如何测量蓄电池内阻？

蓄电池的内阻（internal resistance of a cell）和物理学上电阻的意义是有差别的。后者是指电路中两点间在一定电压下决定电流强度的物理量。如果电路中有蓄电池（其电动势为E），欧姆定律的表达式就成了

U=E-Ir（放电时） （8-130）

或者 U=E+Ir（充电时） （8-131）

式中，U是蓄电池的端电压；r是蓄电池的内阻；I是电流强度。

构成蓄电池内阻的各种物质和因素在蓄电池运行中都在不断变化，蓄电池的两极形成的电动势实际上是两极的电极电位之差也在变化。这就使得蓄电池内阻的概念较为复杂。如果粗略地把内阻理解为蓄电池本身所具有的阻碍电流通过蓄电池及其回路的能力或性质，那么蓄电池内阻由下面三部分组成。

（1）板栅、汇流排、连接件、极柱与端子金属或合金的电阻，极板上各种氧化物、盐类、金属及其化合物如PbO、PbO₂、PbSO₄、BaSO₄、海绵状Pb、Sb₂O₃、Sb₂O₅等的电阻，板栅腐蚀层、活性物质的各个界面的接触电阻。

（2）隔板的电阻，极板微孔内和隔板与极板之间的电解液的电阻。

这两部分之和即蓄电池的欧姆电阻（Ohmic resistance）。

（3）电化学反应过程中的浓差极化与电化学极化电阻。

在蓄电池放电过程中，如果认为电动势E是不变的，即两极平衡电极电位之差，用式（8-130）计算出来的内阻r就包括前面三项电阻之和。如果在放电过程中随时测定两极的电极电位φ₊和φ_-，用（φ₊-φ_-）代替E，则式（8-130）就变成

U=（φ₊-φ_-）-Ir （8-132）用式（8-132）计算r，得到的电阻值仅包括前两项。

通常测定的放电过程中的内阻包括三项之和，并且用蓄电池的开路电压来代替电动势E。一些电池内阻测定仪器测得的数据一般仅包括前两项，即欧姆电阻。即使不考虑温度等因素的影响，铅酸蓄电池在放电过程中形成内阻的各种物质也都处于变化之中，其内阻无疑是个变数。只要有电流流过，就会有电极反应。

（1）正极PbO2+3H++HSO4-+2e=PbSO4+2H2O电极上PbO₂不断减少，PbSO₄不断生成，电极与电解液界面上H₂SO₄不断被消耗，H₂O不断生成。极板的微孔的大小和几何形状以及孔率都在改变。

（2）负极Pb+HSO4--2e=PbSO4+H+电极上海绵状金属铅不断减少，PbSO₄不断生成。电极与电解液界面上H₂SO₄不断被消耗。极板的微孔的大小与几何形状以及孔率都在改变。(www.xing528.com)

（3）电解液 极板微孔内和隔板与极板之间的电解液浓度在不断降低，电解液的电导不断变化。

铅酸蓄电池在以较小的电流密度如10h率、5h率放电时，放电电压在较长时间内下降虽不很多，但蓄电池内阻r则已增至放电开始时的几倍甚至10倍。即使按照式（8-130）定义内阻，内阻值并不大，此时增加的数值并不很大。蓄电池的恒流放电还有外电路负载来调节。

表8-27和表8-28给出的是一组VRLA 2V 450A·h恒流放电时放电电压对于放电时间的依赖关系和内阻变化的数据。内阻r是按照式（8-130）计算的。

表8-27 VRLA 2V 450A·h 10h率放电放电电压对于放电时间的依赖关系和内阻r的变化

表8-28 VRLA 2V 450A·h 5h率放电放电电压对于放电时间的依赖关系和内阻r的变化

表8-27和表8-28中列出的是同一组VRLA 2V 450A·h的放电数据。可以比较出来，在同样的放电时间，90.00A放电的VRLA的放电电压值略低于45.00A放电时的放电电压，内阻也较后者略高。这主要是电化学极化和浓差极化的差别造成的，欧姆电阻的变化不同是次要的。无论是电化学极化和浓差极化，在铅酸蓄电池放电时导致的两极电极电位变化（正极电位降低，负极电位升高）的大小和电流密度都是正相关关系（参看第七章第十节、第十一节），即变化值的绝对值随着电流密度的增大而增大。内阻的差异就不难解释了。

由于放电电流密度相对较大，小型VRLA的内阻要大些。小型VRLA多为6个单体蓄电池串联组装的蓄电池组，其内阻实际上是6个单体蓄电池内阻与连接件、端子电阻之和，其值较大型的单体VRLA要大得多。表8-29列出的是一种VRLA 12V15A·h 20h率放电数据。

有一些测定蓄电池内阻的仪器测得的数据是欧姆内阻，不包括放电时电化学极化与浓差极化内阻，数值较放电时要小些。

表8-29 VRLA 12V 15A·h 20h率放电放电电压对于放电时间的依赖关系和内阻r的变化

另外，蓄电池的表现内阻（apparent internal resistance）是在规定条件下，蓄电池的电压变化值与相应的电流变化值的比值。假如蓄电池以I₁的电流值放电时的电压为U₁，以I₂的电流值放电时的电压为U₂，如I₁与I₂相差不大，可以认为蓄电池的表现内阻r=（U₂-U₁）/（I₁-I₂）。如果U和I的变化量都很小，则可以写成r=-dU/dI。可以看出，表现内阻的意义与物理学上电阻R=U/I的意义相近。如果这里电压U和电流I是变数，则电阻R就应表示成R=dU/dI。