蓄電池電導(dǎo)測量的介紹

1前言：優(yōu)勢說明--電導(dǎo)儀比電池內(nèi)阻儀在電池組的維護保養(yǎng)工作方面更專業(yè)利用電導(dǎo)原理做蓄電池維護的介紹21、前言

閥控式鉛酸蓄電池組是直流供電系統(tǒng)的最后的保障，其工作狀態(tài)是否良好起著相當(dāng)大的安全保障作用，但對其進行日常維護工作的工作量是相當(dāng)巨大的，往往需要投入大量的人力物力，使維護人員疲與應(yīng)付。有關(guān)規(guī)定說明：對閥控式鉛酸蓄電池組，投產(chǎn)使用前應(yīng)對其做一次容量試驗，以后六年內(nèi)每三年做一次，超過六年，每年做一次。另外還規(guī)定每年應(yīng)對其做一次核對性容量試驗。管理人員希望通過大量人力物力的投入，能保證蓄電池處于一個良好的工作狀態(tài)之中。31、前言

但是隨著通信事業(yè)的飛速發(fā)展，越來越多的通信局（站）不斷地投入使用，這種維護體制規(guī)定，維護人員已經(jīng)無法保障能夠嚴格地?zé)o條件執(zhí)行。因此，今年來發(fā)展起來的利用內(nèi)阻或電導(dǎo)測試儀在一定程度上給維護人員提供了一個便利的維護手段。42、電導(dǎo)測量的原理

一個鉛酸蓄電池的物理化學(xué)特性可以用一個簡單的等效電路近似地表示：Rs為串聯(lián)電阻；Rp是充電轉(zhuǎn)移電阻；CDL電池極板表面面積相關(guān)的電容；W為warburg阻抗Is串聯(lián)電感52、電導(dǎo)測量的原理

Rs為串聯(lián)電阻；代表是電池內(nèi)部所有部件的電阻的總和，包括極柱、匯流條、電池板柵、以及電解液離子的電阻值。一般這個值很小，當(dāng)電池被深度放電，或因板柵腐蝕等原因接近壽命終點時，這個值會升高。62、電導(dǎo)測量的原理

Rp是充電轉(zhuǎn)移電阻；充電轉(zhuǎn)移電阻也就是極化電阻，這個參數(shù)與在電化學(xué)反應(yīng)當(dāng)中，電子在活性物質(zhì)之間轉(zhuǎn)移的阻力有關(guān)。它與電池被充電和放電的能力相關(guān)。

這個數(shù)值正常情況下也非常小，當(dāng)電池隨著活性物質(zhì)不斷減小、電池老化時，這個并聯(lián)電阻的值也會升高。72、電導(dǎo)測量的原理

CDL

電池極板表面面積相關(guān)的電容；這個值不是指的電池本身的電容量，它是在充電極板和方向充電的電解液離子的界面形成的非常薄的層面的電容。根據(jù)電池的設(shè)計情況，其數(shù)值相對非常的大，達幾個法拉。隨著電池極板不斷的硫化、電池老化，這個參數(shù)值會降低。82、電導(dǎo)測量的原理

W為warburg阻抗。這個一個非常復(fù)雜的參數(shù)，它反映的是在充放電過程中離子穿過電池極板的小孔擴散的情況。在電池的整個壽命之中，該值也是隨著電池的充電狀況而變化。92、電導(dǎo)測量的原理

Is串聯(lián)電感與電池極板、連接條和電池板柵的感應(yīng)屬性相關(guān)。該指標不反映電池的健康狀態(tài)，因此它的值也不會反映在電導(dǎo)測試結(jié)果之中。102、電導(dǎo)測量的原理

通過施加一個交流電信號然后測量其反饋信號，就得到一個能反映這個等效電路的阻抗的值。要最大程度地獲取上述電路中各個參數(shù)的信息，所施加的交流電信號的頻率非常關(guān)鍵。如果電信號頻率過高，就無法獲得有關(guān)RP或W的信息；相應(yīng)的，如果電信號的頻率過低，CP的值就會為0。電導(dǎo)測試儀是在對蓄電池施加一個合適頻率的交流電信號，測量其瞬時的反饋信號，然后計算該電池的交流電導(dǎo)值。電導(dǎo)值以歐姆倒數(shù)（Ω-1）或西門子為單位，當(dāng)電池老化、放電或出現(xiàn)故障的時候，這個值會降低。測量出來的電導(dǎo)值與參考電導(dǎo)值之間的比較，超過一個的偏差范圍來定性判斷蓄電池是否良好的一種方法。113、各種關(guān)鍵的因素對蓄電池的電導(dǎo)值的影響

