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:企業(yè)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1mΩ,。 什么是內(nèi)阻 電池在工作時(shí),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(gè)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(shí)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(gè)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(gè)完全沒有內(nèi)阻的電源串接上一個(gè)阻值很小的電阻,。左邊的圖是一個(gè)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(shí)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 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》)
兩種方法的對比 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(shí)間內(nèi)通過一個(gè)很大的恒定直流電流,,測量此時(shí)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)脑挘瑴y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(shí),,電池內(nèi)部的電極會發(fā)生極化現(xiàn)象,,產(chǎn)生極化內(nèi)阻。故測量時(shí)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,,主要評價(jià)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(jià)電芯的合格與否,通過電壓的波形來評價(jià)正負(fù)極材料的涂布效果,,極耳焊接效果等來改善工藝,。總結(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(gè)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(shí)的內(nèi)阻,。特別是動(dòng)力電池,,內(nèi)阻是要測試整個(gè)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(shí)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,如果這個(gè)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。 |
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