第三串電池組之劣化電池分析

在第三串電池組中也有兩個特性較差的電池分別為編號第四及編號第六之電 池，如圖 4-21（a）及圖 4-24（a）所示，兩個電池在循環數 136 時就已呈現深度 放電的情形，在放電截止時的電壓低於 7V，其阻抗的結果同 4.1.1 節中所介紹的 會在電壓低於7V 時阻抗由最高值逐漸降低，而電壓的變化在循環數 137 次時，如 圖 4-21（b）及圖 4-24（b）所示，比較前後兩次放電實驗的結果，可以得知此兩 個電池的放電深度明顯的下降，不同於其他顆電池，再觀察圖4-22 及圖 4-25，可 以看出電池在循環數 145 以後，其電壓曲線開始有提前下降的趨勢，表示電池早 在之前因深度放電造成其材料上的劣化，使得電池容量快速的減少，比較電池的 容量在循環數145 時，每個電池的容量平均都有 65％以上，但到了循環數 159 時，

第四個電池的容量只剩43％、第六個電池的容量只剩 51％，而其他電池的容量平 均都還有58％，由此可以得知此兩個電池的老化程度明顯的快於其他電池。

經由前兩節所介紹的電壓放電曲線，都是當電池的材料產生劣化使得電壓在 放電時會迅速的下降至額定使用的9.6V，而如圖 4-22 所示，編號第四之的劣化電 池在放電時，以圖4-22（b）中箭號 C 所指的位置，在放電過程中電池電壓沒有持 續下降，反而有短暫的電壓回升，比較整串電池的電壓曲線，如圖中 D 所指的位 置，可以得知其整體的電壓確實有短暫的回升，但實際上編號第四之電池於此循 環數的容量只剩43％，遠低於安全使用的 80％，會呈現這樣的現象則有可能是因 該顆電池早已損壞，在放電實驗尚未到達 76.8V 時，電池內部的材料已經無法繼 續進行化學反應來提供容量，對其他電池而言形同一個負載，也對其做短暫的充 電，使其電壓會有短暫的回升；另一個可能的解釋則是電池因材料上的劣化，使 得電池在放電過程中容量供不及求，短時間內該電池並沒有釋放能量，而其他電 池也沒有對其做充電的動作，好比電池是處於靜止的狀態，其兩端電壓會自動回 升，而當其內部的材料在短暫的靜止後又能繼續進行化學反應提供容量時，電壓 又再度的下降直到放電截止。在此特別說明以上的結果目前尚無相關文獻可供參 考，但於實際應用時，經本實驗驗證電池利用串聯供電確實會發生這樣的情況。

此外，圖中所標示的阻抗曲線，其結果同 4.1.1 節中所說明的，當電壓低於 7V 時，阻抗反而從最高值開始下降，此現象可能因電池已經劣化使得阻抗的變化呈 現這樣的結果，但在電池電壓未放電至7V 時，阻抗仍有上升的趨勢，一般而言，

電池在正常使用下不會放電至7V，因此以本實驗的交流阻抗法依然可以對每個電 池做阻抗量測。

電壓曲線

阻抗曲線 A

B

C

D

E

F

（a）

電壓曲線

阻抗曲線 A

B

C

D

（b）

圖4-21 第三串第四顆電池的充放電實驗曲線圖（實驗一）

（a）循環數：136 （b）循環數：137

電壓曲線

阻抗曲線 A

B

D

E C

（a）

單顆電池電壓曲線

C

D

F

E A

B

整串電池電壓曲線

（b）

圖4-22 第三串第四顆電池的充放電實驗曲線圖（實驗一）

（a）循環數：145 （b）總電壓與個別電池電壓比較圖

電壓曲線

阻抗曲線 A B

D

E C

（a）

圖4-23 第三串第四顆電池的充放電實驗曲線圖（實驗一）

（a）循環數：159

電壓曲線

阻抗曲線

A B

（a）

電壓曲線

阻抗曲線 A

B

C

D

（b）

圖4-24 第三串第六顆電池的充放電實驗曲線圖（實驗一）

（a）循環數：136 （b）循環數：137

電壓曲線

阻抗曲線 A

B

C

D

（a）

電壓曲線

阻抗曲線 A

B

D

E C

（b）

圖4-25 第三串第六顆電池的充放電實驗曲線圖（實驗一）

（a）循環數：145 （b）循環數：159