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電池內(nèi)阻解析

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:2598次  |  2021年07月08日  

歐姆內(nèi)阻主要是指由電極材料、電解液、隔膜電阻及各部分零件的接觸電阻組成,與電池的尺寸、結(jié)構(gòu)、裝配等有關(guān)。


電流通過電極時(shí),電極電勢(shì)偏離平衡電極電勢(shì)的現(xiàn)象稱為電極的極化。極化電阻是指電池的正極與負(fù)極在進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時(shí)極化所引起的內(nèi)阻。


電池的內(nèi)阻不是常數(shù),在充放電過程中隨時(shí)間不斷變化,這是因?yàn)榛钚晕镔|(zhì)的組成,電解液的濃度和溫度都在不斷的改變。歐姆內(nèi)阻遵守歐姆定律,極化內(nèi)阻隨電流密度增加而增大,但不是線性關(guān)系。常隨電流密度的對(duì)數(shù)增大而線性增加。


不同類型的電池內(nèi)阻不同。相同類型的電池,由于內(nèi)部化學(xué)特性的不一致,內(nèi)阻也不一樣。電池的內(nèi)阻很小,我們一般用毫歐的單位來定義它。內(nèi)阻是衡量電池性能的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。正常情況下,內(nèi)阻小的電池的大電流放電能力強(qiáng),內(nèi)阻大的電池放電能力弱。


電池的內(nèi)阻很小,我們一般用微歐或者毫歐的單位來定義它。在一般的測(cè)量場(chǎng)合,我們要求電池的內(nèi)阻測(cè)量精度誤差必須控制在正負(fù)5%以內(nèi)。這么小的阻值和這么精確的要求必須用專用儀器來進(jìn)行測(cè)量。

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符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)

充電溫度:0~45℃
-放電溫度:-40~+55℃
-40℃最大放電倍率:1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%

電池內(nèi)阻的測(cè)量


蓄電池狀態(tài)的重要標(biāo)志之一就是它的內(nèi)阻。無論是蓄電池即將失效、容量不足或是充放電不當(dāng),都能從它的內(nèi)阻變化中體現(xiàn)出來。因此可以通過測(cè)量蓄電池內(nèi)阻,對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行評(píng)估。目前測(cè)量蓄電池內(nèi)阻的常見方法有:


1.密度法


密度法主要通過測(cè)量蓄電池電解液的密度來估算蓄電池的內(nèi)阻,常用于開口式鉛酸電池的內(nèi)阻測(cè)量,不適合密封鉛酸蓄電池的內(nèi)阻測(cè)量。該方法的適用范圍窄。


2.開路電壓法

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IP67防水,充放電分口 安全可靠

標(biāo)稱電壓:28.8V
標(biāo)稱容量:34.3Ah
電池尺寸:(92.75±0.5)* (211±0.3)* (281±0.3)mm
應(yīng)用領(lǐng)域:勘探測(cè)繪、無人設(shè)備

開路電壓法是通過測(cè)量蓄電池的端電壓來估計(jì)蓄電池內(nèi)阻,精度很差,甚至得出錯(cuò)誤結(jié)論。因?yàn)榧词挂粋€(gè)容量已經(jīng)變得很小的蓄電池,再浮充狀態(tài)下其端電壓仍可能表現(xiàn)得很正常。


3.直流放電法


直流放電法就是通過對(duì)電池進(jìn)行瞬間大電流放電,測(cè)量電池上的瞬間電壓降,通過歐姆定律計(jì)算出電池內(nèi)阻。雖然這種方法在實(shí)踐中也得到了廣泛的應(yīng)用,但是它也存在一些缺點(diǎn)。如用該方法對(duì)蓄電池內(nèi)阻進(jìn)行檢測(cè)必須是在靜態(tài)或是脫機(jī)狀態(tài)下進(jìn)行,無法實(shí)現(xiàn)在線測(cè)量。而且大電流放電會(huì)對(duì)蓄電池造成較大的損害,從而影響蓄電池的容量及壽命。


4.交流注入法


交流法通過對(duì)蓄電池注入一個(gè)恒定的交流電流信號(hào)IS,測(cè)量出蓄電池兩端的電壓響應(yīng)信號(hào)Vo,以及兩者的相位差θ由阻抗公式來確定蓄電池的內(nèi)阻R。該方法不需對(duì)蓄電池進(jìn)行放電,可以實(shí)現(xiàn)安全在線檢測(cè)電池內(nèi)阻,故不會(huì)對(duì)蓄電池的性能造成影響。但該方法需要測(cè)量交流電流信號(hào)Is,電壓響應(yīng)信號(hào)Vo,以及電壓和電流之間的相位差θ由此可見這種方法不但干擾因素多,而且增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性,同時(shí)也影響了測(cè)量精度。


