(shi)也意識到內(nei)(nei)阻(zu)(zu)(zu)測(ce)(ce)(ce)量數據(ju)高(gao)精(jing)度的(de)(de)必要性(xing)。我(wo)們(men)積極(ji)開展適用于工(gong)業測(ce)(ce)(ce)量環境的(de)(de)可重(zhong)復的(de)(de)可靠的(de)(de)蓄(xu)電池(chi)內(nei)(nei)阻(zu)(zu)(zu)高(gao)精(jing)度測(ce)(ce)(ce)量技術(shu)的(de)(de)研究，并(bing)取(qu)得了(le)一定的(de)(de)進(jin)展。現已(yi)經具備可進(jin)行工(gong)業級批量復制的(de)(de)、蓄(xu)電池(chi)內(nei)(nei)阻(zu)(zu)(zu)高(gao)測(ce)(ce)(ce)量精(jing)度產品，內(nei)(nei)阻(zu)(zu)(zu)測(ce)(ce)(ce)量誤(wu)差(cha)在2-5微歐。并(bing)下蓄(xu)電池(chi)內(nei)(nei)阻(zu)(zu)(zu)高(gao)精(jing)度測(ce)(ce)(ce)量的(de)(de)技術(shu)基礎(chu)上，不斷(duan)地研究蓄(xu)電池(chi)健康狀(zhuang)態(tai)評估模(mo)型與電池(chi)失效預測(ce)(ce)(ce)評估模(mo)型，現相(xiang)關產品系統已(yi)具備蓄(xu)電池(chi)健康狀(zhuang)態(tai)評估功能。

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