多項研究表明蓄電池歐姆內阻與蓄電池健康狀態有(you)著(zhu)比較(jiao)緊(jin)密的聯系。我們通過對(dui)蓄電(dian)池(chi)的十多年的研(yan)究過程，同(tong)(tong)樣認為蓄電(dian)池(chi)的歐(ou)姆內阻對(dui)蓄電(dian)池(chi)的健康狀態描(miao)述的準確(que)度有(you)重要作用。那(nei)么(me)為什么(me)蓄電(dian)池(chi)歐(ou)姆內阻如(ru)此重要？蓄電(dian)池(chi)歐(ou)姆內阻與(yu)普通用電(dian)阻有(you)何(he)不(bu)同(tong)(tong)？

一、什么是電阻(zu)。

電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)（Resistance，通(tong)(tong)常用(yong)“R”表示(shi)），是一個(ge)物(wu)理量，在物(wu)理學中(zhong)表示(shi)導(dao)(dao)(dao)體(ti)對(dui)電(dian)(dian)(dian)流阻(zu)(zu)(zu)礙作(zuo)用(yong)的(de)(de)大(da)小(xiao)。導(dao)(dao)(dao)體(ti)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)越大(da)，表示(shi)導(dao)(dao)(dao)體(ti)對(dui)電(dian)(dian)(dian)流的(de)(de)阻(zu)(zu)(zu)礙作(zuo)用(yong)越大(da)。不同的(de)(de)導(dao)(dao)(dao)體(ti)，電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)一般不同，電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)是導(dao)(dao)(dao)體(ti)本身的(de)(de)一種特性。電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)將會導(dao)(dao)(dao)致電(dian)(dian)(dian)子流通(tong)(tong)量的(de)(de)變化，電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)越小(xiao)，電(dian)(dian)(dian)子流通(tong)(tong)量越大(da)，反(fan)之亦然。我們通(tong)(tong)常用(yong)歐姆定律計算(suan)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)：在同一電(dian)(dian)(dian)路中(zhong)，通(tong)(tong)過某段導(dao)(dao)(dao)體(ti)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流跟(gen)這段導(dao)(dao)(dao)體(ti)兩端的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓(ya)成(cheng)正(zheng)比，跟(gen)這段導(dao)(dao)(dao)體(ti)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)(zu)成(cheng)反(fan)比。

二(er)、電阻(zu)的本質和產(chan)生途徑(jing)

導體內的(de)(de)自(zi)(zi)由(you)電(dian)(dian)子(zi)在運(yun)動(dong)中(zhong)不斷和(he)晶格(ge)節點上做熱(re)振子(zi)的(de)(de)正離(li)子(zi)相碰(peng)撞，使(shi)電(dian)(dian)子(zi)運(yun)動(dong)受到阻(zu)礙(ai)，因而(er)就(jiu)(jiu)具有了一定(ding)的(de)(de)電(dian)(dian)阻(zu)。我們可(ke)以理解(jie)自(zi)(zi)由(you)電(dian)(dian)子(zi)在確定(ding)壓降的(de)(de)激勵下，形成定(ding)向流(liu)動(dong)，而(er)這個流(liu)動(dong)過程通常(chang)被(bei)導體本身(shen)（材質、橫(heng)截(jie)面(mian)積(ji)、長度(du)）限(xian)制。就(jiu)(jiu)像是道路對車(che)輛(liang)行駛(shi)的(de)(de)限(xian)制，地面(mian)平整程度(du)和(he)障礙(ai)物影響(xiang)車(che)輛(liang)的(de)(de)平均速度(du)，道路寬度(du)影響(xiang)車(che)流(liu)量，道路長度(du)影響(xiang)車(che)輛(liang)行駛(shi)這段路程的(de)(de)總時間。

三(san)、蓄電池(chi)(chi)內阻為什么可以(yi)表征蓄電池(chi)(chi)的健(jian)康狀態？

我們(men)把蓄電(dian)池(chi)內(nei)阻分為歐姆內(nei)阻和"電(dian)荷(he)轉移(yi)電(dian)阻"。極板(ban)的(de)化學反(fan)應動力(li)學的(de)電(dian)阻項(xiang)稱為 "電(dian)荷(he)轉移(yi)電(dian)阻"，在放電(dian)時會(hui)起作用。而電(dian)池(chi)本身(shen)的(de)好壞并(bing)是(shi)電(dian)池(chi)內(nei)部綜合(he)狀態決定的(de)，因此我們(men)主要分析電(dian)池(chi)的(de)歐姆內(nei)阻。

