蓄電池內阻測量及雙極板低阻測量法

測試方法將樣品夾在兩塊均具有氣體進口和出口的不銹鋼夾具之間，使兩側形成氣室，作為試驗滲透池。將滲透按照圖1所示的試驗裝置示意圖安裝在試驗裝置上。室溫下分別在氣室的兩側通入氧氣或氫氣和惰性氣體，使氣室兩側保持一定的壓力差。壓力通過兩側精密壓力表控制。注：壓力差可在0MPa~0.2MPa之間。

透氣率 gas permeability 在試驗條件下，在單位時間內透過單位面積樣品的氣體量，單位為cm3/cm2·min或ml/cm2·min。

主要由相敏檢測單元和低通濾波器構成，為提高測量精度，相敏檢測單元需要高精度運算處理芯片并且具有較高的開關速度和靈敏度。

交流信號發生器，前面分析可知，交流信號頻率設定在1KHz，信號發生器選擇性能較為優良的ICL8038。

測量電路設計為提高測量精度，信號放大器需采用共模抑制比較高的儀器放大器，鎖相放大器是本測量系統的核心部分。

平面度 flatness 雙極板的脊背部分具有的宏觀凹凸高度相對理想平面的偏差。注：雙極板的平面度直接影響雙極板與炭紙之間的接觸電阻，從而影響電池性能。

q——單位時間的氣體滲透量，單位為立方厘米每秒（cm3/s）；

在室溫和一定壓力差下穩定至少2h，將惰性氣體的出口通入氣相色譜儀測量被測氣體的濃度，并記錄色譜圖。

雙極板材料氣體致密性測試，測試儀器及設備包括：氣相色譜儀，參透池。

放電時間限制導致檢測時間長，因此限制了該方法在蓄電池檢測系統中的普遍應用。交流注入法即將低頻交流的恒流小信號注入到電池。

面積利用率 area utilization 雙極板的有效面積比，即雙極板的有效面積（流暢部分的面積）與雙極板總面積的比值。

減小信號失真度，V/I電路采用比較常見的運算放大器拓撲實現，功率放大器選用OPA544T輸出電流能力滿足系統50mA的要求。

體電阻率 bulk resistance 雙極板材料本體的電阻率值，單位是mΩ·cm。

式中：C——雙極板材料單位時間、單位面積的氣體透過率，單位為立方厘米每平方厘米每秒（cm2/cm2·s）；

測試不同壓力差（△P）下的透氣率，繪制△P與透氣率的關系曲線。取3個有效樣品為一組，計算出平均值作為試驗結果。

S——滲透池的有效測試面積，單位為平方厘米（cm2）。

阻力降 resistance drop 氣體流經雙極板的進出口壓力差。

另外與噪聲信號頻率相差較大，容易提取低頻信號，濾波誤差小。選擇較小的信號幅值，以便忽略測量小信號對電池狀態的影響。

調節引腳1和引腳12使用正弦波失真度減小到0.5%，也可小范圍內調節電壓信號幅值。振蕩電容C選擇為3300pF。

數據處理用式（1）計算雙極板材料單位時間、單位面積的氣體透過率：

                                     C=q/S  ————（1）

抗彎強度 flexural strength 在規定條件下，雙極板在彎曲過程中所能承受的罪大彎曲應力，單位為MPa。

容易引入干擾，為提高測量精度，需采用四端子測量方法。信號頻率一般選擇1KHz，主要原因是鎖相放大器此頻率下性能表現較佳。

頻率調節范圍為0.001Hz~300kHz，頻率可調節范圍寬，輸出的正弦波失真度小于1%。而且外圍電路較為簡單。

另外直流放電法受電壓、電流傳感器精度的影響，因此需要精度高、價格貴的傳感器。電池管理系統集成了電壓檢測和電流檢測裝置。

使用時需在電源處并聯去耦電容，使供電回路穩定，兩個跟隨器采用高精度，低溫漂、低偏移運放OP07。

試驗夾具不應引起試樣在夾具處斷裂，施加負荷時，應滿足試樣的縱軸與通過夾具中心線的拉伸方向重合。

性能上能滿足測量系統的要求，實現電路原理如圖2所示，通過調節Rw2和Rw1可以實現頻率的調定，最終調定頻率在1KHz。

雙極板材料抗彎強度測試，測試儀器試驗機任何能滿足本標準試驗要求的試驗機均可。

為保證信號不失真，應選擇合適的耦合電容C參數，V/I變換電路如圖3所示由于運放引入負反饋。

可粗略估算內阻值，但如要獲得較高的測量精度，需要進行脫機大電流放電測量，對電池有一定的損害；

樣品制備樣品形狀為正方形（5cm×5cm），面積為25cm2；樣品形狀和尺寸也可由測試雙方協商決定。樣品數量為5個（保證得到3個有效值），應無褶皺、劃痕和破損。對于不同批次的雙極板材料，應分別抽樣；單一材料隨機抽樣，不同材料分別抽樣。

V/I變換電路，為了實現信號穩定性，在信號發生器信號輸出之后通過一個信號跟隨器，提高信號的輸出穩定性。

為了消除電池直流電壓對本級電路的影響，測量中需要通過大電容實現交流耦合，隔離直流信號，但信號頻率較低。

然后測量電池兩端的響應電壓，利用鎖相放大器進行信號處理，進而可求得電池的內阻值，整個電路系統屬于小信號處理電路。