鉅大LARGE | 點(diǎn)擊量:2673次 | 2023年09月05日
什么是內(nèi)阻?有關(guān)電池的內(nèi)阻你了解什么?
電池內(nèi)阻作為電池最基本的性能指標(biāo),內(nèi)阻的大小對其性能有著非常重要的影響,在《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件》中,對電池內(nèi)阻的測量也提出了要求:公司應(yīng)具有開路電壓和內(nèi)阻在線檢測能力,檢測精度分別為1mV和1m。
什么是內(nèi)阻
電池在工作時,電流流過電池內(nèi)部所受到的阻力,它包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻,而極化內(nèi)阻又包括電化學(xué)極化內(nèi)阻和濃差極化內(nèi)阻。歐姆內(nèi)阻是由電極材料、電解液、隔膜及各個部分的接觸電阻所組成。極化內(nèi)阻是由電化學(xué)反應(yīng)時極化引起的電阻,包括電化學(xué)極極化和濃差極化電阻。
上圖右邊是一個鋰離子電池的等效電路,我們可以把電池和內(nèi)阻拆開考慮,分為一個完全沒有內(nèi)阻的電源串接上一個阻值很小的電阻。左邊的圖是一個放電曲線X軸表示放電量,Y軸表示電壓,理想狀態(tài)是黑色的曲線,紅色的是考慮到內(nèi)阻的的時候真是狀態(tài)。所以電池內(nèi)阻做的越小,循環(huán)壽命和倍率放電性能就會越好。
內(nèi)阻如何測量
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%
通常電池內(nèi)阻的測量方法有交流(AC)測試法和直流(DC)測試法(當(dāng)然在電化學(xué)分析中經(jīng)常用到的是電化學(xué)阻抗譜EIS,各位可在后臺回復(fù)關(guān)鍵詞EIS獲取簡單易懂的《EIS入門教程》)
交流內(nèi)阻法是采用1KHz的正選波電流,來測試引起的壓降,計(jì)算內(nèi)阻。
直流測試又分為DCR法,MCCF法,HPPC法。
DCR法:使用不同的充電和放電倍率的電流,持續(xù)10S,記錄電壓和電流,形成一條直線,斜率即為內(nèi)阻。
MCCF法:采用持續(xù)時間為5S的脈沖充放電電流,記錄電壓降,計(jì)算內(nèi)阻。
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:勘探測繪、無人設(shè)備
HPPC法:美國PNGV規(guī)定,采用持續(xù)的充放電脈沖,測試引起的壓降,有兩種(放電時間18秒,充電2S;充放電時間均為10S)
兩種方法的比較
我們可以看出直流方法都是根據(jù)物理公式R=U/I得出的。讓電池在短時間內(nèi)通過一個很大的恒定直流電流,測量此時電池兩端的電壓,并按公式計(jì)算出當(dāng)前的電池內(nèi)阻。這種測量方法的精確度較高,控制得當(dāng)?shù)脑?,測量精度誤差可以控制在0.1%以內(nèi)。簡單總結(jié)起來有以下幾點(diǎn):
1.只能測量大容量電池或者蓄電池,小容量電池?zé)o法在2~3秒鐘內(nèi)負(fù)荷40A~80A的大電流。
2.當(dāng)電池通過大電流時,電池內(nèi)部的電極會發(fā)生極化現(xiàn)象,出現(xiàn)極化內(nèi)阻。故測量時間必須很短,否則測出的內(nèi)阻值誤差很大。
3.大電流通過電池對電池內(nèi)部的電極有一定損傷。
而交流測試法僅測試電池的歐姆內(nèi)阻,重要評價的是電池芯的生產(chǎn)工藝好壞。我們一般用交流內(nèi)阻的值來評價電芯的合格與否,通過電壓的波形來評價正負(fù)極材料的涂布效果,極耳焊接效果等來改善工藝??偨Y(jié)起來有以下幾點(diǎn)
1.交流法可以測量幾乎所有的電池。
2.交流法的測量精度很可能會受到紋波電流的影響,這對測量儀器電路中的抗干擾能力是一個考驗(yàn)。
3.由于電流較小用此法測量,對電池本身不會有太大的損害。
4.交流壓降測量法的測量精度不如直流放電內(nèi)阻測量法。
不同的測試方法偏重的應(yīng)用環(huán)境不同。應(yīng)該根據(jù)不同的應(yīng)用環(huán)境選用相應(yīng)的測試方法。電池在不同的SOC,不同的放電電流,內(nèi)阻值也不相同,所以一般說內(nèi)阻,是指充滿電時的內(nèi)阻。特別是動力鋰電池,內(nèi)阻是要測試整個充放電過程中的變化,在70%~30%SOC區(qū)間最穩(wěn)定。
最后提醒一點(diǎn)
測試電池的內(nèi)阻時一定要考慮到測試設(shè)備的穩(wěn)定性和精度。本身待測的電池內(nèi)阻就非常小了,假如這個復(fù)雜的系統(tǒng)內(nèi)再引入其他變量比如合理誤差,線路情況,面與面的接觸等都對測試的結(jié)果有非常大的影響。