SaiL蓄電池（中國）銷售有限公司 風帆

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SaiL蓄電池（中國）

內阻

1.內阻的構成

電池內阻包括了歐姆內阻和電化學電阻，同時含有一定的電容和電感，如圖2所示。

圖2電池的內阻等效電路模型

歐姆內阻又包括了極柱、匯流排、板柵以及板柵與活性物間的電阻。電化學內阻包括了涂膏、電解質和隔膜的電阻，并聯的極板與它們之間的介電物質構成電容Xc。

由于電池的內阻與它本身容量有一定的聯系，因此可以利用這個參數來預測電池的性能。不過兩者之間并非嚴格的線性關系。目前雖然可以準確測量出電池的內阻，但是這個參數并不能直接用來指示電池的容量。它只能是在電池性能已嚴重退化到將影響整個系統正常使用時，做為一個警告指示。

2.電池老和電池內阻的關聯

電池內阻變化可以一定程度指示電池老化程度。固定型鉛酸蓄電池電池壽命通常是指25℃條件下浮充使用壽命，或者按規定的放電深度循環放電次數。電池老化過程是非常緩慢的，并伴隨這板柵的腐蝕、活性物軟化，電解液干凅等。電池老化過程也標志電池內阻的增加和容量的降低，當電池實際容量低于額定容量的80%以下時，其老化速度將迅速增加，電池將不能可靠使用，即電池壽命終止，如圖3所示。

圖3蓄電池內阻與電池壽命的關

實際應用中，蓄電池內阻比初期值高出50%以上時候，則電池容量大約會降低到60～80%左右。這個規律的相關性比較強。但在低于80%之前變化時，相關性較差，如圖4所示。

圖4電池內阻與剩余容量相關性

3.內阻的影響因數

?電池老化程度

隨著電池老化，蓄電池內阻增加。比如隨柵板和匯流排的腐蝕，金屬導電回路變化，使電池內阻增大。

?環境溫度

當溫度升高時，電解液的活度加強，內阻降低;當溫度降低時，電解液活度減小，內阻增加。大量實驗數據表明，當溫度低于20℃時，電池內阻隨溫度的變化明顯，當溫度高于20℃時，電池內阻隨溫度變化較為平緩。

?電池荷電狀態

電池處于不同充電狀態時其內阻不同，滿充電時內阻。隨著放電進行電池內阻逐漸增加。而隨充電的進行內阻逐漸減小。

?浮充電壓

不同的浮充電壓對電池產生的影響不一樣，比如發熱，極板腐蝕，氧復合，電化學極化程度等，因此對內阻也會產生不同的影響。

?電池運行狀態

不同的運行狀態，也會影響電池內阻。比如電池浮充情況下，新電池內阻比離線時要低，大約低5%左右。另外浮充運行電池初期投入使用時電池內阻的離散性較大，通常大約需要1～3個月的時間才能達到穩定的狀態。

因此，當BMS系統需要設置電池內阻初始值作為基準時，建議等電池投入運行后至少2個月時為準。這樣內阻基準值才能更支持BMS系統的正常運行。

當然，客戶會質疑“一些產品的初期一致性表現就很好，并沒有你說的這樣差”?首先，應當承認有這種差異的存在;其次，還應明白，即使看起來初期一致性很好，但和電池運行1～3個月后相比，仍然是有差異的，也就是如上的客戶規律對于任何同類型產品均是適用的，只是在初期一致性存在一定差異，以及運行到穩定狀態所需的時間可能更短一些而已。

浮充電壓、內阻參數反應出的電池真實情況有差距!測量的目的是掌握電池的真實情況，是否可以有更好的辦法來保障電池確實可以運行良好保障供電安全呢?市面歐美廠家更喜歡采用電導測試代替內阻測試，據說測試更加;個別廠家宣稱可以測量電池的電化學阻抗，宣稱可以識別電池的失效狀態和準確反映電池SOH;深圳佰特瑞則采用了在線開路電壓檢測和開路狀態下內阻測試，消除了浮充狀態對電池內阻和電池電壓的影響，測試結果更能真實準確反映電池狀態。

測試終的目的是知道電池是否可用。產品的方案可以在測量方法改進上，還可以在其他方面比如充電管理，智能故障預測邏輯等。深圳佰特瑞通過“建立各種電池故障模型，結合間歇充電手段，對電池故障進行預測，提前消除故障隱患，從根本上保障電池可用”。

如今，鉛酸蓄電池仍然很受歡迎，因為它們在可靠性方面有著久經考驗的記錄。對于大規模應用來說，它們是經濟的選擇，具有出色的性能和效率、內部阻抗低，對不當處理的耐受性高，采購成本高

鉛酸蓄電池使用的電解液包括水和硫酸，以及由海綿鉛（負極）和氧化鉛（陽極）組成的極板。主要的鉛酸蓄電池電池類型是閥控鉛酸蓄電池（VRLA），也稱為“密封”或“免維護”蓄電池。

