为看见18650电池的内阻
（曾广伦）
1970年，自制万用表时，遇到一个看不见的东西，左右为难，无法确定。这个东西叫内阻。
一个表头有内阻，一个电池也有内阻。表头的内阻，经过穷思苦想，还是把它给测出来了。电池的内阻，即使万用表都用烂了，至今还未能把它测出来。
转眼间，50年过去，电池在身边的作用越来越大，关于电池的内阻测量问题也成为“百度，头条”的热议。无意中在淘宝输入“测量仪表”几个字，从中看到了测量18650电池内阻的仪表。反复查询，该仪表价格从百多元到数万元不等。觉得有点不可思议。
内阻这个问题，过去是我个人遇到的问题，如今已经成为很多人关注的问题了。我不断地查看这类仪表的价格，也想看到它们测量电池内阻所使用的原理。几乎没有人讲测量原理，都只谈价格。本来想买一个价格在100元左右的内阻测量仪，测一测，玩一玩，弄明白就算了。没想到，真要买的时候，标价百元左右的内阻测量仪，最便宜的也得200出头才能成交。
电池的内阻，决定着电池的输出。内阻越小，能够输出的电流就越大。内阻，是限制电源输出功率的罪魁祸首。你看那些科学家，已经花了近百年去研究超导体了，不知道花了多少钱，至今，还没有研究出常温状态下的超导体。一旦有了超导材料，我们的发电机，内阻就为0了，就可以输出无穷大的功率了。即使不为0，只要接近0，发电机的损耗将大大降低，发电的效率将极大地提高啊。
记得教科书上说，所有电源都有内阻。电池组成的蓄电瓶有内阻，由晶体管组成的稳压电源也有内阻。内阻是多少呢？我从来没有看到什么人对某一个电源进行过实际的内阻计算和测量。我自制万用表的时候，经过很长时间才查到，一号电池(1.5V的大电池)，内阻是0.5Ω。
随着小电子和电动汽车的发展，我身边的18650电池也在迅速增多。少说也有100多个了。曾经买不起的18650电池，如今，5元一个，到处都可以买到。30多块钱一个号称3400mah的日本原装进口锂电池，淘宝上到处都是。它们到底谁是真的？我两眼一抹黑。实际使用中，有些电池很耐用，有些电池刚用一下就没电了。出于好奇，我需要证明它们之间的差别，也需要鉴定它们的好坏。顺便把几十年前未能解决的问题给解决了。
我决定，不买那些价格高，只能用一会的内阻测量仪了。边学边干，也许是最明智的选择。
原理上分析，内阻，就是在电流输出时，电池内部产生的压降。如果输出电流为1A，其内部产生了0.2V的压降，证明电池的内阻为0.2Ω。我记得非常清楚，关于电源内阻的测量是这样进行的：在电源空载的时候，测量它的输出电压。记录。给电源加上负载，记录此时的电压。并记录负载电流数值。
内阻＝(空载电压V0-负载电压V1)÷负载电流I。
比如：空载时测得电压为5V；在负载为1A时测得电压为4.8V。代入上式，求得电源的内阻为0.2Ω。
这里比较难以定度的是如何确定测试的负载电流？为什么不能是2A,3A或者5A呢？
如果电源内阻是一个常数，负载电流的大小，对测量结果的影响应该不大。当然，超出电源的能力去选择电流，是在毁坏电源，而不是测试电源了。假设被测18650电池的容量为3000mah，用1A负载电流应该可以了，你说是不是？
于是，我在淘宝上买好了测试18650电池需要的电阻。比如，已知电池电压为4.2V，选择接近1A的负载电流。测得空载状态电池电压为4.2V，接上两个8.2Ω并联的电阻。如果在4.1Ω/4W电阻两端测得的电压为4V。就求得该电池的内阻为0.2Ω。
由以上的操作可知，要稳妥地测量电池的内阻，还要制作一个测试装置。保证电池接触良好，不要加有接触电阻的元件(开关)。尽可能使用焊接，尽可能保证外部连接的接触电阻为0。
测量时，把表现优良和差劲电池各放一边，对比着测试，会有一个鲜明的比较。
我使用日本利优比(RYOBI)数字万用表作为电压测量的仪表。使用金属膜电阻两只8.2Ω/2W并联，理论值为4.1Ω/4W(接近4.2Ω)做负载电阻，提供接近1A的负载电流。
计划对4只18650电池和2只爱玛电动车拆装电池进行内阻测量。测试前，都将其充满电。结果如下：
序号
空载电压
负载电压
1A条件内阻
电池型号
A
4.2
4.02
0.18Ω
18650
B
4.02
3.72
0.3Ω
18650
C
4.14
3.86
0.28Ω
18650
D
3.77
3.18
0.59Ω
18650
E
4.16
4.11
0.05Ω
爱玛拆电池10A
F
4.14
4.09
0.05Ω
爱玛拆电池10A
