摘要: 閥控密封鉛蓄電池荷電態(tài)在50%以上時(shí),其內(nèi)阻(或電導(dǎo))是看不出什么變化的.只是荷電態(tài)在50%以下時(shí),鉛蓄電池的內(nèi)阻才逐漸增大.若將荷電態(tài)在0至100%的全部鉛蓄電池都統(tǒng)計(jì)進(jìn)去,其容量與電導(dǎo)才有線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系.然而對(duì)荷電態(tài)大于80%的在線(xiàn)使用的鉛蓄電池而言,卻不存在上述關(guān)系.因而不能用鉛蓄電池的電導(dǎo)值去推斷在線(xiàn)使用的鉛電池的荷電態(tài)或健康狀態(tài).

　　關(guān)鍵詞: 密封鉛蓄電池, 內(nèi)阻, 電導(dǎo), 容量, 相關(guān)性

　　中圖分類(lèi)號(hào): TM 912 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼: A

1. 歷史回顧
　　十余年之前,國(guó)外報(bào)導(dǎo)了對(duì)1000Ah閥控密封鉛蓄電池剩余容量與電導(dǎo)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果,認(rèn)為二者之間存在線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系[1],于是有人提出用在線(xiàn)檢測(cè)到的VRLA電導(dǎo)值去推斷電池的剩余容量, 還有人試圖根據(jù)電導(dǎo)測(cè)試結(jié)果去予測(cè)電池的使用壽命.
　　然而實(shí)際得到的結(jié)果并不令人滿(mǎn)意.本人曾對(duì)閥控密封鉛蓄電池電導(dǎo)測(cè)試原理與實(shí)踐作了論述[2],認(rèn)為對(duì)于容量在80%以上的在線(xiàn)使用的閥控密封鉛蓄電池,是無(wú)法利用電導(dǎo)值去評(píng)估電池的荷電態(tài)和予測(cè)電池的使用壽命的.隨后又根據(jù)電化學(xué)中的交流阻抗原理分析了閥控密封鉛蓄電池交流阻抗參數(shù)與荷電態(tài)的關(guān)系[3],并指出了電導(dǎo)測(cè)試工作的局限性.
　　最近看到幾位作者(請(qǐng)見(jiàn)2004年”通信電源技術(shù)”1-5期)根據(jù)國(guó)外1992年報(bào)導(dǎo)的VRLA容量與電導(dǎo)的相關(guān)性,認(rèn)為可以”通過(guò)測(cè)定蓄電池的電導(dǎo)值來(lái)估計(jì)蓄電池容量的大小,進(jìn)而判斷電池的健康狀況是完全可行的”, 并且說(shuō)電池的電導(dǎo)測(cè)試會(huì)使電池使用維護(hù)工作取得突破性進(jìn)展.但令人不解的是,他們均未提供具體的在線(xiàn)使用的鉛蓄電池的電導(dǎo)與容量具有線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系的數(shù)據(jù)來(lái).
　　看來(lái)有必要進(jìn)一步深入分析和認(rèn)識(shí)VRLA的容量與電導(dǎo)的關(guān)系,實(shí)事求是地評(píng)價(jià)VRLA電導(dǎo)測(cè)試儀的作用及測(cè)試結(jié)果的價(jià)值.
2. 電池容量與電導(dǎo)(內(nèi)阻)的關(guān)系
　　在文獻(xiàn)[4]中我們已經(jīng)系統(tǒng)地介紹了VRLA容量與電導(dǎo)(內(nèi)阻)的關(guān)系.為了說(shuō)明問(wèn)題,在此簡(jiǎn)要介紹一下國(guó)內(nèi)外一些作者的工作結(jié)果.
　　文獻(xiàn)[5]描述了作者對(duì)6V/4Ah閥控式密封鉛蓄電池交流阻抗測(cè)試的結(jié)果,表明了在電池剩余容量高于40%的區(qū)間內(nèi)，電池內(nèi)阻幾乎沒(méi)有變化，并且?guī)缀醪皇芊烹婋娏鞯挠绊?；?dāng)剩余容量小于40%時(shí)，電池內(nèi)阻卻明顯增大，并且放電電流越小，電池內(nèi)阻增加越快.
　　早在30年以前,就有人對(duì)開(kāi)口式自由電解液的鉛蓄電池交流阻抗參數(shù)(Rp,Cp,Rs,Cs)跟電池荷電態(tài)之間的關(guān)系進(jìn)行了研究,結(jié)果表明電池荷電態(tài)在50%以上時(shí)，它們幾乎是不變的，只是荷電態(tài)在50%以下時(shí)才迅速增加[6]。
　　我們?cè)缙趯?duì)大容量開(kāi)口式自由電解液的鉛蓄電池的內(nèi)阻測(cè)試方法進(jìn)行研究,結(jié)果也觀察到同樣的情況[7].
　　文獻(xiàn)[8]介紹了用電導(dǎo)測(cè)試儀對(duì)GFM—840L型閥控式密封鉛蓄電池進(jìn)行電導(dǎo)測(cè)試的結(jié)果，同樣觀察到電池荷電態(tài)在50%以上時(shí)，其內(nèi)阻幾乎是不變的，只是荷電態(tài)在50%以下時(shí)才迅速增加。
　　日本湯淺公司提供的產(chǎn)品說(shuō)明書(shū)記載了,使用交流阻抗計(jì)(1000Hz)測(cè)量VRLA內(nèi)阻, 結(jié)果也表明電池荷電態(tài)在50%以上時(shí)，其內(nèi)阻幾乎是不變的.
　　由此可見(jiàn), 不同時(shí)期不同作者的工作都表明,不論是開(kāi)口式或全密封鉛蓄電池、不論是用交流阻抗法或電導(dǎo)儀測(cè)試法（它是簡(jiǎn)化了的阻抗測(cè)試儀）、不論測(cè)量用的交流信號(hào)的頻率或幅度如何，雖然測(cè)得的同一型號(hào)鉛蓄電池內(nèi)阻值有差異，但它們都有一個(gè)共同點(diǎn)：鉛蓄電池的荷電態(tài)在50%以上時(shí)，其內(nèi)阻或電導(dǎo)幾乎沒(méi)有變化，只是在低于40%時(shí)，其內(nèi)阻值才迅速上升。
3. 對(duì)國(guó)外統(tǒng)計(jì)結(jié)果的看法
　　資料[1]綜合了作者們?cè)?992年發(fā)表的用Midtronic Celltron and Midtron 電導(dǎo)測(cè)試儀對(duì)VRLA的測(cè)試和統(tǒng)計(jì)結(jié)果. .圖1和圖2示出了336塊1000Ah密封鉛蓄電池用263A放電至1.80V的放電時(shí)間跟電池電導(dǎo)之間的關(guān)系.可以看出電池放電時(shí)間跟電導(dǎo)之間存在線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系,其相關(guān)系數(shù)R²=0.825. 由此提出對(duì)在線(xiàn)使用的電池, 可以用測(cè)得的電導(dǎo)值去推測(cè)電池的剩余容量.

