蓄電池內(nèi)阻測(cè)量及雙極板低阻測(cè)量法

測(cè)試方法將樣品夾在兩塊均具有氣體進(jìn)口和出口的不銹鋼夾具之間，使兩側(cè)形成氣室，作為試驗(yàn)滲透池。將滲透按照?qǐng)D1所示的試驗(yàn)裝置示意圖安裝在試驗(yàn)裝置上。室溫下分別在氣室的兩側(cè)通入氧氣或氫氣和惰性氣體，使氣室兩側(cè)保持一定的壓力差。壓力通過(guò)兩側(cè)精密壓力表控制。注：壓力差可在0MPa~0.2MPa之間。

透氣率 gas permeability 在試驗(yàn)條件下，在單位時(shí)間內(nèi)透過(guò)單位面積樣品的氣體量，單位為cm3/cm2·min或ml/cm2·min。

主要由相敏檢測(cè)單元和低通濾波器構(gòu)成，為提高測(cè)量精度，相敏檢測(cè)單元需要高精度運(yùn)算處理芯片并且具有較高的開(kāi)關(guān)速度和靈敏度。

交流信號(hào)發(fā)生器，前面分析可知，交流信號(hào)頻率設(shè)定在1KHz，信號(hào)發(fā)生器選擇性能較為優(yōu)良的ICL8038。

測(cè)量電路設(shè)計(jì)為提高測(cè)量精度，信號(hào)放大器需采用共模抑制比較高的儀器放大器，鎖相放大器是本測(cè)量系統(tǒng)的核心部分。

平面度 flatness 雙極板的脊背部分具有的宏觀凹凸高度相對(duì)理想平面的偏差。注：雙極板的平面度直接影響雙極板與炭紙之間的接觸電阻，從而影響電池性能。

q——單位時(shí)間的氣體滲透量，單位為立方厘米每秒（cm3/s）；

在室溫和一定壓力差下穩(wěn)定至少2h，將惰性氣體的出口通入氣相色譜儀測(cè)量被測(cè)氣體的濃度，并記錄色譜圖。

雙極板材料氣體致密性測(cè)試，測(cè)試儀器及設(shè)備包括：氣相色譜儀，參透池。

放電時(shí)間限制導(dǎo)致檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，因此限制了該方法在蓄電池檢測(cè)系統(tǒng)中的普遍應(yīng)用。交流注入法即將低頻交流的恒流小信號(hào)注入到電池。

面積利用率 area utilization 雙極板的有效面積比，即雙極板的有效面積（流暢部分的面積）與雙極板總面積的比值。

減小信號(hào)失真度，V/I電路采用比較常見(jiàn)的運(yùn)算放大器拓?fù)鋵?shí)現(xiàn)，功率放大器選用OPA544T輸出電流能力滿足系統(tǒng)50mA的要求。

體電阻率 bulk resistance 雙極板材料本體的電阻率值，單位是mΩ·cm。

式中：C——雙極板材料單位時(shí)間、單位面積的氣體透過(guò)率，單位為立方厘米每平方厘米每秒（cm2/cm2·s）；

測(cè)試不同壓力差（△P）下的透氣率，繪制△P與透氣率的關(guān)系曲線。取3個(gè)有效樣品為一組，計(jì)算出平均值作為試驗(yàn)結(jié)果。

S——滲透池的有效測(cè)試面積，單位為平方厘米（cm2）。

阻力降 resistance drop 氣體流經(jīng)雙極板的進(jìn)出口壓力差。

另外與噪聲信號(hào)頻率相差較大，容易提取低頻信號(hào)，濾波誤差小。選擇較小的信號(hào)幅值，以便忽略測(cè)量小信號(hào)對(duì)電池狀態(tài)的影響。

調(diào)節(jié)引腳1和引腳12使用正弦波失真度減小到0.5%，也可小范圍內(nèi)調(diào)節(jié)電壓信號(hào)幅值。振蕩電容C選擇為3300pF。

數(shù)據(jù)處理用式（1）計(jì)算雙極板材料單位時(shí)間、單位面積的氣體透過(guò)率：

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

抗彎強(qiáng)度 flexural strength 在規(guī)定條件下，雙極板在彎曲過(guò)程中所能承受的罪大彎曲應(yīng)力，單位為MPa。

容易引入干擾，為提高測(cè)量精度，需采用四端子測(cè)量方法。信號(hào)頻率一般選擇1KHz，主要原因是鎖相放大器此頻率下性能表現(xiàn)較佳。

頻率調(diào)節(jié)范圍為0.001Hz~300kHz，頻率可調(diào)節(jié)范圍寬，輸出的正弦波失真度小于1%。而且外圍電路較為簡(jiǎn)單。

另外直流放電法受電壓、電流傳感器精度的影響，因此需要精度高、價(jià)格貴的傳感器。電池管理系統(tǒng)集成了電壓檢測(cè)和電流檢測(cè)裝置。

使用時(shí)需在電源處并聯(lián)去耦電容，使供電回路穩(wěn)定，兩個(gè)跟隨器采用高精度，低溫漂、低偏移運(yùn)放OP07。

試驗(yàn)夾具不應(yīng)引起試樣在夾具處斷裂，施加負(fù)荷時(shí)，應(yīng)滿足試樣的縱軸與通過(guò)夾具中心線的拉伸方向重合。

性能上能滿足測(cè)量系統(tǒng)的要求，實(shí)現(xiàn)電路原理如圖2所示，通過(guò)調(diào)節(jié)Rw2和Rw1可以實(shí)現(xiàn)頻率的調(diào)定，最終調(diào)定頻率在1KHz。

雙極板材料抗彎強(qiáng)度測(cè)試，測(cè)試儀器試驗(yàn)機(jī)任何能滿足本標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)要求的試驗(yàn)機(jī)均可。

為保證信號(hào)不失真，應(yīng)選擇合適的耦合電容C參數(shù)，V/I變換電路如圖3所示由于運(yùn)放引入負(fù)反饋。

可粗略估算內(nèi)阻值，但如要獲得較高的測(cè)量精度，需要進(jìn)行脫機(jī)大電流放電測(cè)量，對(duì)電池有一定的損害；

樣品制備樣品形狀為正方形（5cm×5cm），面積為25cm2；樣品形狀和尺寸也可由測(cè)試雙方協(xié)商決定。樣品數(shù)量為5個(gè)（保證得到3個(gè)有效值），應(yīng)無(wú)褶皺、劃痕和破損。對(duì)于不同批次的雙極板材料，應(yīng)分別抽樣；單一材料隨機(jī)抽樣，不同材料分別抽樣。

V/I變換電路，為了實(shí)現(xiàn)信號(hào)穩(wěn)定性，在信號(hào)發(fā)生器信號(hào)輸出之后通過(guò)一個(gè)信號(hào)跟隨器，提高信號(hào)的輸出穩(wěn)定性。

為了消除電池直流電壓對(duì)本級(jí)電路的影響，測(cè)量中需要通過(guò)大電容實(shí)現(xiàn)交流耦合，隔離直流信號(hào)，但信號(hào)頻率較低。

然后測(cè)量電池兩端的響應(yīng)電壓，利用鎖相放大器進(jìn)行信號(hào)處理，進(jìn)而可求得電池的內(nèi)阻值，整個(gè)電路系統(tǒng)屬于小信號(hào)處理電路。