密封铅时高蓄电池的电导与容量的关系

　根据电池的某些性能参数无需放电就可预知电池的容量或荷电态，是电池行业和电化学工作者们长期以来关注的问题，研究电池内阻和荷电态之间的关系是其中之一。对开口式铅蓄电池而言，根据电解液密度来判定电池荷电态已是众所周知的了；但对阀控式密封铅蓄电池来说，这种办法却无法使用。近几年来，国内外一些电信设备生产厂家和论文作者，根据密封铅蓄电池电导(或内阻)跟容量或荷电态之间的某种相关关系，提出用电池电导测试仪在线检测电池电导，来推断电池的放电容量，预测电池使用寿命。
仔细分析已有的研究试验结果和现场统计数据可以看出，密封铅蓄电池电导与容量之间的这种相关关系是受一定条件限制的，不适用于在线的合格的电池，因而用密封铅蓄电池的电导值去推断放电容量的做法并不可取。

1　开口式铅蓄电池交流阻抗特性

　　早在20年以前就有文献［1～2］报导了开口式铅蓄电池交流阻抗跟电池荷电态之间关系的研究结果。所用的电池是75Ah的铅蓄电池，选取的交流信号频率f=10～100Hz。这是由于f＞200Hz时电池的感抗太大，f＜10Hz时要求测量用的电容太大。
根据交流阻抗测试结果得出，铅蓄电池阻抗主要受电荷转移过程，即活化极化所控制，同时受扩散过程的干扰，即所测得的电池内阻值中除了欧姆内阻和活化极化内阻之外，还包含了其数值随测量时间或信号频率而变化的浓差极化内阻。
图1示出电池的等效并联电阻R_p、等效串联电阻R_s和阻抗模数｜Z｜随电池荷电态的变化。可以看出，电池的荷电态在50%以上时，R_p、R_s和Z几乎是不变的，只是荷电态在50%以下时才迅速增加，这与我们早年得到的研究结果^［3］相一致。

VRLA交流阻抗特性

　　文献［4］报导了对6V／4Ah小型密封铅蓄电池交流阻抗特性的测量结果。所用的交流信号幅度为10mV，频率范围为0.05Hz～10kHz。由于铅蓄电池交流阻抗中有感抗存在，不能采用在复数平面图中相应虚部为零时阻抗实部值作为电池内阻值，而采用电池阻抗模变化最小的高频区(0.1kHz～10kHz)中阻抗实部的平均值作为电池内阻，此时浓差极化的干扰就相对小一些。
图2给出了该电池内阻与剩余容量的关系。可以看出，在剩余容量高于40%的区间内，电池内阻几乎没有变化，而且几乎不受放电电流的影响；当剩余容量小于40%时，电池内阻却明显增大，而且放电电流越小，电池内阻增加越快。

从以上3种情况下不同时期的不同作者，采用不同的方法对不同型式的铅蓄电池内阻测试的结果可以看出：不论是用交流阻抗测试仪还是电池电导测试仪，所用的交流信号频率如何，电池型式(开口的和密封的)、容量和工作状态如何，虽然测得的铅蓄电池内阻值有差异，但它们却有一个共同点，即铅蓄电池的内阻(或电导)在荷电态高于50%时几乎是没有变化的；只有在荷电态低于50%时电池的内阻才会迅速升高。这就是说，当铅蓄电池的荷电态在50%以上时，它的电导跟容量之间不存在相关关系，无法根据电池的电导值去推断电池的放电容量。

4　VRLA电导与放电时间统计结果

　　有关资料^［6］介绍了国外用Midfronic Celltron and Midtron电导测试仪对VRLA的测试和统计结果。被测的电池容量范围为200～1000Ah，电池系统由3组并联(每组24只电池)至18组并联，电池荷电态为0～100%。
图4表示具有不同初始电导的225Ah电池用42A电流放电至1.75V时的放电曲线。按照一般VRLA放电性能推算，新的225Ah电池用42A放电至1.75V的时间约为260～270min，即图4的曲线1相当于新电池的放电曲线。将图中各条曲线所示的数据稍加处理，可以得到表1所示的结果。