1）浮充時間對蓄電池的電導(dǎo)值的影響對新建剛投入使用蓄電池組開始每天測量各浮充單體的電導(dǎo)值，維持9個月的時間。通過記錄的數(shù)據(jù)發(fā)現(xiàn)，新投入的蓄電池開始電導(dǎo)值比整個周期都高。隨著浮充日子的推移，大約使用一個月之后，這個數(shù)值下降了約5%。浮充60天后，電導(dǎo)值基本趨向相對的穩(wěn)定，之后幾十天里，變化微小。123、各種關(guān)鍵的因素對蓄電池的電導(dǎo)值的影響

2）環(huán)境溫度對蓄電池的電導(dǎo)值的影響根據(jù)一些實驗室的文獻數(shù)據(jù)表明，電導(dǎo)值會隨著溫度的變化而變化，一般來說，在0到40℃之間，電導(dǎo)值的變化情況為0.5%/℃，然而，在0℃以下的時候，電導(dǎo)值隨溫度的下降會更加顯著。從理論上解釋，這是由于當(dāng)溫度升高的時候，電解液中離子的電阻系數(shù)以及充電轉(zhuǎn)移電阻都會降低，反之則升高。133、各種關(guān)鍵的因素對蓄電池的電導(dǎo)值的影響

3）處于浮充狀態(tài)與開口狀態(tài)對蓄電池的電導(dǎo)值的影響同一個電池的在線和離線電導(dǎo)測試結(jié)果具有非常好的一致性，從數(shù)據(jù)形成的圖形可以看出，基本上處于開口狀態(tài)的蓄電池的電導(dǎo)值，稍稍大于處于浮充狀態(tài)時的數(shù)值，變化僅在1.5％之內(nèi)。同樣對UPS使用蓄電池進行了同樣的測試，數(shù)據(jù)表明非常不理想，數(shù)值相差比較大。我們分析估計是UPS直流輸出的AC波紋的存在，使電導(dǎo)測試結(jié)果的準確性受到影響。現(xiàn)在市面上出現(xiàn)了可以在UPS浮充狀態(tài)下準確測量電導(dǎo)值的升級版本的電導(dǎo)測試儀。143、各種關(guān)鍵的因素對蓄電池的電導(dǎo)值的影響

4）放電狀態(tài)對蓄電池的電導(dǎo)值的影響（1）大電流放電的時候，4C（15分鐘放電率）在放電初期，電導(dǎo)值呈現(xiàn)上升的趨勢，大于原來的數(shù)值10％左右；當(dāng)放出額定容量的80％左右的時候，開始相對穩(wěn)定下來，與原來測量的數(shù)值基本相等；當(dāng)放出40％以后，電池的電導(dǎo)值開始逐步明顯下降，直至放電結(jié)束，電導(dǎo)值下降約為原來的80％。剛停止放電，電導(dǎo)值立刻恢復(fù)到穩(wěn)定狀態(tài)時的數(shù)值。分析：在放電初期，電導(dǎo)值呈現(xiàn)上升的趨勢，這是因為大電流導(dǎo)致電池溫度上升，電導(dǎo)值也上升。放電結(jié)束后，電導(dǎo)值立刻恢復(fù)到原來的水平；這個現(xiàn)象是因為在4C的放電模式中，電解液沒有完全消耗，當(dāng)放電測試過后電池開始恢復(fù)時，離子的導(dǎo)電性也開始恢復(fù)到更高的水平。153、各種關(guān)鍵的因素對蓄電池的電導(dǎo)值的影響