閥控鉛酸蓄電池（VRLA）是密封的，但有一個閥門，可以將內部積聚的氣體排放到大氣中。通常不需要直接維護，不需要加水，因為充電過程中釋放的氫氣會在內部與氧氣重新結合形成水。市場上主要有兩種閥控鉛酸蓄電池（VRLA），其區別在于電解質混合物：玻璃微纖維隔板(AGM)電池的電解質保持在高度多孔的微纖維玻璃隔板中；而凝膠電池的電解質凝膠由硫酸和二氧化硅的混合物組成。

UPS電源通常使用AGM類型的密封閥控鉛酸蓄電池（VRLA），因為它具有較低的內阻，較高的比功率和效率，較低的自放電率和較低的采購成本。玻璃微纖維隔板(AGM)電池的充電速度更快，可以提供短時間的大電流。

富液式鉛酸蓄電池的極板浸沒在酸性電解質中。由沒有密封，因此在運行過程中產生的氫氣會直接排放到環境中，其通風系統必須比密封閥控鉛酸蓄電池（VRLA）更強大。在大多數情況下，電池組容納在專用房間中。富液式鉛酸蓄電池必須保持直立操作，并且需要人工加滿水位。

與密封閥控鉛酸蓄電池（VRLA）相比，它們具有更長的使用壽命和更高的可靠性。鉛酸蓄電池電池室必須保持在合理恒定的溫度（20-25°C），以避免縮短使用壽命，甚至造成損壞。

鋰離子電池

在鋰離子電池中，“陰極”通常是一種金屬氧化物，而陽極通常是多孔碳石墨。兩者都浸在由鋰鹽和有機溶劑制成的液體電解質中。

鋰離子電池的種類繁多，可以簡化為六種：鋰鈷氧化物（LCO）、鋰錳氧化物（LMO）、鋰錳鈷氧化物（NMC）、磷酸鐵鋰（LFP）、鎳鈷氧化鋁（NCA）、鋰鈦氧化物（LTO）。在這些電池之間的選擇取決于幾個因素，并且不可能進行比較，因為諸如機械，單元尺寸和活性材料混合等許多方面在性能中起重要作用。

在數據中心環境中，鋰離子電池正成為越來越具有吸引力為替代鉛酸蓄電池的方案，其中電源可用性是為優先考慮的因素，鋰離子電池提供比鉛酸蓄電池解決方案更高的可靠性。不僅每塊單獨的電池本身更安全和穩定，而且每個電池模塊都有一個電子控制器，可以持續檢查電池是否有任何性能變化跡象。

每塊電池的溫度、電流、電壓和充電狀態均在機柜級別進行監控，可以清楚地了解當前電池狀態，并預測未來的運行時間和性能。鋰離子電池可以比鉛酸蓄電池更快地充電，提供比鉛酸蓄電池更多的放電/再充電循環，并提供更高的功率密度和效率，尤其是在高放電率下。這消除了電池的過度使用，同時減少了電池安裝所需的空間。雖然鉛酸蓄電池初始購買價格較低，但鋰離子電池的使用壽命至少是規格相同的鉛酸蓄電池的兩倍，因此降低了整體投資成本。也降低了與電池拆卸和更換相關的人工成本。鋰離子電池產生的廢熱更少，從而降低了冷卻成本，并減少了碳足跡。

鎳鎘電池

鎳鎘電池電極包括氫氧化鎳（正極板）和氫氧化鎘（負極板）。鎳鎘電池具有很長的工作壽命（長達20年），可以應對極端溫度（-20°C至40°C）。它們還具有較高的循環壽命，對深放電有良好的耐受性。其他好處與低內阻有關，它提供高功率密度和快速充電能力。鎳鎘電池可提供較長的存儲時間，并提供高度保護，可以防止不當處理。

然而，鎳鎘電池的成本遠高于傳統的密封閥控鉛酸蓄電池（VRLA）。此外，由于鎳和鎘都是有毒的，電池處理/回收過程成本高昂。鎳鎘電池還需要以加水的方式進行維護，特別是在高循環應用中，或在某些充電方法的高充電率下。

1、工業設備

電源正常時間對電池進行浮充，當工業設備突然斷電時，應急電源啟動工作，當市電回復供電后，UPS電池又恢復浮充狀態，保證必要的后備供電能力。

由于交流市電在供應的過程中可能會出現停電、電壓下陷上涌、持續欠壓過壓以及頻率波動等不確定的*因素，這些因素會對工業設備的持續運行造成影響，甚至對處于運行狀態的設備造成損壞。UPS電源便成了提供一種能夠調節電壓變化、消除各種電氣*、提供高質量電源供應的途徑。

2、通信基站

基站的供電通過市電引入，然后通過整流系統轉換為48V的直流電源，為通信設備供電。當市電中斷時，電池組對基站不間斷供電，保證基站正常運行；市電恢復時，UPS電池停止供電，由市電供電

3、數據中心

數據中心必須保證供電的連續性和供電系統的安全性，在數據中心的信息中心機房一般都會用到UPS不間斷電源作為重要的安全保障。UPS是一種含有儲能裝置，以逆變器為主要組成的穩壓穩頻的不間斷電源，市電供電中斷時，UPS能保證輸出供電的連續性。

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