　　表面上看來(lái)這樣做是有一定道理的.但應(yīng)當(dāng)看到,上述結(jié)果是將放電時(shí)間接近于0至100%的全部鉛蓄電池都統(tǒng)計(jì)進(jìn)去得到的,可是我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定通信用VRLA的容量必須保證在80%以上方可在線(xiàn)使用,低于80%就是失效電池,應(yīng)該更換.也就是說(shuō),若用在線(xiàn)使用的電池測(cè)得的電導(dǎo)值去推測(cè)它的剩余容量,必須觀察電池容量在80%以上時(shí)電池的電導(dǎo)跟容量之間是否存在線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系.遺憾的是圖1數(shù)據(jù)表明,當(dāng)電池容量在80%以上時(shí), 看不出容量與電導(dǎo)之間有什么關(guān)系.
　　事實(shí)上仔細(xì)一看的數(shù)據(jù)即知,具有這種線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系的電池絕大部分都是放電容量低于80%以下的失效電池。在336只電池中，用電導(dǎo)法測(cè)得的電池容量在80%以上的好電池只有34只，占總數(shù)10.1%，尚有37/336=11% 的好電池被誤判為不合格電池，即用電導(dǎo)法對(duì)電池的好與壞誤判斷的準(zhǔn)確率只能達(dá)到約50%，更不用說(shuō)用電導(dǎo)值去預(yù)測(cè)電池的荷電態(tài)或使用壽命了.
造成這一結(jié)果的根本原因就在于本文前面所說(shuō)的, 電池荷電態(tài)在80%以上時(shí)，其內(nèi)阻(電導(dǎo))幾乎是不變的，當(dāng)然不會(huì)有什么相關(guān)性了.其次,由于蓄電池的內(nèi)阻很小,只有幾個(gè)
mΩ,測(cè)量夾的接觸電阻也是mΩ級(jí),因而測(cè)量誤差會(huì)嚴(yán) 重干擾測(cè)試結(jié)果;再者,不同廠(chǎng)家生產(chǎn)的蓄電池電導(dǎo)測(cè)試儀,由于它們使用的信號(hào)頻率不同,測(cè)定的參數(shù)不一樣，并且測(cè)定的是含有不同成分的內(nèi)阻,因此即使測(cè)試同一塊電池,其結(jié)果也會(huì)理所當(dāng)然不同.