4）放電狀態(tài)對蓄電池的電導(dǎo)值的影響（1）大電流放電的時候，4C（15分鐘放電率）分析：在放電初期，電導(dǎo)值呈現(xiàn)上升的趨勢，這是因為大電流導(dǎo)致電池溫度上升，電導(dǎo)值也上升。當(dāng)放出40％容量后，電導(dǎo)值開始了明顯的變化，這個狀態(tài)與多個實驗文獻中的結(jié)論相吻合。放電結(jié)束后，電導(dǎo)值立刻恢復(fù)到原來的水平，這個現(xiàn)象是因為在4C的放電模式中，電解液沒有完全消耗，當(dāng)放電測試過后電池開始恢復(fù)時，離子的導(dǎo)電性也開始恢復(fù)到更高的水平，呈現(xiàn)出電導(dǎo)值回升的一個現(xiàn)象。163、各種關(guān)鍵的因素對蓄電池的電導(dǎo)值的影響

4）放電狀態(tài)對蓄電池的電導(dǎo)值的影響（2）10小時放電率的實驗在放電過程中，電導(dǎo)值一直下降，在放出約45％容量之前緩慢下降，超過50％后，開始明顯下降。直到放電結(jié)束時，電導(dǎo)值在數(shù)值上為約原來的40%。與4C的放電率相比，在放電過后電導(dǎo)值不會恢復(fù)，這是因為在緩慢的放電過程中，酸已經(jīng)充分發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，因而離子的導(dǎo)電性能變得很低，而呈現(xiàn)出較低的不變化的電導(dǎo)值。173、各種關(guān)鍵的因素對蓄電池的電導(dǎo)值的影響

4）放電狀態(tài)對蓄電池的電導(dǎo)值的影響實驗數(shù)據(jù)表明，處于不同的放電率狀態(tài)下的蓄電池，對電導(dǎo)值下降的趨勢影響不大，均在放出約40％左右容量前，電導(dǎo)值僅僅是緩慢趨向變小，超過45％容量以后，均呈現(xiàn)出明顯的下降的趨勢。大電流放電，到達終止的時候，電導(dǎo)值會恢復(fù)到原相對穩(wěn)定的數(shù)值，小電流放電，電導(dǎo)值保持一個低電導(dǎo)值的狀態(tài)不變化。浮充狀態(tài)測量的電導(dǎo)值與小電流放電初期（40％之內(nèi)）比較接近，變化僅在5％左右。因此在浮充狀態(tài)下測量和小電流放電初期測量的電導(dǎo)值可以近似相等。與某些代理商說明在這兩種情況下測量的數(shù)值均可作為參考使用的提法大致相符。183、各種關(guān)鍵的因素對蓄電池的電導(dǎo)值的影響

5）不同的人測量對蓄電池的電導(dǎo)值的影響分三組人員對大量的蓄電池組（2、4、6、12V）同時進行三次測量，分別記錄，取其較優(yōu)值。分培訓(xùn)測量方法和未培訓(xùn)的時候，同樣的分組方式進行比較。未培訓(xùn)時：測試結(jié)果一致性合格率為：85％；培訓(xùn)后：測試結(jié)果一致性合格率為：96％以上；注：小于±3％誤差率為合格；大于±3％誤差率為不合格。表明：如果測試人員測試方法得當(dāng)，注意力集中，測試數(shù)值的一致性相當(dāng)高。193、各種關(guān)鍵的因素對蓄電池的電導(dǎo)值的影響

5）不同的測量儀表對蓄電池的電導(dǎo)值的影響使用不同的電導(dǎo)測試儀和交流內(nèi)阻測試儀對相同蓄電池組進行測量三次，取較優(yōu)值。數(shù)據(jù)表明雖然測得的同一電池電導(dǎo)（折算后）值有差異，但是相互之間各單體之間的電導(dǎo)值的差異性基本是保持一致的。204、各種文獻對蓄電池電導(dǎo)測試法的論點

1）1998年，英國電信在該年度的國際通訊電源會議（Intelec)上發(fā)表了題為“Impedance/ConductanceMeasurementsasanAidtoDeterminingReplacementStrategy”（“幫助確定電池更換決策的內(nèi)阻/電導(dǎo)測試法”）的論文講述了英國電信近10年來對歐姆測試的研究成果，在論文的結(jié)論中，英國電信指出“電導(dǎo)/內(nèi)阻的監(jiān)測值和電池溫度/使用時間/壽命因素，能夠有效預(yù)測電池更換的時間”。214、各種文獻對蓄電池電導(dǎo)測試法的論點

