(1)欧姆极化 充放电过程中,为了克服欧姆内阻,外加电压就必须额外施加一定的电压以克服阻力,推动离子迁移。该电压以热的方式转化给环境,出现所谓的欧姆极化现象。随着充电电流急剧加大,欧姆极化将造成电池在充电过程中温度升高。
(2)浓度极化 电流流过电池时,为了维持正常的反应,最理想的情况是电极表面的反应物能及时得到补充,生成物能及时离去。实际上,生成物和反应物的扩散速度远远比不上化学反应速度,从而造成极板附近电解液浓度发生变化。也就是说,从电极表面到中部溶液,电解液浓度分布不均匀,这种现象称为浓度极化。
(3)电化学极化 这种极化是由于电极上进行的电化学反应的速度,落后于电极上电子运动的速度。例如,电池的负极在放电前,电极表面带有负电荷,其附近溶液带有正电荷,两者处于平衡状态。放电时,立即有电子释放给外电路,电极表面负电荷减少,而金属溶解的氧化反应(Li-e→L.i)进行缓慢,不能及时补充电极表面电子的减少,电极表面带电状态发生变化。这种表面负电荷减少的状态促进金属中电子离开电极,金属离子Li”转入溶液,加速Li-e→L 反应进行,以达到新的动态平衡。但与放电前相比,电极表面所带负45
ups电源电荷数目减少,与此对应的电极电位变正。也就是电化学极化电压变高,从而严重阻碍了正常的充电电流。同理,电池正极放电时,电极表面所带正电荷数目减少,电极电位变负。ups电源内阻的测试原理是通过对电池或电池组施加较大的电流(充电或放电),持续较短时间、在电池内部还没有达到完全极化的情况下,根据施加电流前后电池的电压变化和施加的电流,计算电池的直流内阻。测试直流内阻时必须选择好四个参数:电流(或采用的倍率)、脉冲时间、荷电状态(SOC)和测试环境温度。这些参数的变化对直流内阻有较大的影响。直流内阻不仅包括电池的欧姆内阻,还包括电池的一些极化电阻。而电池的极化受电流、时间等影响比较大。目前常用的直流内阻测试方法有以下三个:
1)ups电源电池测试手册》中的HPPC测试方法。测试持续时间为10s,施加的放电电流为5C或更高,充电电流为放电电流的75%,具体电流的选择根据电池的特性来制定。
2)ups电源测试方法。ups电源后也应用于锂离子电池:首先ups电源电池的电流-电压特性曲线,ups电源电流对设定SOC下的电池进行交替充电或放电,充电或放电时间都为10s,计算电池的直流内阻。
3)ups电源中提出的测试方法。测试持续时间为5s,充电测试电流为3C,放电测试电流为9C。
ups电源两种测试方法各有特点|采用0-10C系列电流,可以避免采用单一电流产生的结果偏差,其假定电池内阻的主要成分是近似恒定的欧姆阻抗,因此在放电倍率较低情况下,可靠性较高。实际上,在电池高倍率充放电时,整个电池反应的速率控制步骤由小倍率下的电荷转移过程控制变为传质过程控制,电池的内阻构成中不仅有电池本体欧姆内阻,还有极化反应内阻等,并且随电流和脉冲时间发生变化。2022-05-14
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