電池內阻及其測量方法

不同類型的電池內阻不同。相同類型的電池，由於內部化學特性的不一致，內阻也不一樣。電池的內阻很小，我們一般用毫歐的單位來定義它。內阻是衡量電池性能的一個重要技術指標。正常情況下，內阻小的電池的大電流放電能力強，內阻大的電池放電能力弱。

在放電電路的原理圖上來說，我們可以把電池和內阻拆開考慮，分為一個完全沒有內阻的電源串接上一個阻值很小的電阻。此時如果外接的負載輕，那麼分配在這個小電阻上的電壓就小，反之如果外接很重的負載，那麼分配在這個小電阻上的電壓就比較大，就會有一部分功率被消耗在這個內阻上（可能轉化為發熱，或者是一些複雜的逆向電化學反應）。一個可充電電池出廠時的內阻是比較小的，但經過長期使用後，由於電池內部電解液的枯竭，以及電池內部化學物質活性的降低，這個內阻會逐漸增加，直到內阻大到電池內部的電量無法正常釋放出來，此時電池也就「壽終正寢」了。絕大部分老化的電池都是因為內阻過大的原因而造成無使用價值，只好報廢。因此我們更應該注重的是電池放出的容量而不是充入的容量。

一、內阻不是一個固定的數值

麻煩的一點是，電池處於不同的電量狀態時，它的內阻值不一樣；電池處於不同的使用壽命狀態下，它的內阻值也不同。從技術的角度出發，我們一般把電池的電阻分為兩種狀態考慮：充電態內阻和放電態內阻。

1.充電態內阻指電池完全充滿電時的所測量到的電池內阻。

2.放電態內阻指電池充分放電後（放電到標準的截止電壓時）所測量到的電池內阻。

一般情況下放電態的內阻是不穩定的，測量的結果也比正常值高出許多，而充電態內阻相對比較穩定，測量這個數值具有實際的比較意義。因此在電池的測量過程中，我們都以充電態內阻做為測量的標準。

二、內阻無法用一般的方法進行精確測量

或許大家會說，高中物理課上有教用簡單公式+電阻箱計算電池內阻的方法……但物理課本上教的用電阻箱推算的算法精度太低，只能用於理論的教學，在實際應用上根本無法採用。電池的內阻很小，我們一般用微歐或者毫歐的單位來定義它。在一般的測量場合，我們要求電池的內阻測量精度誤差必須控制在正負5％以內。這麼小的阻值和這麼精確的要求必須用專用儀器來進行測量。

三、目前行業中應用的電池內阻測量方法

行業應用中，電池內阻的精確測量是通過專用設備來進行的。下面我來說說行業中應用的電池內阻測量方法。目前行業中應用的電池內阻測量方法主要有以下兩種：

1.直流放電內阻測量法

根據物理公式Ｒ=Ｕ/Ｉ，測試設備讓電池在短時間內（一般為2～3秒）強制通過一個很大的恆定直流電流（目前一般使用40A～80A的大電流），測量此時電池兩端的電壓，並按公式計算出當前的電池內阻。

這種測量方法的精確度較高，控制得當的話，測量精度誤差可以控制在0.1％以內。

但此法有明顯的不足之處：

（1）只能測量大容量電池或者蓄電池，小容量電池無法在2～3秒鐘內負荷40A～80A的大電流；

（2）當電池通過大電流時，電池內部的電極會發生極化現象，產生極化內阻。故測量時間必須很短，否則測出的內阻值誤差很大；

（3）大電流通過電池對電池內部的電極有一定損傷。

2.交流壓降內阻測量法

因為電池實際上等效於一個有源電阻，因此我們給電池施加一個固定頻率和固定電流（目前一般使用1kHz頻率、50mA小電流），然後對其電壓進行採樣，經過整流、濾波等一系列處理後通過運放電路計算出該電池的內阻值。交流壓降內阻測量法的電池測量時間極短，一般在100毫秒左右。

這種測量方法的精確度也不錯，測量精度誤差一般在1％～2％之間。

此法的優缺點：

（1）使用交流壓降內阻測量法可以測量幾乎所有的電池，包括小容量電池。筆記本電池電芯的內阻測量一般都用這種辦法。

（2）交流壓降測量法的測量精度很可能會受到紋波電流的影響，同時還有諧波電流幹擾的可能。這對測量儀器電路中的抗幹擾能力是一個考驗。

（3）用此法測量，對電池本身不會有太大的損害。

（4）交流壓降測量法的測量精度不如直流放電內阻測量法。

3.測試儀器的元件誤差及測試用的電池連接線問題

無論是上述哪一種方法，都存在一些很容易被我們忽視的問題，那就是測試儀器本身的元件誤差和用於連接電池的測試線纜問題。因為要測量的電池的內阻很小，線路的電阻就要考慮進去了。一條短短的從儀器到電池的連接線本身也存在電阻（大約也是微歐級），還有電池與連接線的接觸面也存在接觸電阻，這些因素必須都在儀器的內部事先做好誤差調節。

所以，正規的電池內阻測試儀一般都配有專用的連接線和電池固定架子。

四、總結

很多老化的電池其實內部電量還是很多，只是內阻過大放不出電來，實在可惜。但電池的內阻一旦增加後，要想人為降低這個內阻值是難上加難。因此對於已經老化的電池，我們即使想出很多辦法來「激活」它，比如大電流衝擊，小電流浮充，放冰箱等，但大多無濟於事，回天乏術。在了解了上述知識之後，我們基本可以知道，挑選電池要儘可能地挑選內阻較小的電池。另外很重要的一點，電池久置不用，其內阻也會不斷增加。建議大家還是要經常使用電池來保持電池內部化學物質的活性。