2）2001年，法國電信在當(dāng)年的國際通訊電源會議（Intelec)上發(fā)表題為“MeasurementofImpedanceandConductance:MythandRealityTestedintheField”（“內(nèi)阻/電導(dǎo)測試：神話與現(xiàn)實”）的論文。

為了確切了解內(nèi)阻/電導(dǎo)測試法對于判定電池老化情況的有效性，兩年來，法國電信在各個現(xiàn)場分別使用了幾種國際上主要的蓄電池測試設(shè)備，通過對這些設(shè)備測試數(shù)據(jù)結(jié)果的分析和研究，結(jié)果證明：

在操作簡便、價格經(jīng)濟的測試方法中，電導(dǎo)測試法是蓄電池在線測試的最可靠的測試方法。224、各種文獻對蓄電池電導(dǎo)測試法的論點

3）2004年”通信電源技術(shù)”1-5期有作者的論點是：

通過測定蓄電池的電導(dǎo)值來估計蓄電池容量的大小，進而判斷電池的健康狀況是完全可行的。并且說電池的電導(dǎo)測試會使電池使用維護工作取得突破性進展。

234、各種文獻對蓄電池電導(dǎo)測試法的論點

4）2005年”通信電源技術(shù)”6期有作者的論點是：合理評價電池電導(dǎo)測試的作用

(1)不能根據(jù)蓄電池的電導(dǎo)值去推斷它的放電容量和使用壽命。

(2)有助于發(fā)現(xiàn)失效電池可以看出,在336只1000Ah電池中,根據(jù)電導(dǎo)測試結(jié)果判定為失效的電池數(shù)為296只,比真正失效電池數(shù)(265個)多11.7%,即誤判率為11.7%。244、各種文獻對蓄電池電導(dǎo)測試法的論點

4）2005年”通信電源技術(shù)”6期有作者的論點是：合理評價電池電導(dǎo)測試的作用

(3)檢查電池是否失水由于VRLA采用貧液式設(shè)計，電池的放電容量對電解液量非常敏感。電池一旦失水，放電容量就會下降，內(nèi)阻就會加大。因而若發(fā)現(xiàn)電池電導(dǎo)迅速下降，就有可能是電池失水的信號。

(4)電導(dǎo)測試儀是有用的電池電導(dǎo)測試儀本身是無可非議的。不能用它來預(yù)測密封鉛蓄電池的容量或壽命，這不是儀器之過，這是由密封鉛蓄電池本身決定了的。254、各種文獻對蓄電池電導(dǎo)測試法的論點

經(jīng)過桂長青、徐曼珍老師等國內(nèi)通信電源行業(yè)泰斗專家和日本湯淺公司提供的產(chǎn)品說明書對閥控式密封鉛蓄電池交流阻抗測試的實驗室數(shù)據(jù)和大量的實際測量數(shù)據(jù)表明：容量高于80％的蓄電池，在電池剩余容量高于40%～50％的區(qū)間內(nèi)，電池的電導(dǎo)變化相對非常小，幾乎不受放電電流的影響；當(dāng)剩余容量小于40%～50％時，電池電導(dǎo)卻明顯減小，并且放電電流越小，電池電導(dǎo)減小越快。264、各種文獻對蓄電池電導(dǎo)測試法的論點

早在30年以前，就有人對開口式的鉛蓄電池交流阻抗參數(shù)跟電池荷電態(tài)之間的關(guān)系進行了研究，結(jié)果表明電池荷電態(tài)在50%以上時，它們幾乎是不變的，只是荷電態(tài)在50%以下時才迅速增加。由此可見，越來越多的作者的工作都表明,不論是開口式或全密封鉛蓄電池、不論是用交流阻抗法或電導(dǎo)儀測試法、不論測量用的交流信號的頻率或幅度如何，雖然測得的同一型號鉛蓄電池內(nèi)阻值有差異，但它們都有一個共同點：鉛蓄電池的荷電態(tài)在50%以上時，其內(nèi)阻或電導(dǎo)幾乎沒有變化，只是在低于40%時，其內(nèi)阻值才迅速上升。

