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 určenýadizajn.
5. PredsaJIS 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.