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电池内阻相关基础知识
什么是(shi)电池的内(nei)阻？
电(dian)池的内(nei)阻(zu)是指电(dian)池在工作时(shi)，电(dian)流(liu)流(liu)过电(dian)池内(nei)部所(suo)受到的阻(zu)力，包括欧(ou)姆内(nei)阻(zu)和电(dian)化(hua)(hua)学极(ji)化(hua)(hua)内(nei)阻(zu)和离子迁移(yi)内(nei)阻(zu)等等的总称。
欧姆内阻主要是(shi)指由(you)电(dian)极材料(liao)、电(dian)解液、隔(ge)膜(mo)电(dian)阻及各部分零(ling)件的接触(chu)电(dian)阻组成(cheng)，与(yu)电(dian)池的尺寸、结构、装配等有关。
电化(hua)(hua)(hua)(hua)学极化(hua)(hua)(hua)(hua)电阻(zu)和离子迁移(yi)极化(hua)(hua)(hua)(hua)电阻(zu)是指电池的正(zheng)极与负极在(zai)进行电化(hua)(hua)(hua)(hua)学反应时极化(hua)(hua)(hua)(hua)所引起的内阻(zu)。
不(bu)同(tong)类型的(de)(de)(de)电(dian)(dian)池(chi)内阻(zu)(zu)(zu)不(bu)同(tong)。相同(tong)类型的(de)(de)(de)电(dian)(dian)池(chi)，由于(yu)内部(bu)化学特性的(de)(de)(de)不(bu)一致，内阻(zu)(zu)(zu)也不(bu)一样。电(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)内阻(zu)(zu)(zu)很小(xiao)，我们(men)一般用(yong)毫欧(ou)的(de)(de)(de)单位来定(ding)义它。内阻(zu)(zu)(zu)是衡量(liang)电(dian)(dian)池(chi)性能的(de)(de)(de)一个(ge)重要技术指标。正常情况下，内阻(zu)(zu)(zu)小(xiao)的(de)(de)(de)电(dian)(dian)池(chi)的(de)(de)(de)大(da)电(dian)(dian)流放电(dian)(dian)能力(li)强，内阻(zu)(zu)(zu)大(da)的(de)(de)(de)电(dian)(dian)池(chi)放电(dian)(dian)能力(li)弱。
在(zai)(zai)放电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)路(lu)的(de)(de)(de)(de)原理(li)图上(shang)来说，我(wo)们可(ke)以把电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)和内(nei)阻(zu)(zu)拆开(kai)考虑，分为一(yi)(yi)个(ge)(ge)完全没有内(nei)阻(zu)(zu)的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)源串接上(shang)一(yi)(yi)个(ge)(ge)阻(zu)(zu)值很小(xiao)的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)。此时(shi)如(ru)果(guo)外接的(de)(de)(de)(de)负(fu)载轻，那么分配在(zai)(zai)这个(ge)(ge)小(xiao)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)上(shang)的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压就小(xiao)，反之如(ru)果(guo)外接很重的(de)(de)(de)(de)负(fu)载，那么分配在(zai)(zai)这个(ge)(ge)小(xiao)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)阻(zu)(zu)上(shang)的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)压就比(bi)较大(da)，就会有一(yi)(yi)部(bu)分功率被消耗(hao)在(zai)(zai)这个(ge)(ge)内(nei)阻(zu)(zu)上(shang)（可(ke)能转(zhuan)化为发热，或者是一(yi)(yi)些复杂的(de)(de)(de)(de)逆向电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)化学反应(ying)）。