蓄電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)本身(shen)是一(yi)(yi)個(ge)復(fu)雜(za)的(de)(de)(de)化學(xue)體(ti)(ti)，通(tong)過化學(xue)反應(ying)實現電(dian)(dian)(dian)(dian)能的(de)(de)(de)充(chong)放與存儲。如(ru)果把電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)看作(zuo)一(yi)(yi)個(ge)導體(ti)(ti)，電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)正負極柱看作(zuo)導體(ti)(ti)的(de)(de)(de)兩端，那么電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)歐姆內(nei)(nei)(nei)阻可(ke)以理(li)解(jie)為電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)參與化學(xue)反應(ying)的(de)(de)(de)物質在(zai)同樣電(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)激勵下(xia)，反應(ying)速度(du)和反應(ying)的(de)(de)(de)充(chong)分程(cheng)度(du)。參與化學(xue)反應(ying)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)相(xiang)當于(yu)導體(ti)(ti)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)自由電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)，這些“自由電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)”在(zai)電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)內(nei)(nei)(nei)正負極柱間的(de)(de)(de)流通(tong)能力即電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)歐姆內(nei)(nei)(nei)阻，取決于(yu)“自由電(dian)(dian)(dian)(dian)子(zi)”數(shu)量、通(tong)過電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)的(de)(de)(de)過程(cheng)，也可(ke)理(li)解(jie)為取決于(yu)某一(yi)(yi)時刻電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)結構綜合狀態。因此我們有必(bi)要(yao)了解(jie)一(yi)(yi)下(xia)蓄電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)內(nei)(nei)(nei)部(bu)(bu)(bu)結構。

蓄電(dian)池內部(bu)用填滿(man)海綿狀鉛(qian)的(de)(de)鉛(qian)基板(ban)(ban)(ban)(ban)柵(zha)(zha)（又稱(cheng)格子體(ti)）作(zuo)(zuo)負極，填滿(man)二氧化鉛(qian)的(de)(de)鉛(qian)基板(ban)(ban)(ban)(ban)柵(zha)(zha)作(zuo)(zuo)正極，并用密度1.26--1.33g/mlg/ml的(de)(de)稀硫(liu)酸作(zuo)(zuo)電(dian)解質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)。而內部(bu)結構(gou)的(de)(de)狀態參數也是(shi)比較多(duo)的(de)(de)，包括(kuo)活(huo)性(xing)物質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)（正極板(ban)(ban)(ban)(ban)上(shang)的(de)(de)活(huo)性(xing)物質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)是(shi)二氧化鉛(qian),負極板(ban)(ban)(ban)(ban)上(shang)的(de)(de)活(huo)性(xing)物質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)是(shi)鉛(qian)）的(de)(de)總量(liang)、活(huo)性(xing)物質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)分布均勻程度，板(ban)(ban)(ban)(ban)柵(zha)(zha)厚度、板(ban)(ban)(ban)(ban)柵(zha)(zha)尺寸(cun)、板(ban)(ban)(ban)(ban)柵(zha)(zha)完整程度、板(ban)(ban)(ban)(ban)柵(zha)(zha)材質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)工藝、電(dian)解質(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)(zhi)濃(nong)度、內部(bu)結晶量(liang)與結晶分布情況、內部(bu)溫度等等。

四、蓄(xu)電池(chi)的歐姆電阻(zu)與導體(ti)的電阻(zu)間(jian)的區別

1、動態(tai)變化，蓄電池在退運狀(zhuang)(zhuang)態(tai)時，內部的化學反應處于一(yi)(yi)個動態(tai)平衡狀(zhuang)(zhuang)態(tai)，其歐姆內阻也是處于一(yi)(yi)個動態(tai)平衡狀(zhuang)(zhuang)態(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)(shi)不斷劣化，所以電(dian)池的(de)歐(ou)姆(mu)內(nei)阻也是(shi)(shi)時(shi)(shi)時(shi)(shi)刻(ke)刻(ke)變(bian)化的(de)。

3、阻(zu)值(zhi)(zhi)非常小，蓄(xu)電(dian)池內部化學反應非常迅速(su)，自(zi)由(you)電(dian)子運動受限小，歐姆內阻(zu)阻(zu)值(zhi)(zhi)非常小。

4、難測量(liang)(liang)，一般(ban)的導體在線(xian)(xian)與離線(xian)(xian)歐姆內(nei)(nei)阻阻值是一致(zhi)的，而蓄電池在線(xian)(xian)和離線(xian)(xian)狀態下，內(nei)(nei)阻的構成不(bu)同，在線(xian)(xian)測量(liang)(liang)內(nei)(nei)阻過程伴(ban)隨著電荷(he)轉移(yi)，產生(sheng)變化(hua)的"電荷(he)轉移(yi)電阻"這一影(ying)響因素，因此很(hen)難準確(que)測量(liang)(liang)。

