Pozadie

Pri nabíjaní a vybíjaní batérií bude kapacita ovplyvnená prepätím spôsobeným vnútorným odporom. Ako kritický parameter batérie stojí za výskum vnútorný odpor na analýzu degradácie batérie. Vnútorný odpor batérie obsahuje:

• Ohm vnútorný odpor (R_Ω) –Odolnosť od štítkov, elektrolytu, separátora a iných komponentov.
• Nabíja vnútorný odpor prenosu (R_ct) –Odolnosť prestupu iónov a elektrolytu. To predstavuje náročnosť reakcie kariet. Normálne môžeme zvýšiť vodivosť, aby sme znížili tento odpor.
• Polarizačný odpor (R_mt) je vnútorný odpor spôsobený nerovnomernou hustotou lítiových iónov medzi nimikatódaa anóda. Polarizačný odpor bude vyšší v situáciách, ako je nízke nabíjanieteplotaalebo vysoký menovitý náboj.

Bežne meriame ACIR alebo DCIR. ACIR je vnútorný odpor meraný v striedavom prúde 1 kHz. Tento vnútorný odpor je tiež známy ako odpor Ohm. Thenedostatokúdajov je, že nemôže priamo ukázať výkon batérie. DCIR sa meria vynúteným konštantným prúdom v krátkom čase, v ktorom sa napätie plynule mení. Ak je okamžitý prúd I a zmena napätia v tomto krátkodobom horizonte jeΔＵ, podľa Ohmovho zákonaＲ＝ΔＵ／ＩMôžeme získať DCIR. DCIR nie je len o vnútornom odpore Ohm, ale aj o odpore prenosu náboja a polarizačnom odpore.

Analýza noriem Číny a iných krajín

It'Je to vždy problém pri výskume DCIR lítium-iónovej batérie. to's hlavne preto, že vnútorný odpor lítium-iónovej batérie je veľmi malý, zvyčajne len niekoľko mΩ. Medzitým ako aktívny komponent je ťažké priamo merať vnútorný odpor. Okrem toho je vnútorný odpor ovplyvnený stavom prostredia, ako je teplota a stav nabitia. Nižšie sú uvedené normy, ktoré spomenuli, ako testovať DCIR.

• Medzinárodná norma:

IEC 61960-3: 2017:Sekundárne články a batérie obsahujúce alkalické alebo iné nekyslé elektrolyty – Sekundárne lítiové články a batérie na prenosné použitie – Časť 3: Prizmatické a valcové lítiové sekundárne články a batérie z nich vyrobené.

IEC 62620:2014:Sekundárne články a batérie obsahujúce alkalické alebo iné nekyslé elektrolyty – Sekundárne lítiové články a batérie na použitie v priemyselných aplikáciách.

• Japonsko:JIS C 8715-1:2018: Sekundárne lítiové články a batérie na použitie v priemyselných aplikáciách – Časť 1: Skúšky a požiadavky na výkon
• Čína nemá relevantnú normu o testovaní DCIR.

Odrody

Metódy testovania sú podobnéIEC 61960-3:2017,IEC 62620:2014aJIS C 8715-1:2018. Hlavné rozdiely sú nasledovné:

1. Testovacie teploty sú rôzne. IEC 62620:2014 aJIS C 8715-1:2018reguluje 5℃vyššia teplota okolia ako IEC 61960-3:2017. Nižšia teplota spôsobí vyššiu viskozitu elektrolytu, čo spôsobí nižší pohyb iónov. Chemická reakcia sa tak spomalí a odpor ohmov a polarizačný odpor sa zvýši, čo spôsobí trend zvyšovania DCIR.
2. SoC je iný. SoC požadované vIEC 62620:2014aJIS C 8715-1:2018je 50％±10％, zatiaľ čoIEC 61960-3:2017je 100 %. Stav nabitia veľmi ovplyvňuje DCIR. Normálne sa výsledok testovania DCIR zníži so zvýšením SoC. To súvisí s postupom reakcie. Pri nízkom SoC,odpor prenosu nábojaR_ct bude vyššia; aR_ct bude klesať so zvýšením SoC, tak ako DCIR.
3. Doba vybíjania je rôzna. IEC 62620:2014 a JIS C 8715-1:2018 vyžadujú dlhšie obdobie vybíjania akoIEC 61960-3:2017. Dlhá perióda impulzu spôsobí nižší rastúci trend DCIR a predstavuje odchýlku od linearity. Dôvodom je, že zvýšenie doby impulzu spôsobí vyššiuR_ct a stať sadominantný.
4. Výbojové prúdy sú rôzne. Vybíjací prúd však nemusí priamo súvisieť s DCIR. Vzťah je určenýnadizajn.
5. HociJIS C 8715-1:2018odkazuje naIEC 62620:2014, majú rôzne definície na vysoko hodnotených batériách.IEC 62620:2014definuje, že batérie s vysokým menovitým výkonom môžu vybíjať nie menej ako 7,0 C prúdu.WhileJIS C 8715-1:2018definuje vysoko hodnotené batérie, ktoré sa môžu vybíjať pri 3,5C.

Analýza pri testovaní

Nižšie je uvedený diagram funkcie napätie-čas testovacieho opatrenia DCIR. Krivka ukazuje odpor buniek, aby sme mohli vyhodnotiť výkon.

• Ako je znázornené na obrázku, predstavujú červené šípkyR_Ω. Hodnota súvisí s iR-drop. iR-drop znamená náhlu zmenu napätia po zmene prúdu. Normálne, keď je bunka elektrifikovaná, tam'sa pokles napätia. Preto môžeme vedieť, žeR_Ω bunky je0,49 mΩ.
• Zelená šípka predstavujeR_ct. R_ct aR_mt potrebuje nejaký čas na aktiváciu. Normálne sa to stane po poklese ohmového napätia. HodnotaR_ct možno merať 1 ms po zmene prúdu. Hodnota je0,046 mΩ. NormálneR_ct sa zníži so zvýšením SoC.
• Modrá šípka predstavuje zmenuR_mt. Napätie stále klesá kvôli lítium-iónovému nerovnomernému rozloženiu. HodnotaR_mt is 0,19 mΩ 

Záver

Test DCIR môže ukázať výkon batérií. to'je tiež kritickým parametrom pre výskum a vývoj. Je však potrebné zvážiť niekoľko problémov, aby sa zachovala presnosť merania.

• Je potrebné zvážiť spôsob spojenia medzi batériami a nabíjacím a vybíjacím zariadením. Odpor pripojenia by mal byť čo najnižší (neodporúča sa väčší ako0,02 mΩ).
• Dôležité je aj pripojenie napäťových a prúdových zberných vodičov.It by bolo lepšie pripojiť na rovnakej strane kariet. Je potrebné poznamenať, že nepripájajte zberné vodiče k nabíjacím vodičom zariadenia.
• Do úvahy treba vziať aj presnosť nabíjacieho a vybíjacieho zariadenia a čas odozvy. Odporúčaná doba odozvy nie je dlhšia ako 10 ms. Čím je čas odozvy kratší, tým je výsledok presnejší.