第9章 电化学测量在化学电源中的应用.ppt

9.1 化学电源的电性能测量 9.1.1 电动势与开路电压的测量 9.1.2 电池内阻的测量 1 短路电流法 短路电流法是采用一个零电阻直流电表，直接测量电池的短路电流。 R内=U开/I R内=U开/I－电流表内阻 9.1.2 电池内阻的测量 2 直流放电法 用测试设备对电池进行瞬间大电流放电，让电池在短时间内强制通过一个很大的恒定直流电流（一般为几十到上百安培），测量电池两端的瞬间电压降。R内=（U开－U闭）/I＝ΔU/I 9.1.2 电池内阻的测量 3 方波电流法 由于欧姆内阻电压降的建立和衰退要比极化内阻快得多，因此可采用暂态测量法区分出欧姆内阻电压降。 RΩ=ΔVR/ΔI 9.1.2 电池内阻的测量 4 交流电桥法 9.1.2 电池内阻的测量 5 四线交流法 对电池两端施加一个低频交流电流信号1～5秒，然后对其电压和电流进行采样，测出蓄电池两端的低频交流电压Ｖｏ、流过的低频交流电流Ｉｓ以及两者的相位差α，根据公式 Ｚ=Ｖｏ/Ｉｓ， Ｒ=Ｚcosα 9.1.2 电池内阻的测量 6 交流阻抗法 9.1.3 电池隔膜内阻的测量 1 直流法 9.1.3 电池隔膜内阻的测量 2 方波电流法 9.1.4 电池的充电性能测试 1 循环应用模式 此模式下，电池需经历一系列深度放电及最大容量充满电的过程，如用作动力电源或用在电子设备中。 可分为恒流充电和恒压充电两种。 充电性能测试的主要参数有充电接受能力（充电效率）和充电最高电压等。充电效率是指电池在充电时用于活性物质转化的电能与充电时所消耗的总电能之比，以百分数表示。 在充电过程中电池所达到的最高电压即为充电最高电压，它往往标志了整个充电过程的电压。 9.1.4 电池的充电性能测试 2 备用电源模式 二次电池用做备用电源时，用户线路接在主干电网和电池供电变换器和变压器系统上。当主干网发生故障时，电池供电变换器和变压器系统通过一个继电器提供电力。在电池的整个使用寿命期间，电池只有在应急时才被使用。 电池的充电只是满足补偿电池自放电要求，以保持电池处于满充状态。 充电采用涓流充电方法，即以很小的电流持续充电，充电电流的大小以补偿自放电而不引起电池产生气体为宜。 9.1.4 电池的充电性能测试 3 连续浮充或缓冲模式 此模式下，负载线路同样是与电池和发电机并联，发电机可以是汽车发动机的交流或直流发电机、风力发电系统、太阳能电池等。 若负载要求较小，或发电机本身正在提供较高功率的动力，那么发电机电压就升高并给电池充电。若负载要求很高或发电机提供的电力下降，则电池也提供电力以满足负载要求。电池则必须避免发电机电压突增带来的严重过充问题，所以需要用电压控制装置，此外还需要装有适当的二极管以防止电池通过发电机放电。 采用此模式时，选择正确的电池容量及适当的电池倍率特性非常重要。 9.1.5 电池的放电性能测试 1 恒电流放电法 9.1.5 电池的放电性能测试 2 恒电阻放电法 恒阻放电中所采用的负荷电阻一般为标准电阻，且其阻值应包括放电时外电路所有部分的电阻。 （1）连续放电。将电池连接好外电路，负荷电阻l0Ω(1Ω)，每30min(2min)测量电压一次，直至电压第一次低于规定的终止电压0.90V(0.75V)时为止。 （2）间歇放电。将电池连接好外电路，负荷电阻为3.9Ω，每天放电1h，每周放电6天，每次放电开始时测量电压一次，放电结束时再测量电压一次，直至电压第一次低于规定的终止电压1.0V时为止。 9.1.6 电池容量和能量测定 电池的实际容量可以通过测量放电曲线来得到（常用恒流放电法），根据放电的时间与电流的大小就可以计算电池的容量，即将整个放电过程中电流—时间曲线积分（如恒流放电时电流乘时间就是放电容量）。 通过电池的容量、质量、体积就可以计算比容量。 9.1.6 电池容量和能量测定 电极的实际容量可以通过测量单电极放电曲线来得到。 值得注意的是：一个电池容量是由其中某个电极的容量来决定，而不是正、负极容量之和。 电池的实际容量等于容量较小的那个电极的实际容量。 9.1.6 电池容量和能量测定 9.1.6 电池容量和能量测定 9.1.6 电池容量和能量测定 电池的理论能量是指可逆电池在恒温恒压下所做的最大非体积功，即电功，数值上等于理论容量与电动势的乘积。 实际能量是电池放电过程中实际能输出的能量。 实际能量等于实际放电容量与平均工作电压的乘积，如恒流放电时为电压—时间曲线所围面积乘电流。 平均工作电压也可由放电曲线的中点电压代替。中点电压即放电时间为总放电时间的一半时所对应的工作电压。 通