有些电池充满电后放置一个晚上，电池电压就下降明显。比如电池D。有些电池充电两小时，就充满，比如电池D。测量时发现D电池的内阻最大。不能用。从报废电动车拆下来经试验还能充电的两块电池，内阻比18650电池小多了。可以用作充电宝电池。电池A是电喷壶的原装电池。充电6个多小时才充满。放置一夜电压不降低，内阻最小。
有网友说：“目前表现比较出色的18650电池的内阻大约在12毫欧左右，而一般在13-15毫欧左右；由于内阻会影响到电池的性能，一般而言50毫欧是正常，50-100能够使用，但性能开始衰减，到100以上需要并联使用，大于200基本不能使用。”
还有人说：普通的18650， 比如三星18650电池，内阻一般都小于80毫欧，实际做的都小于65毫欧了。动力18650锂电池因为放电电流一般比较大，所以内阻会小些，比如三星18650-2200-5C动力，内阻是小于35毫欧的。
从网友提供的标准看，我测试的这些18650电池，内阻都太大了。当然，这些电池除了A电池之外，都是二手的。A电池的规格和别的18650不同，怀疑也是再生的。
无论如何，我完成了锂电池内阻测试的全过程。虽然精度不是很高，但从工程的角度看，方法正确，结果可信。
测量，是电业一线员工的优势。能够看到别人看不到的东西，就是我们的追求和享受。
测量内阻的过程，发现一个秘密：型号不同的18650充电器，输出电压不一致。
测量一个可以同时给两节18650充电器，一节被它充满电之后，仍然在绿灯下继续到天亮才拆出来的电池进行电压测量，电压是4.20V(下图)。另一节到绿灯就拆出来测量电压，只有4.12V。可见，绿灯后继续充电，电池的容量能略大一点。实测该充电器绿灯状态的空载电压为4.27V。
用一个带USB插口的移动电源对18650电池充电，转绿灯后拆出电池测量电压，电压为4.0V。感觉不对，对充电宝的空载充电电压进行测量，只有4.05V。如下图。
可见，充电器之间，输出的电压不一致。要求是4.2V。可能是因为取样零件的误差，导致大于0.2V的误差？这个误差，不能容忍。18650电池从标称3.7V到充满4.2V，这0.5V就确定了电池的容量。低0.2V，容量少了40％啊！
因此，对电池的容量感觉明显下降时，要首先确定充电器的空载电压是否正常。
经验：电池都有一个叫“标称电压”的指标。比如普通的干电池，标称电压为1.5V；2032纽扣电池，标称电压为3.0V等等。实际上，新购的干电池，用精确的数字表测量其空载电压，往往在1.65V附近。当这种电池的电压下降到1.5V的时候，该电池已经没电了。2032纽扣电池也一样。新电池，电压一定高于3V，可能是3.3V。用数字表测它只有3V的时候，它已经没电了。意思是，高出标称电压的部分，才代表着电池的容量。到标称电压时，其实电池已经没有容量或者接近没有容量了。
另外，在使用同一个充电器对电池充电时，充电时间越长的电池，容量越大。比如，有一个新购的电喷壶18650电池，测量其电压3.6V，充电6个多小时才转绿灯。有些从电动工具上拆下来的18650电池，电压同样是3.7V附近，只充电2个小时就充满了。充电宝上的电池，很快就充满的，几乎都不能用。我自制的一个充电宝，里面有8节18650原装二手电池，使用同样的充电器充电，24小时还充不满。但这个充电宝非常好用。
还有一个教训值得吸取。我把点焊过的18650电池强行撕开焊接，结果导致电池壳出现几个小孔。充电时，电解液从小孔里流出。导致电池报废。
同样是从扫地机里拆出来的一只18650电池，充电不到一个小时就转绿灯了。可见，在电池的串联电路中，任何一只电池性能变差，都会导致电池组报废。为确保电池包里的电池，具有高标准的一致性，几万元一台的电池检测仪出现了。
220年前，被伏特发明的电池，如今再次进入到世纪的巅峰。全世界都在投入巨资，研究动力电池，储能电池和手机等随身电子产品用的电池。谁要是在电池上获得成功，谁就能成为世界首富。
2019年1-9月，中国规模以上电池制造企业营业收入5679.4亿元，同比增长13.2%，实现利润总额245.2亿元，同比增长49.4%。
然而，新电池的要求太高，科技含量太高，创新的难度太大了。自1996年第五代锂电池闻世至今，又过去了24年，还没有看到能取代它的新一代电池。可以预料，新电池的需求量太猛烈了，革命性的新电池，不久就会出现。它将彻底地改变现状，很可能像日本那样，每一个家庭都变成发电厂了。好好活着，多学一些电池的知识，以便管理好自家的发电厂。(曾广伦)2020年2月15日。
