目前，閥控式鉛酸蓄電池在電力操作電源廣泛使用，由于閥控式鉛酸蓄電池結構的特殊性，在運行中可靠地檢測蓄電池的性能，并有針對性地對蓄電池進行維護變得困難但又很迫切。從電力系統運行的高可靠性要求，各類蓄電池監測系統也在廣泛使用。但不同的測試模式對蓄電池的性能狀況反映也不一樣，多年的研究和運用表明，內阻檢測是目前最為可靠的測試方式之一，而蓄電池的不同失效模式對內阻的反映情況也不一樣，了解蓄電池的內阻和各種失效模式的關系，有利于更好地對蓄電池進行檢測和維護。合理地選擇及使用目前直流電源系統中的蓄電池和電池監測模塊，對延長蓄電池的使用壽命有很大的作用，為獲得最大的安全效益和經濟效益有著很重要的意義。

　　2　常見的蓄電池失效模式

　　對于閥控式鉛酸電池，通常的性能變壞機制有：電池失水、正極板群的腐蝕、活性性質的脫落、深放電引起的鈍化和深度放電后的恢復等等，以下是幾種性能變壞的情況：

　　1、電池失水

　　鉛酸蓄電池失水會導致電解液比重增高、導致電池正極柵板的腐蝕，使電池的活性物質減少，從而使電池的容量降低而失效。

　　閥控式鉛酸蓄電池充電后期，正極釋放的氧氣與負極接觸，發生反應，重新生成水，即

　　O2 + 2Pb→2PbO

　　PbO + H2SO4→H2O +PbSO4

　　使負極由于氧氣的作用處于欠充電狀態，因而不產生氫氣。這種正極的氧氣被負極鉛吸收，再進一步化合成水的過程，即所謂陰極吸收。

　　在上述陰極吸收過程中，由于產生的水在密封情況下不能溢出，因此閥控式密封鉛酸蓄電池可免除補加水維護，這也是閥控式密封鉛酸蓄電池稱為免維電池的由來。電池在存放期間內應無氣體逸出；充電電壓在2.35V／單體（25℃）以下應無氣體逸出；放電期間內應無氣體逸出。但當充電電壓超過2.35V／單體時就有可能使氣體逸出。因為此時電池體內短時間產生了大量氣體來不及被負極吸收，壓力超過某個值時，便開始通過單向排氣閥排氣，排出的氣體雖然經過濾酸墊濾掉了酸霧，但必竟使電池損失了氣體，也等于失水，所以閥控式密封鉛酸蓄電池對充電電壓的要求是非常嚴格的，絕對不能過充電。

　　2、負極板硫酸化

　　電池負極柵板的主要活性物質是海棉狀鉛，電池充電時負極柵板發生如下化學反應

　　PbSO4 + 2e　 =　Pb + SO4-

　　正極上發生氧化反應：

　　PbSO4 + 2H2O　= PbO2 + 4H+ + SO4- + 2e

　　放電過程發生的化學反應是這一反應的逆反應，當閥控式密封鉛酸蓄電池的荷電不足時，在電池的正負極柵板上就有PbSO4 存在，PbSO4 長期存在會失去活性，不能再參與化學反應，這一現象稱為活性物質的硫酸化，為防止硫酸化的形成，電池必須經常保持在充足電的狀態，蓄電池絕對不能過放。

　　3、正極板腐蝕

　　由于電池失水，造成電解液比重增高，過強的電解液酸性加劇正極板腐蝕，防止極板腐蝕必須注意防止電池失水現象發生。

　　4、熱失控

　　熱失控是指蓄電池在恒壓充電時，充電電流和電池溫度發生一種累積性的增強作用，并逐步損壞蓄電池。造成熱失控的根本原因是浮充電壓過高。

　　一般情況下，浮充電壓定為2.23 ~ 2.25V/單體（25℃）比較合適。如果不按此浮充范圍工作，而是采用2.35V／單體（25℃），則連續充電4個月就可能出現熱失控；或者采2.30V/單體（25℃），連續充電6 ~ 8個月就可能出現熱失控；要是采用2.28V/單體（25℃），則連續12 ~ 18個月就會出現嚴重的容量下降，進而導致熱失控。熱失控的直接后果是蓄電池的外殼鼓包、漏氣，電池容量下降，最后失效。3　 閥控鉛酸蓄電池內阻模型研究

　　阻抗分析是電化學研究中的常用方法，是電池性能研究和產品設計的必要手段［10］。

　　圖2-1是典型的鉛酸電池阻抗圖，可見其包括以下幾部分：

　　1） 100Hz后體現的電感部分；

　　2） 高頻電阻RHF，即超過100Hz后的實部；

　　3） 在0.1Hz和100Hz之間的第一個小容性環（半徑R1）；

　　4） 低于0.1Hz后的第二個大容性環（半徑R2）。

　　圖2-1 蓄電池阻抗譜圖

　　Fig.2-1 Spectrum of battery impedance

　　關于蓄電池阻抗譜圖，一般的解釋為：

　　a） 超過100Hz部分呈現的感性是電池內部幾何結構和連接部件的影響；

　　b） 歐姆電阻RHF包含連接件電阻、隔膜電阻、電解液電阻和電極與硫酸鉛晶體結合面電阻；

　　c） 小容性環與電極的孔率有關；

　　d） 大容性環依賴于電極反應，其速率受Pb2+離子傳質速度限制。

　　在很多的研究方法中［52］，使用圖2-2的等效電路來表示電池。

　　圖2-2 蓄電池阻抗等效電路

　　Fig.2-2 Equivalent circuit of battery impedance

　　圖2-2中Lp、Ln為正負極電感；

　　Rt.p和Rt.n 是電極離子遷移電阻；

　　Cdl.p、Cdl.n是極板雙電層電容；

　　Zw.p、Zw.n為Warburg阻抗，是由離子在電解液和多孔電極中擴散速度決定的；

　　RHF是前面提到的歐姆電阻。

　　文獻［104］研究中將Warburg阻抗表示為一個電阻和電容串聯組成的阻抗ZW。

　　（2-4）

　　式中　λ——Warburg系數，表示反應物和生成物的擴散傳質特性；

　　ω——角頻率

　　電池的阻抗包括歐姆電阻和正負極阻抗：

　　Zcell = Zp + Zn + RHF　　　　　　　　　　　　　　　　（2-5）

　　電池阻抗是一個復阻抗，在其它條件不變的情況下，與測試頻率有關。

　　在實際使用中多采用內阻或電導，內阻是復阻抗的模，而電導是內阻的倒數值，二者只是表示方法的差別。

　　通常情況的內阻是指某一固定頻率下的內阻值，對于一般的VRLA蓄電池，從電池的阻抗譜圖（2-1）中可以看出，對于高于100Hz的頻率，阻抗值RHF是平行于Y軸的近似直線，RHF也稱為歐姆內阻。