Фон

Во время зарядки и разрядки аккумуляторов на емкость будет влиять перенапряжение, вызванное внутренним сопротивлением. Внутреннее сопротивление, являющееся важнейшим параметром батареи, заслуживает исследования для анализа деградации батареи. Внутреннее сопротивление аккумулятора содержит:

• Ом внутреннего сопротивления (R_Ω) –Сопротивление вкладок, электролита, сепаратора и других компонентов.
• Внутреннее сопротивление передачи зарядов (R_ct) –Сопротивление ионов, проходящих через пластины и электролит. Это отражает сложность реакции на вкладки. Обычно мы можем увеличить проводимость, чтобы уменьшить это сопротивление.
• Сопротивление поляризации (R_mt) — внутреннее сопротивление, вызванное неравномерностью плотности ионов лития междукатоди анод. Сопротивление поляризации будет выше в таких ситуациях, как зарядка при низком заряде.температураили высокий номинальный заряд.

Обычно мы измеряем ACIR или DCIR. ACIR — это внутреннее сопротивление, измеряемое переменным током частотой 1 кГц. Это внутреннее сопротивление также известно как сопротивление Ома.нехваткаДанные заключаются в том, что они не могут напрямую показать производительность батареи. DCIR измеряется с помощью принудительного постоянного тока в течение короткого времени, при котором напряжение постоянно изменяется. Если мгновенный ток равен I, а изменение напряжения за этот короткий промежуток времени равноΔＵ, по закону ОмаＲ＝ΔＵ／ＩМы можем получить DCIR. DCIR — это не только внутреннее сопротивление Ома, но также сопротивление переноса заряда и сопротивление поляризации.

Анализ по стандартам Китая и других стран

It'Всегда возникают трудности с исследованием DCIR литий-ионного аккумулятора. Это'Это главным образом потому, что внутреннее сопротивление литий-ионного аккумулятора очень мало, обычно всего несколько м.Ω. Между тем, как активный компонент, трудно напрямую измерить внутреннее сопротивление. Кроме того, на внутреннее сопротивление влияет состояние окружающей среды, например, температура и состояние заряда. Ниже приведены стандарты, в которых упоминается, как тестировать DCIR.

• Международный стандарт:

МЭК 61960-3:2017:Вторичные элементы и батареи, содержащие щелочные или другие некислотные электролиты. Вторичные литиевые элементы и батареи для портативного применения. Часть 3. Призматические и цилиндрические литиевые вторичные элементы и батареи, изготовленные из них..

МЭК 62620:2014:Вторичные элементы и батареи, содержащие щелочные или другие некислотные электролиты. Вторичные литиевые элементы и батареи для использования в промышленности..

• Япония:ДЖИС С 8715-1:2018: Вторичные литиевые элементы и батареи для использования в промышленности. Часть 1. Испытания и требования к эксплуатационным характеристикам.
• В Китае нет соответствующего стандарта тестирования DCIR.

Разновидности

Методы тестирования аналогичныМЭК 61960-3:2017,МЭК 62620:2014иДЖИС С 8715-1:2018. Основные различия заключаются в следующем:

1. Температуры испытаний разные. МЭК 62620:2014 иДЖИС С 8715-1:2018регулирует 5℃выше температуры окружающей среды, чем IEC 61960-3:2017. Более низкая температура приведет к увеличению вязкости электролита, что приведет к меньшему движению ионов. Таким образом, химическая реакция замедлится, а сопротивление Ома и сопротивление поляризации станут больше, что вызовет тенденцию к увеличению DCIR.
2. SoC другой. SoC, необходимый вМЭК 62620:2014иДЖИС С 8715-1:201850 лет％±10％, покаМЭК 61960-3:2017составляет 100%. Статус обвинения очень влияет на DCIR. Обычно результат тестирования DCIR снижается с увеличением SoC. Это связано с процедурой реакции. В низком SoC,сопротивление переносу зарядаR_ct будет выше; иR_ct будет уменьшаться с увеличением SoC, так же как и DCIR.
3. Срок выписки разный. IEC 62620:2014 и JIS C 8715-1:2018 требуют более длительного периода разрядки, чемМЭК 61960-3:2017. Длинный период импульса приведет к снижению тенденции к увеличению DCIR и будет представлять собой отклонение от линейности. Причина в том, что увеличение длительности импульса приведет к увеличениюR_ct и статьдоминирующий.
4. Токи разряда разные. Однако ток разряда не обязательно напрямую связан с DCIR. Отношение определяетсятотдизайн.
5. ХотяДЖИС С 8715-1:2018относится кМЭК 62620:2014, они имеют разные определения для батарей с высоким номиналом.МЭК 62620:2014определяет, что батареи с высоким номиналом могут разряжать ток силой не менее 7,0C.WздесьДЖИС С 8715-1:2018определяет батареи с высоким номиналом, которые могут разряжаться при температуре 3,5C.

Анализ по тестированию

Ниже приведена функциональная диаграмма напряжения-времени для измерения DCIR. Кривая показывает сопротивление ячеек, чтобы мы могли оценить производительность.

• Как показано на рисунке, красные стрелки обозначаютR_Ω. Значение связано с iR-drop. iR-падение означает внезапное изменение напряжения после изменения тока. Обычно, когда клетка электрифицирована, происходит'са падение напряжения. Поэтому мы можем знать, чтоR_Ω клетки0,49 мОм.
• Зеленая стрелка представляетR_ct. R_ct иR_mt нужно некоторое время для активации. Обычно это происходит после падения омного напряжения. СтоимостьR_ct может быть измерено через 1 мс после изменения тока. Значение0,046 мОм. ОбычноR_ct будет уменьшаться с повышением SoC.
• Синяя стрелка обозначает изменениеR_mt. Напряжение продолжает падать из-за неравномерного распределения литий-ионных зарядов. СтоимостьR_mt is 0,19 мОм 

Заключение

Тест DCIR может показать производительность батарей. Это'Это также критический параметр для НИОКР. Однако есть некоторые вопросы, которые необходимо учитывать, чтобы сохранить точность измерений.

• Следует учитывать способ соединения аккумуляторов с оборудованием для зарядки и разрядки. Сопротивление соединения должно быть как можно меньшим (рекомендуется не превышать0,02 мОм).
• Важное значение имеет также подключение проводов сбора напряжения и тока.IБыло бы лучше подключить вкладки на одной стороне. Следует отметить, что не подключайте токосъемные провода к зарядным проводам оборудования.
• Также следует учитывать точность зарядного и разгрузочного оборудования и время реагирования. Предполагаемое время отклика не превышает 10 мс. Чем короче время ответа, тем точнее результат.