蓄电池内阻及其同蓄电池各类失效模式的关系

4、热失控

　　热失控是指蓄电池在恒压充电时，充电电流和电池温度发生一种累积性的增强作用，并逐步损坏蓄电池。造成热失控的根本原因是浮充电压过高。
　　一般情况下，浮充电压定为2.23 ~ 2.25V/单体（25℃）比较合适。如果不按此浮充范围工作，而是采用2.35V／单体（25℃），则连续充电4个月就可能出现热失控；或者采2.30V/单体（25℃），连续充电6 ~ 8个月就可能出现热失控；要是采用2.28V/单体（25℃），则连续12 ~ 18个月就会出现严重的容量下降，进而导致热失控。热失控的直接后果是蓄电池的外壳鼓包、漏气，电池容量下降，最后失效。3　 阀控铅酸蓄电池内阻模型研究
　　阻抗分析是电化学研究中的常用方法，是电池性能研究和产品设计的必要手段[10]。
　　图2-1是典型的铅酸电池阻抗图，可见其包括以下几部分：
　　1） 100Hz后体现的电感部分；
　　2） 高频电阻RHF，即超过100Hz后的实部；
　　3） 在0.1Hz和100Hz之间的第一个小容性环(半径R1)；
　　4） 低于0.1Hz后的第二个大容性环(半径R2)。

图2-1 蓄电池阻抗谱图
Fig.2-1 Spectrum of battery impedance

　　关于蓄电池阻抗谱图，一般的解释为：
　　a） 超过100Hz部分呈现的感性是电池内部几何结构和连接部件的影响；
　　b） 欧姆电阻RHF包含连接件电阻、隔膜电阻、电解液电阻和电极与硫酸铅晶体结合面电阻；
　　c） 小容性环与电极的孔率有关；
　　d） 大容性环依赖于电极反应，其速率受Pb2+离子传质速度限制。
　　在很多的研究方法中[52]，使用图2-2的等效电路来表示电池。

图2-2 蓄电池阻抗等效电路
Fig.2-2 Equivalent circuit of battery impedance

　　图2-2中Lp、Ln为正负极电感；
　　Rt.p和Rt.n 是电极离子迁移电阻；
　　Cdl.p、Cdl.n是极板双电层电容；
　　Zw.p、Zw.n为Warburg阻抗，是由离子在电解液和多孔电极中扩散速度决定的；
RHF是前面提到的欧姆电阻。
　　文献[104]研究中将Warburg阻抗表示为一个电阻和电容串联组成的阻抗ZW。

　　 （2-4）

　　式中　λ——Warburg系数，表示反应物和生成物的扩散传质特性；
　　ω——角频率
　　电池的阻抗包括欧姆电阻和正负极阻抗：
　　Zcell = Zp + Zn + RHF　　　　　　　　　　　　　　　　（2-5）
　　电池阻抗是一个复阻抗，在其它条件不变的情况下，与测试频率有关。
　　在实际使用中多采用内阻或电导，内阻是复阻抗的模，而电导是内阻的倒数值，二者只是表示方法的差别。
　　通常情况的内阻是指某一固定频率下的内阻值，对于一般的VRLA蓄电池，从电池的阻抗谱图（2-1）中可以看出，对于高于100Hz的频率，阻抗值RHF是平行于Y轴的近似直线，RHF也称为欧姆内阻。