因此不能根據(jù)蓄電池的電導(dǎo)值去推斷它的放電容量和使用壽命。274、各種文獻對蓄電池電導(dǎo)測試法的論點

EvaluationoftheRelationshipBetweenConductanceandCapacityMeasurementsofVRLABatteriesinBrazil“巴西VRLA電池的電導(dǎo)與容量之間的關(guān)系”文中對蓄電池進行了老化試驗，觀察蓄電池電導(dǎo)與剩余容量的關(guān)系

284、各種文獻對蓄電池電導(dǎo)測試法的論點

這個試驗是在3只VRLA300Ah的AGM電池上進行的，在試驗中，充放電過程是加速的，每一只電池接受23小時的充電，然后按照C1進行放電（一直到最后一只電池的終止電壓達到1.75V）。在每次循環(huán)中，在放電前測試每一只電池的電導(dǎo)值，試驗一直持續(xù)到其中的兩個電池達到標稱容量的50％以下?？偣渤浞烹娧h(huán)的次數(shù)為145次，這三只電池是串聯(lián)連接，每只電池又與相同型號和容量的電池并聯(lián)連接，圖1顯示出了連接的具體情況。這種連接方式是用來保持三只電池能夠繼續(xù)放電，直至所有電池都達到1.75V（每只電池），換句話說，當(dāng)每只電池都達到1.75V的時候，另一只并聯(lián)的同樣的電池允許放電能夠繼續(xù)。294、各種文獻對蓄電池電導(dǎo)測試法的論點

電池電導(dǎo)測試值與循環(huán)次數(shù)的對應(yīng)情況。觀察圖我們能夠注意到3只電池的電導(dǎo)值的變化基本一致，直到105次循環(huán)時，所有的電池老化的軌跡基本相同，從第106次循環(huán)開始，3好電池的電導(dǎo)值下降比另外2個電池更快，3號電池明顯加快的老化速度表明除了在加速壽命試驗中的正常老化之外，可能還存在內(nèi)部原件的退化問題。

304、各種文獻對蓄電池電導(dǎo)測試法的論點

電池的容量與循環(huán)次數(shù)的對應(yīng)關(guān)系。容量下降曲線與電導(dǎo)下降曲線是一致的。容量的急劇下降從第100個循環(huán)后開始，與電導(dǎo)x循環(huán)次數(shù)相比，容量是在電導(dǎo)值下降到參考值的80％以下時開始的。這些電池的標稱容量為300Ah，然而這些電池在第一個循環(huán)測試中顯示出來的真實容量是405.5Ah,。314、各種文獻對蓄電池電導(dǎo)測試法的論點

電導(dǎo)值與電池容量之間的關(guān)系。當(dāng)電池的電導(dǎo)值在電導(dǎo)參考值的80％以上時，電池是比較穩(wěn)定的，當(dāng)電導(dǎo)值下降到參考值的80％以下時，電池的容量開始下降。當(dāng)電導(dǎo)值下降的參考值的64%以下時，電池的真實容量接近或低于80％。根據(jù)這3個電池的測試數(shù)據(jù)，我們能夠建立起一個電導(dǎo)值與電池容量的關(guān)系曲線圖

324、各種文獻對蓄電池電導(dǎo)測試法的論點

電導(dǎo)值與電池容量的關(guān)系曲線圖。圖的趨勢曲線，我們能夠得到電導(dǎo)％與電池真實容量之間的關(guān)系，這個關(guān)系的關(guān)連性為90.32％，圖中顯示當(dāng)電池的電導(dǎo)值下降低于其參考值的64％時，電池的容量下降到其初始真實容量的80％以下。

334、各種文獻對蓄電池電導(dǎo)測試法的論點

結(jié)論電池容量和電導(dǎo)之間的關(guān)系不是嚴格的直線比例關(guān)系；當(dāng)電導(dǎo)值下降到電導(dǎo)參考值的64％時，電池已經(jīng)不健康，應(yīng)該更換；345、對電導(dǎo)值測試的容差性的驗證