一(yi)(yi)个(ge)(ge)可(ke)充电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)出(chu)(chu)厂时(shi)的(de)(de)(de)(de)内(nei)阻(zu)(zu)是比(bi)较小(xiao)的(de)(de)(de)(de)，但经(jing)过(guo)长期使(shi)用(yong)(yong)后，由(you)于电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)内(nei)部(bu)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解液的(de)(de)(de)(de)枯竭，以及(ji)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)内(nei)部(bu)化学物质活性的(de)(de)(de)(de)降低，这个(ge)(ge)内(nei)阻(zu)(zu)会逐(zhu)渐增加，直到内(nei)阻(zu)(zu)大(da)到电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)内(nei)部(bu)的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)量无法正常释(shi)放出(chu)(chu)来，此时(shi)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)也(ye)就“寿终正寝(qin)”了(le)。绝大(da)部(bu)分老(lao)化的(de)(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)都是因为内(nei)阻(zu)(zu)过(guo)大(da)的(de)(de)(de)(de)原因而(er)造成(cheng)无使(shi)用(yong)(yong)价值，只(zhi)好报废。因此我(wo)们更(geng)应(ying)该注(zhu)重的(de)(de)(de)(de)是电(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)放出(chu)(chu)的(de)(de)(de)(de)容量而(er)不是充入的(de)(de)(de)(de)容量。
一、内阻(zu)不是一个固定(ding)的数(shu)值
麻(ma)烦(fan)的(de)一点是，电(dian)池(chi)处(chu)于不同(tong)的(de)电(dian)量状态(tai)时，它的(de)内(nei)(nei)阻值不一样；电(dian)池(chi)处(chu)于不同(tong)的(de)使(shi)用寿命状态(tai)下，它的(de)内(nei)(nei)阻值也不同(tong)。从技术(shu)的(de)角度出发(fa)，我们(men)一般把电(dian)池(chi)的(de)电(dian)阻分为两种状态(tai)考虑：充电(dian)态(tai)内(nei)(nei)阻和(he)放电(dian)态(tai)内(nei)(nei)阻。
1.充电态内(nei)阻(zu)指(zhi)电池完全充满电时的所测量到(dao)的电池内(nei)阻(zu)。
2.放电态内阻(zu)指电池充分(fen)放电后（放电到标准的截止电压时）所测量到的电池内阻(zu)。
一般情(qing)况下放电(dian)态的(de)内阻是不稳(wen)定(ding)的(de)，测量(liang)(liang)(liang)的(de)结果也比正常值(zhi)高出许多(duo)，而充电(dian)态内阻相对比较(jiao)稳(wen)定(ding)，测量(liang)(liang)(liang)这个数(shu)值(zhi)具有实际(ji)的(de)比较(jiao)意(yi)义。因此在电(dian)池的(de)测量(liang)(liang)(liang)过程中，我们都以(yi)充电(dian)态内阻做为测量(liang)(liang)(liang)的(de)标准(zhun)。
二、内阻无法(fa)用一(yi)般的方(fang)法(fa)进行(xing)精(jing)确测量
或(huo)许大家会说，高中物理课上有教(jiao)用(yong)简单公式+电阻(zu)(zu)箱计(ji)算(suan)电池内(nei)阻(zu)(zu)的(de)方法……但物理课本上教(jiao)的(de)用(yong)电阻(zu)(zu)箱推算(suan)的(de)算(suan)法精(jing)度太低，只能(neng)用(yong)于(yu)理论的(de)教(jiao)学，在实际应用(yong)上根本无法采用(yong)。电池的(de)内(nei)阻(zu)(zu)很小(xiao)，我(wo)们一般(ban)用(yong)微(wei)欧或(huo)者毫欧的(de)单位来定义它(ta)。在一般(ban)的(de)测量(liang)场合，我(wo)们要求电池的(de)内(nei)阻(zu)(zu)测量(liang)精(jing)度误差必须控制在正负5％以(yi)内(nei)。这(zhei)么小(xiao)的(de)阻(zu)(zu)值和这(zhei)么精(jing)确的(de)要求必须用(yong)专用(yong)仪器来进行测量(liang)。