為了解決上述各方法的缺陷,本文采用了四端子測(cè)量方式,將蓄電池兩端上的電壓響應(yīng)信號(hào)通過交流差分電路與產(chǎn)生恒定交流源的正弦信號(hào)經(jīng)過模擬乘法器相乘,再將模擬乘法器的輸出電壓信號(hào)通過濾波電路,使交流信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)橹绷餍盘?hào),直流信號(hào)經(jīng)直流放大器放大后進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換,將轉(zhuǎn)換后的值送入單片機(jī)進(jìn)行簡(jiǎn)單處理。


電池的內(nèi)阻是指電池在工作時(shí),電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力,一般分為交流內(nèi)阻和直流內(nèi)阻,由于充電電池內(nèi)阻很小,測(cè)直流內(nèi)阻時(shí)由于電極容量極化,產(chǎn)生極化內(nèi)阻,故無法測(cè)出其真實(shí)值,而測(cè)其交流內(nèi)阻可免除極化內(nèi)阻的影響,得出真實(shí)的內(nèi)值。


鋰離子電池內(nèi)阻


對(duì)鋰離子電池而言,電池內(nèi)阻分為歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻。歐姆內(nèi)阻由電極材料、電解液、隔膜電阻及各部分零件的接觸電阻組成。極化內(nèi)阻是指電化學(xué)反應(yīng)時(shí)由極化引起的電阻,包括電化學(xué)極極化和濃差極化引起的電阻。


鋰離子電池的實(shí)際內(nèi)阻是指電池在工作時(shí),電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力。電池內(nèi)阻大,會(huì)產(chǎn)生大量焦耳熱引起電池溫度升高,導(dǎo)致電池放電工作電壓降低,放電時(shí)間縮短,對(duì)電池性能、壽命等造成嚴(yán)重影響。


電池內(nèi)阻大小的精確計(jì)算相當(dāng)復(fù)雜,而且在電池使用過程中會(huì)不斷變化。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)表明,鋰離子電池的體積越大,內(nèi)阻越??;反之亦然。


改善電池內(nèi)阻


用功能涂層對(duì)電池導(dǎo)電基材進(jìn)行表面處理是一項(xiàng)突破性的技術(shù)創(chuàng)新,覆碳鋁箔/銅箔就是將分散好的納米導(dǎo)電石墨和碳包覆粒,均勻、細(xì)膩地涂覆在鋁箔/銅箔上。它能提供的靜態(tài)導(dǎo)電性能,收集活性物質(zhì)的微電流,從而可以大幅度降低正/負(fù)極材料和集流之間的接觸電阻,并能提高兩者之間的附著能力,可減少粘結(jié)劑的使用量,進(jìn)而使電池的整體性能產(chǎn)生顯著的提升。


導(dǎo)電涂層(涂碳鋁箔)對(duì)鋰電池的性能帶來以下提升


1.降低電池內(nèi)阻,抑制充放電循環(huán)過程中的動(dòng)態(tài)內(nèi)阻增幅;


2.顯著提高電池組的一致性,降低電池組成本;


3.提高活性材料和集流體的粘接附著力,降低極片制造成本;


4.減小極化,提高倍率性能,減低熱效應(yīng);


5.防止電解液對(duì)集流體的腐蝕;


6.綜合因子進(jìn)而延長電池使用壽命。


7.涂層厚度:常規(guī)單面厚1~3μm。


涂碳鋁箔/銅箔的性能優(yōu)勢(shì)


1.顯著提高電池組使用一致性,大幅降低電池組成本。如:


·明顯降低電芯動(dòng)態(tài)內(nèi)阻增幅;


·提高電池組的壓差一致性;


·延長電池組壽命;


·大幅降低電池組成本。


2.提高活性材料和集流體的粘接附著力,降低極片制造成本。如:


·改善使用水性體系的正極材料和集電極的附著力;


·改善納米級(jí)或亞微米級(jí)的正極材料和集電極的附著力;


·改善鈦酸鋰或其他高容量負(fù)極材料和集電極的附著力;


·提高極片制成合格率,降低極片制造成本。


使用涂碳鋁箔后極片粘附力由原來10gf提高到60gf(用3M膠帶或百格刀法),粘附力顯著提高。


3.減小極化,提高倍率和克容量,提升電池性能。如:


·部分降低活性材料中粘接劑的比例,提高克容量;


·改善活性物質(zhì)和集流體之間的電接觸;


·減少極化,提高功率性能。


4.保護(hù)集流體,延長電池使用壽命。如:


·防止集流極腐蝕、氧化;


·提高集流極表面張力,增強(qiáng)集流極的易涂覆性能;


·可替代成本較高的蝕刻箔或用更薄的箔材替代原有的標(biāo)準(zhǔn)箔材。1487928576475906.jpg


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