鉅大LARGE | 點擊量：1891次 | 2021年04月12日
有關(guān)動力鋰離子電池內(nèi)阻的研究
1.1鋰離子動力鋰電池內(nèi)阻重要性
電池的內(nèi)阻是蓄電池最重要的特性參數(shù)之一，它是表征電池壽命及電池運行狀態(tài)的重要參數(shù)，是衡量電子和離子在電極內(nèi)傳輸難易程度的重要標(biāo)志。內(nèi)阻還反映了電池的健康狀態(tài)。電池出廠時的內(nèi)阻很小，但經(jīng)過長期充放電后，由于電池內(nèi)部電解液的損耗，以及電池內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)活性的降低，會使內(nèi)阻逐漸新增，電解質(zhì)會在多次充放電中逐步變性，內(nèi)阻新增，直到內(nèi)阻大到電池內(nèi)部的電量無法正常釋放出來，此時電池老化，相對的電池容量也會下降。
1.2鋰離子電池內(nèi)阻分析
鋰離子電池內(nèi)阻不是定值，它跟鋰離子電池的工作狀態(tài)有關(guān)，包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻這兩部分。
1）歐姆內(nèi)阻
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%
歐姆內(nèi)阻是鋰離子電池的固有電阻，也就是直流內(nèi)阻，在一定的SOC狀態(tài)下可認(rèn)為是固定的，它重要由電極材料、電解液、隔膜的電阻及其他各部分材料的內(nèi)阻組成。圖顯示了鋰離子電池在某個SOC狀態(tài)下放電的過程。當(dāng)鋰離子電池開始放電時，歐姆內(nèi)阻會在鋰離子電池兩端出現(xiàn)一個瞬間電壓降ΔU1，這個壓降持續(xù)的時間很短(2ms以內(nèi))，因此鋰離子電池動態(tài)內(nèi)阻的測試要有較短的響應(yīng)時間。短時間之后鋰離子電池的極化用途發(fā)生功效，鋰離子電池兩端的電壓降重要由極化內(nèi)阻引起，在充電過程中，歐姆內(nèi)阻也會在鋰離子電池兩端引起一個瞬時電壓上升的變化，之后就是極化內(nèi)阻起用途。
2）極化內(nèi)阻
鋰離子電池在放電之后很短時間內(nèi)的電壓降變化由歐姆內(nèi)阻引起，之后的電壓降重要由極化用途引起。因為鋰離子電池內(nèi)部在進行化學(xué)反應(yīng)，極化用途和電池SOC狀態(tài)變化都會引起電池輸出電壓的下降，但是這種變化是緩慢的，不同于歐姆內(nèi)阻引起的電池兩端電壓瞬時下降。此時的內(nèi)阻是鋰離子電池化學(xué)反應(yīng)中離子濃度引起的，即稱為極化內(nèi)阻。該內(nèi)阻值隨著反應(yīng)的進行是變化的，其大小與檢測的時間和電流的強度有關(guān)。
在放電過程中10～20s時間內(nèi)電壓的持續(xù)緩慢下降，以及在充電過程中20s之后電壓的持續(xù)緩慢上升都是由極化內(nèi)阻引起的。
1.3內(nèi)阻影響因素
鋰離子電池交直流內(nèi)阻與溫度呈現(xiàn)明顯的逆向關(guān)系，即溫度下降內(nèi)阻上升，并且呈現(xiàn)出典型的非線性特點。在實際應(yīng)用過程中應(yīng)盡量防止鋰離子電池在低溫環(huán)境中進行充放電，尤其低溫充電對電池性能影響非常大。
鋰離子電池不同SOC狀態(tài)下直流內(nèi)阻呈現(xiàn)出放電深度越大，其直流內(nèi)阻也越大的趨勢;圖顯示了鋰離子電池在不同SOC狀態(tài)下交流內(nèi)阻非常接近，可以認(rèn)為鋰離子電池交流內(nèi)阻沒有隨SOC的變化而變化。在不同SOC狀態(tài)下鋰離子電池的交流內(nèi)阻基本無變化，故在應(yīng)用過程中只需考察不同SOC狀態(tài)下直流內(nèi)阻值即可。
鋰離子電池振動環(huán)境下直流內(nèi)阻變化曲線圖表明同一鋰離子電池樣品在振動環(huán)境下直流內(nèi)阻變化非常小，可以認(rèn)為鋰離子電池直流內(nèi)阻沒有因振動環(huán)境而發(fā)生較大變。