三、目前行业(ye)中应用的电(dian)池内阻测量方法
行(xing)(xing)业应用(yong)中，电池(chi)内阻的精确测(ce)量(liang)是通过专用(yong)设备(bei)来(lai)进(jin)行(xing)(xing)的。下(xia)面我来(lai)说说行(xing)(xing)业中应用(yong)的电池(chi)内阻测(ce)量(liang)方(fang)法。目(mu)前行(xing)(xing)业中应用(yong)的电池(chi)内阻测(ce)量(liang)方(fang)法主(zhu)要(yao)有以(yi)下(xia)两种：
1.直流(liu)放电内阻测量法
根据物(wu)理(li)公式Ｒ=Ｕ/Ｉ，测(ce)试设备让电(dian)(dian)(dian)池(chi)在(zai)短时间(jian)内（一般(ban)为2～3秒）强制通过一个很大(da)的恒定直(zhi)流(liu)电(dian)(dian)(dian)流(liu)（目前一般(ban)使用40A～80A的大(da)电(dian)(dian)(dian)流(liu)），测(ce)量此时电(dian)(dian)(dian)池(chi)两端的电(dian)(dian)(dian)压，并按公式计算(suan)出当前的电(dian)(dian)(dian)池(chi)内阻。
这种测(ce)量方法的(de)精确度(du)(du)较高，控制(zhi)得(de)当的(de)话，测(ce)量精度(du)(du)误差可以控制(zhi)在0.1％以内(nei)。
但此(ci)法有明显的不(bu)足之处：
（1）只能测量大容量电(dian)(dian)池或者(zhe)蓄(xu)电(dian)(dian)池，小(xiao)容量电(dian)(dian)池无法在2～3秒钟内负荷40A～80A的大电(dian)(dian)流；
（2）当电池通过大电流时，电池内(nei)(nei)部的(de)电极会发生(sheng)极化(hua)现象，产(chan)生(sheng)极化(hua)内(nei)(nei)阻。故测量时间必须很短，否则测出的(de)内(nei)(nei)阻值误差很大；
（3）大电(dian)流通过电(dian)池(chi)对电(dian)池(chi)内(nei)部的(de)电(dian)极(ji)有一定(ding)损(sun)伤(shang)。
2.交(jiao)流压(ya)降内(nei)阻测量(liang)法
因为电(dian)池(chi)实际上等效于一(yi)(yi)个有(you)源(yuan)电(dian)阻，因此我们给电(dian)池(chi)施加一(yi)(yi)个固定(ding)(ding)频率(lv)和固定(ding)(ding)电(dian)流（目(mu)前一(yi)(yi)般使(shi)用1kHz频率(lv)、50mA小电(dian)流），然后(hou)(hou)对(dui)其电(dian)压(ya)进行(xing)采样，经过(guo)整流、滤波等一(yi)(yi)系列处(chu)理后(hou)(hou)通过(guo)运(yun)放电(dian)路计算出该电(dian)池(chi)的(de)内(nei)阻值。交流压(ya)降内(nei)阻测量(liang)法的(de)电(dian)池(chi)测量(liang)时间(jian)极(ji)短，一(yi)(yi)般在100毫秒左右(you)。
这种(zhong)测(ce)量方法的精(jing)确度也(ye)不错，测(ce)量精(jing)度误差一般在1％～2％之间。
此法的优缺点：
（1）使用交(jiao)流压降内阻(zu)测(ce)量(liang)(liang)法(fa)可以测(ce)量(liang)(liang)几乎所有的电(dian)(dian)池，包括小容量(liang)(liang)电(dian)(dian)池。笔记本电(dian)(dian)池电(dian)(dian)芯的内阻(zu)测(ce)量(liang)(liang)一般都(dou)用这种办(ban)法(fa)。
（2）交流压(ya)降测量(liang)法(fa)的测量(liang)精度很可能会受(shou)到纹(wen)波(bo)电(dian)(dian)流的影响，同时还有(you)谐波(bo)电(dian)(dian)流干扰的可能。这对(dui)测量(liang)仪器电(dian)(dian)路中的抗干扰能力(li)是一个考(kao)验
