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鋰離子電池內(nèi)阻如何測量

鉅大LARGE  |  點(diǎn)擊量:1686次  |  2021年03月30日  

鋰離子電池內(nèi)阻測量方法,一般分為直流測量方法和交流測量方法兩種。


①交流內(nèi)阻測量方法


給電池加載一個(gè)幅值較小的交流輸入作為激勵(lì),監(jiān)測其端電壓的響應(yīng)情況。使用特定程序?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行分析,得出電池的交流內(nèi)阻。分析得到的阻值,只與電池本身特性有關(guān),與采用的激勵(lì)信號(hào)大小無關(guān)。


由于電池電容特性的存在,激勵(lì)信號(hào)的頻率不同,其測量得到的阻值也不同。軟件分析的結(jié)果可以用一組復(fù)數(shù)表示,橫軸為實(shí)部,縱軸為虛部。這樣,就形成了一個(gè)圖譜,所謂交流阻抗譜,如上圖所示。


通過進(jìn)一步的數(shù)據(jù)分析,人們可以從交流阻抗譜中得到這只電池的歐姆電阻,SEI膜的擴(kuò)散電阻,SEI膜的電容值,電荷在電解液中傳遞的等效電容值以及電荷在電解液中擴(kuò)散電阻值,進(jìn)而繪制出電池等效模型,進(jìn)行電池性能的進(jìn)一步研究。一種等效電池模型,如下圖所示。

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②直流內(nèi)阻測量方法


使用電流源,給電池施加一個(gè)短時(shí)脈沖,測量其端電壓與開路電壓的差。用這個(gè)差值除以測試電流即認(rèn)為是電池的直流內(nèi)阻。


鋰離子電池極化內(nèi)阻會(huì)受到加載電流大小的影響,為了盡量避開這個(gè)因素,直流測量內(nèi)阻方法的通電時(shí)間比較短,并且加載電流比較大。


理論上,測量電流越小,越不會(huì)引起極化反應(yīng),減少極化電阻的干擾。但由于電池內(nèi)阻本身很小,都是毫歐量級(jí),電流過小,電壓檢測儀器受限于測量精度,無法排除測量誤差對結(jié)果的干擾。因此,人們權(quán)衡儀器精度和極化內(nèi)阻的影響,找到一個(gè)平衡二者關(guān)系的測量電流值。


關(guān)于普通電池單體來說,測量電流一般在5C-10C左右,很大。隨著電芯容量的增大,或者多個(gè)電芯并聯(lián),其內(nèi)阻是減小的,因此,假如沒有儀器精度的提高,測量電流是很難降下來的。

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