蓄电池内阻测量及双极板低阻测量法

蓄电池内阻测量及双极板低阻测量法

测试方法将样品夹在两块均具有气体进口和出口的不锈钢夹具之间，使两侧形成气室，作为试验渗透池。将渗透按照图1所示的试验装置示意图安装在试验装置上。室温下分别在气室的两侧通入氧气或氢气和惰性气体，使气室两侧保持一定的压力差。压力通过两侧精密压力表控制。注：压力差可在0MPa~0.2MPa之间。

透气率 gas permeability 在试验条件下，在单位时间内透过单位面积样品的气体量，单位为cm3/cm2·min或ml/cm2·min。

主要由相敏检测单元和低通滤波器构成，为提高测量精度，相敏检测单元需要高精度运算处理芯片并且具有较高的开关速度和灵敏度。

交流信号发生器，前面分析可知，交流信号频率设定在1KHz，信号发生器选择性能较为优良的ICL8038。

测量电路设计为提高测量精度，信号放大器需采用共模抑制比较高的仪器放大器，锁相放大器是本测量系统的核心部分。

平面度 flatness 双极板的脊背部分具有的宏观凹凸高度相对理想平面的偏差。注：双极板的平面度直接影响双极板与炭纸之间的接触电阻，从而影响电池性能。

q——单位时间的气体渗透量，单位为立方厘米每秒（cm3/s）；

在室温和一定压力差下稳定至少2h，将惰性气体的出口通入气相色谱仪测量被测气体的浓度，并记录色谱图。

双极板材料气体致密性测试，测试仪器及设备包括：气相色谱仪，参透池。

放电时间限制导致检测时间长，因此限制了该方法在蓄电池检测系统中的普遍应用。交流注入法即将低频交流的恒流小信号注入到电池。

面积利用率 area utilization 双极板的有效面积比，即双极板的有效面积（流畅部分的面积）与双极板总面积的比值。

减小信号失真度，V/I电路采用比较常见的运算放大器拓扑实现，功率放大器选用OPA544T输出电流能力满足系统50mA的要求。

体电阻率 bulk resistance 双极板材料本体的电阻率值，单位是mΩ·cm。

式中：C——双极板材料单位时间、单位面积的气体透过率，单位为立方厘米每平方厘米每秒（cm2/cm2·s）；

测试不同压力差（△P）下的透气率，绘制△P与透气率的关系曲线。取3个有效样品为一组，计算出平均值作为试验结果。

S——渗透池的有效测试面积，单位为平方厘米（cm2）。

阻力降 resistance drop 气体流经双极板的进出口压力差。

另外与噪声信号频率相差较大，容易提取低频信号，滤波误差小。选择较小的信号幅值，以便忽略测量小信号对电池状态的影响。

调节引脚1和引脚12使用正弦波失真度减小到0.5%，也可小范围内调节电压信号幅值。振荡电容C选择为3300pF。

数据处理用式（1）计算双极板材料单位时间、单位面积的气体透过率：

                                     C=q/S  ————（1）

抗弯强度 flexural strength 在规定条件下，双极板在弯曲过程中所能承受的罪大弯曲应力，单位为MPa。

容易引入干扰，为提高测量精度，需采用四端子测量方法。信号频率一般选择1KHz，主要原因是锁相放大器此频率下性能表现较佳。

频率调节范围为0.001Hz~300kHz，频率可调节范围宽，输出的正弦波失真度小于1%。而且外围电路较为简单。

另外直流放电法受电压、电流传感器精度的影响，因此需要精度高、价格贵的传感器。电池管理系统集成了电压检测和电流检测装置。

使用时需在电源处并联去耦电容，使供电回路稳定，两个跟随器采用高精度，低温漂、低偏移运放OP07。

试验夹具不应引起试样在夹具处断裂，施加负荷时，应满足试样的纵轴与通过夹具中心线的拉伸方向重合。

性能上能满足测量系统的要求，实现电路原理如图2所示，通过调节Rw2和Rw1可以实现频率的调定，最终调定频率在1KHz。

双极板材料抗弯强度测试，测试仪器试验机任何能满足本标准试验要求的试验机均可。

为保证信号不失真，应选择合适的耦合电容C参数，V/I变换电路如图3所示由于运放引入负反馈。

可粗略估算内阻值，但如要获得较高的测量精度，需要进行脱机大电流放电测量，对电池有一定的损害；

样品制备样品形状为正方形（5cm×5cm），面积为25cm2；样品形状和尺寸也可由测试双方协商决定。样品数量为5个（保证得到3个有效值），应无褶皱、划痕和破损。对于不同批次的双极板材料，应分别抽样；单一材料随机抽样，不同材料分别抽样。

V/I变换电路，为了实现信号稳定性，在信号发生器信号输出之后通过一个信号跟随器，提高信号的输出稳定性。

为了消除电池直流电压对本级电路的影响，测量中需要通过大电容实现交流耦合，隔离直流信号，但信号频率较低。

然后测量电池两端的响应电压，利用锁相放大器进行信号处理，进而可求得电池的内阻值，整个电路系统属于小信号处理电路。