（3）用此法测量，对电池本身不会有太大的损害。
（4）交流(liu)压(ya)降测(ce)量(liang)法(fa)的测(ce)量(liang)精度不(bu)如(ru)直流(liu)放(fang)电内阻测(ce)量(liang)法(fa)。
3.测(ce)试(shi)仪器的元件误(wu)差(cha)及(ji)测(ce)试(shi)用的电池连接线问题(ti)
无论是上述哪一(yi)种方法，都存(cun)在一(yi)些很容(rong)易被我(wo)们忽视的(de)问题，那就是测(ce)试仪(yi)器(qi)本身(shen)的(de)元件误差和用于连(lian)接(jie)(jie)电(dian)池的(de)测(ce)试线(xian)缆问题。因为要测(ce)量的(de)电(dian)池的(de)内阻(zu)(zu)很小，线(xian)路的(de)电(dian)阻(zu)(zu)就要考(kao)虑进去了(le)。一(yi)条(tiao)短短的(de)从仪(yi)器(qi)到电(dian)池的(de)连(lian)接(jie)(jie)线(xian)本身(shen)也存(cun)在电(dian)阻(zu)(zu)（大约也是微欧级），还有电(dian)池与连(lian)接(jie)(jie)线(xian)的(de)接(jie)(jie)触(chu)面也存(cun)在接(jie)(jie)触(chu)电(dian)阻(zu)(zu)，这些因素(su)必须都在仪(yi)器(qi)的(de)内部事先做好误差调节。
所以，正(zheng)规的电池(chi)内(nei)阻测试仪(yi)一般(ban)都配(pei)有专用的连接(jie)线和电池(chi)固定架(jia)子。
四、总结
很(hen)多(duo)老(lao)化(hua)的(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)其实内(nei)(nei)部电(dian)(dian)(dian)(dian)量(liang)还是(shi)很(hen)多(duo)，只是(shi)内(nei)(nei)阻(zu)过(guo)大放不出(chu)电(dian)(dian)(dian)(dian)来，实在可(ke)惜。但电(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)的(de)(de)(de)内(nei)(nei)阻(zu)一旦增加(jia)后，要(yao)想人为降低这个内(nei)(nei)阻(zu)值是(shi)难上加(jia)难。因此(ci)对(dui)于(yu)已经老(lao)化(hua)的(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)，我们(men)即使想出(chu)很(hen)多(duo)办法(fa)来“激(ji)活”它，比如大电(dian)(dian)(dian)(dian)流冲击，小(xiao)电(dian)(dian)(dian)(dian)流浮充，放冰箱等，但大多(duo)无济于(yu)事，回天乏(fa)术。在了解(jie)了上述知识之后，我们(men)基本可(ke)以(yi)知道，挑选(xuan)电(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)要(yao)尽可(ke)能地挑选(xuan)内(nei)(nei)阻(zu)较小(xiao)的(de)(de)(de)电(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)。另外(wai)很(hen)重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)一点，电(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)久置(zhi)不用，其内(nei)(nei)阻(zu)也会不断(duan)增加(jia)。建议(yi)大家还是(shi)要(yao)经常使用电(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)来保持电(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)内(nei)(nei)部化(hua)学物质(zhi)的(de)(de)(de)活性。
思考：大(da)家(jia)都在玩电(dian)(dian)池，你是如(ru)何(he)挑选你的(de)(de)动(dong)力电(dian)(dian)池呢？它们的(de)(de)内阻是多(duo)少？它们的(de)(de)一致性(xing)如(ru)何(he)？你的(de)(de)电(dian)(dian)机及电(dian)(dian)调与电(dian)(dian)池是否相配？有多(duo)少让人困惑的(de)(de)问题都出在电(dian)(dian)池？