5、不同(tong)狀態的(de)電(dian)池歐姆內阻(zu)可能是相同(tong)的(de)，由(you)于影(ying)響電(dian)池歐姆內阻(zu)的(de)因(yin)素(su)(su)特別多(duo)，各種因(yin)素(su)(su)的(de)狀態也(ye)特別多(duo)，不同(tong)狀態組合表(biao)現出來的(de)電(dian)池歐姆內阻(zu)可能是一致的(de)。

6、環境敏(min)感(gan)性，電池歐姆內阻隨溫度下降而迅速增大。這(zhe)主(zhu)要(yao)是由于(yu)電解質電阻的(de)(de)變化。因(yin)(yin)此，內阻反(fan)應蓄電池溫度是一個(ge)重(zhong)要(yao)的(de)(de)影響因(yin)(yin)素(su)。 

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)(de)表(biao)征(zheng)量(liang)，這也是領(ling)域內相(xiang)關人士不斷研究蓄(xu)電(dian)池(chi)(chi)內阻(zu)測量(liang)辦(ban)法的(de)(de)根本原因。同時又由于電(dian)池(chi)(chi)歐姆內阻(zu)受(shou)內部(bu)化學反應的(de)(de)動態變化特(te)質影(ying)響，非(fei)常難以測量(liang)，所以在蓄(xu)電(dian)池(chi)(chi)監測技術(shu)中，內阻(zu)測量(liang)的(de)(de)準確(que)性、一致性是非(fei)常重要和關鍵的(de)(de)技術(shu)，可能會影(ying)響到整個(ge)的(de)(de)電(dian)池(chi)(chi)狀態分析結果。

盡管多數學者(zhe)一致(zhi)認同(tong)蓄電(dian)(dian)池內(nei)(nei)(nei)阻對電(dian)(dian)池健(jian)康狀態評估的(de)(de)重(zhong)要性，但蓄電(dian)(dian)池內(nei)(nei)(nei)阻本身(shen)數據非(fei)常小，且(qie)電(dian)(dian)池從生產下(xia)線(xian)到(dao)失效報廢，其(qi)內(nei)(nei)(nei)阻值總增量(liang)30%到(dao)40%，對于一個(ge)2V800Ah的(de)(de)單體電(dian)(dian)池，其(qi)額定壽命終結，總內(nei)(nei)(nei)阻增加(jia)量(liang)不到(dao)50微歐(ou)。而大多數內(nei)(nei)(nei)阻測量(liang)設(she)備不具備在線(xian)高(gao)精度（微歐(ou)級(ji)）測量(liang)技術，采用粗精度測量(liang)設(she)備進行(xing)內(nei)(nei)(nei)阻測量(liang)是毫無意義的(de)(de)，無法準確評估蓄電(dian)(dian)池劣化狀態。

我們自2005年(nian)創立起，就意識(shi)(shi)到蓄(xu)電(dian)池(chi)歐(ou)姆內阻(zu)(zu)(zu)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)技術(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)重要(yao)(yao)性(xing)，相關實驗表明，采用歐(ou)姆測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)技術(shu)(shu)(shu)（電(dian)導或阻(zu)(zu)(zu)抗）鑒定(ding)(ding)出了(le)15000只失效電(dian)池(chi)，準確(que)率98%。同時也(ye)意識(shi)(shi)到內阻(zu)(zu)(zu)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)數據高(gao)精(jing)度(du)(du)的(de)(de)(de)必要(yao)(yao)性(xing)。我們積極開展適用于工(gong)業(ye)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)環(huan)境的(de)(de)(de)可(ke)(ke)重復(fu)的(de)(de)(de)可(ke)(ke)靠的(de)(de)(de)蓄(xu)電(dian)池(chi)內阻(zu)(zu)(zu)高(gao)精(jing)度(du)(du)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)技術(shu)(shu)(shu)的(de)(de)(de)研究，并取得(de)了(le)一定(ding)(ding)的(de)(de)(de)進(jin)展。現已經(jing)具(ju)備可(ke)(ke)進(jin)行工(gong)業(ye)級批量(liang)(liang)復(fu)制的(de)(de)(de)、蓄(xu)電(dian)池(chi)內阻(zu)(zu)(zu)高(gao)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)精(jing)度(du)(du)產(chan)品，內阻(zu)(zu)(zu)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)誤(wu)差在2-5微歐(ou)。并下蓄(xu)電(dian)池(chi)內阻(zu)(zu)(zu)高(gao)精(jing)度(du)(du)測(ce)(ce)(ce)量(liang)(liang)的(de)(de)(de)技術(shu)(shu)(shu)基(ji)礎上，不斷(duan)地研究蓄(xu)電(dian)池(chi)健康(kang)狀態(tai)評估模(mo)型(xing)與電(dian)池(chi)失效預測(ce)(ce)(ce)評估模(mo)型(xing)，現相關產(chan)品系(xi)統已具(ju)備蓄(xu)電(dian)池(chi)健康(kang)狀態(tai)評估功能。

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