　　但現(xiàn)在仍然有人堅(jiān)持以新電池的電導(dǎo)值(或最大電導(dǎo)值)的80%作為門(mén)限值;也有人認(rèn)為以電池容量達(dá)到額定值的80%時(shí)的電導(dǎo)值作為門(mén)限值,低于該值的電池就是落后電池.生產(chǎn)和維護(hù)實(shí)踐證明,即使是同一型號(hào)同一批的新電池,測(cè)得的電導(dǎo)(內(nèi)阻)值也不相同.顯然,上述兩個(gè)門(mén)限值既是不同的數(shù)值,又是很難定下來(lái)的數(shù)值,那么怎么能用它們來(lái)判定電池的容量或荷電態(tài)呢?
　　由此看來(lái),雖然 將荷電態(tài)在0至100%的全部鉛蓄電池都統(tǒng)計(jì)進(jìn)去,其容量與電導(dǎo)之間有線(xiàn)性相關(guān)關(guān)系.然而對(duì)荷電態(tài)大于80%的在線(xiàn)使用的鉛蓄電池而言, 卻不存在上述關(guān)系.既然如此,我們何必花那么大的精力去統(tǒng)計(jì)必須報(bào)廢的失效電池的容量與電導(dǎo)之間的關(guān)系呢?
　　再來(lái)看看近十幾年來(lái)國(guó)外電池行業(yè)的情況.F.Huet[9]經(jīng)過(guò)仔細(xì)考察和分析之后指出,在電池行業(yè)中,現(xiàn)在已沒(méi)有人用電導(dǎo)法去現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定蓄電池的容量了.我們?cè)诮陣?guó)外一些著名電池雜志和一些著名廠(chǎng)家出版的電池資料上,再也沒(méi)見(jiàn)到有人主張用電導(dǎo)值去推斷VRLA的荷電態(tài)和健康狀況態(tài).

4. 合理評(píng)價(jià)電池電導(dǎo)測(cè)試的作用
(1) 不能根據(jù)蓄電池的電導(dǎo)值去推斷它的放電容量和使用壽命.
　　其中道理如本文前面所述.
(2) 有助于發(fā)現(xiàn)失效電池
　　可以看出,在336只1000Ah電池中,根據(jù)電導(dǎo)測(cè)試結(jié)果判定為失效的電池?cái)?shù)為296只,比真正失效電池?cái)?shù)(265個(gè))多11.7%,即誤判率為11.7%.
　　當(dāng)然,測(cè)量電池的浮充電壓比測(cè)量電池的內(nèi)阻(電導(dǎo))要簡(jiǎn)單得多,從電池浮充電壓的變化是很容易發(fā)現(xiàn)失效電池或落后電池的(落后電池不一定是失效電池).
(3) 檢查電池是否失水
　　由于VRLA采用貧液式設(shè)計(jì),電池的放電容量對(duì)電解液量非常敏感.電池一旦失水,放電容量就會(huì)下降,內(nèi)阻就會(huì)加大.因而若發(fā)現(xiàn)電池電導(dǎo)迅速下降,就有可能是電池失水的信號(hào).
(4) 電導(dǎo)測(cè)試儀是有用的
　　電池電導(dǎo)測(cè)試儀本身是無(wú)可非議的.不能用它來(lái)予測(cè)密封鉛蓄電池的容量或壽命,這不是儀器之過(guò),這是由密封鉛蓄電池本身決定了的.若用它予測(cè)其他類(lèi)型電池的容量[9],只要實(shí)踐證明可行,儀器仍然會(huì)大有用武之地.

5. 結(jié)束語(yǔ)
　　任何一臺(tái)測(cè)試儀器都有其獨(dú)特的工作原理,該工作原理也是建立在一定的理論分析和假設(shè)基礎(chǔ)之上的.因而任何一臺(tái)測(cè)試儀器都有其一定的適用范圍,過(guò)高地估計(jì)它的適用性,往往會(huì)給實(shí)際工作帶來(lái)誤導(dǎo)作用.蓄電池電導(dǎo)測(cè)試儀也不例外.
科學(xué)是不斷發(fā)展的,人類(lèi)對(duì)事物的認(rèn)識(shí)也是不斷深入的.實(shí)踐永遠(yuǎn)是檢驗(yàn)真理的唯一標(biāo)準(zhǔn).一旦實(shí)踐證明以前的看法不完善,就應(yīng)當(dāng)實(shí)事求是地修正它.