A品牌700多只同一批次新蓄電池的電導(dǎo)值的容差性355、對電導(dǎo)值測試的容差性的驗證

B品牌近600多只同一批次新蓄電池的電導(dǎo)值的容差性365、對電導(dǎo)值測試的容差性的驗證

C品牌近350多只同一批次蓄電池的電導(dǎo)值的容差性375、對電導(dǎo)值測試的容差性的驗證

從上幾個圖可以看出：

1）同一批次的幾百個新鉛酸蓄電池的電導(dǎo)值的容差性是一個理想狀態(tài)，基本在一定比較窄的范圍內(nèi)波動。

2）不同品牌同一容量的蓄電池的電導(dǎo)值的范圍是不相同的。386、蓄電池的電導(dǎo)與容量的關(guān)系

某A品牌多組的蓄電池的電導(dǎo)值與容量之間的關(guān)系分析圖：先測量浮充狀態(tài)下的蓄電池的電導(dǎo)值，然后按照容量測試要求對蓄電池組進行方式試驗，得出容量值進行分析之間的關(guān)系趨勢。396、蓄電池的電導(dǎo)與容量的關(guān)系

某A品牌多組的蓄電池的電導(dǎo)值與容量之間的關(guān)系分析圖：

從圖中可以觀察到，在組電池的電導(dǎo)值容量大于80％標準容量的區(qū)間的分布情況上，劃一個基準值2240S，作為縱座標，可以看出：電導(dǎo)值>2240s:

電池容量>80%

電導(dǎo)值<2240s:

電池容量<80%對該品牌電池來說，94％的電池組符合以上規(guī)律。

406、蓄電池的電導(dǎo)與容量的關(guān)系

416、蓄電池的電導(dǎo)與容量的關(guān)系

某B品牌多組的蓄電池的電導(dǎo)值與容量之間的關(guān)系分析圖：先測量浮充狀態(tài)下的蓄電池的電導(dǎo)值，然后按照容量測試要求對蓄電池組進行方式試驗，得出容量值進行分析之間的關(guān)系趨勢。426、蓄電池的電導(dǎo)與容量的關(guān)系

某B品牌多組的蓄電池的電導(dǎo)值與容量之間的關(guān)系分析圖：

從圖中可以觀察到，在多個單體電池的電導(dǎo)值容量大于80％標準容量的區(qū)間的分布情況上，劃一個基準值2240S，作為縱座標，可以看出：電導(dǎo)值>3650s:

電池容量>75%

電導(dǎo)值<3650s:

電池容量<75%

對該品牌電池來說，87.5％的電池組符合以上規(guī)律。436、蓄電池的電導(dǎo)與容量的關(guān)系

446、蓄電池的電導(dǎo)與容量的關(guān)系

對1組UPS電池進行了全容量放電試驗：電導(dǎo)參考值: 3400s電導(dǎo)最低#19 2871s 84％;電導(dǎo)最高#2 3365s99％平均電導(dǎo): 3073s 95%電池容量:117％（1小時放電率）最先抵達終止電壓：＃19456、蓄電池的電導(dǎo)與容量的關(guān)系

從測試結(jié)果分析可以得到以下的初步結(jié)論：1.

廠家新電池的離線測試電導(dǎo)一致性范圍在±10%以內(nèi)2.

同組電池單體偏離其他單體的電導(dǎo)40%以上，排除連接條的問題，該電池可能存在故障；3.

從單一的測量的數(shù)據(jù)上看，電導(dǎo)值在參考值的80%以上，電池容量基本處于75%-80%以上的水平；電導(dǎo)值如果在80%以下，電池容量很可能小于80％。467、電導(dǎo)測試維護的方法

通過對電池在整個壽命中的周期性測試，觀察電導(dǎo)值的變化，從而判定電池的健康狀況。對電池進行電導(dǎo)測試對電池進行剩余容量的估算尚未成熟。477、電導(dǎo)測試維護的方法

如何獲取電導(dǎo)參考值：對于新安裝的電池：最理想的方法：新安裝的電池組，待浮充90-180天時，取其每個電池的電導(dǎo)值的平均值，并記錄下來做為該品牌該型號電池的電導(dǎo)參考值；如果電池組已經(jīng)使用了一段時間，但您最新的放電測試結(jié)果表明，該組電池的容量能達到100％，您仍然可以測試這組電池，并將整組電池的平均值作為該組電池的初始參考值；487、電導(dǎo)測試維護的方法

如何獲取電導(dǎo)參考值：對于已經(jīng)使用一段時間的電池：如果電池組的使用時間小于1年，可直接測試電池，并取平均值作為該組電池的電導(dǎo)參考值（注意：一組新電池的電導(dǎo)測試值讀數(shù)應(yīng)在1