Latar belakang

Semasa mengecas dan menyahcas bateri, kapasiti akan dipengaruhi oleh voltan lampau yang disebabkan oleh rintangan dalaman. Sebagai parameter kritikal bateri, rintangan dalaman bernilai penyelidikan untuk menganalisis kemerosotan bateri. Rintangan dalaman bateri mengandungi:

• Rintangan dalaman Ohm (R_Ω) –Rintangan daripada tab, elektrolit, pemisah dan komponen lain.
• Mengecas rintangan dalaman penghantaran (R_ct) –Rintangan ion yang melalui tab dan elektrolit. Ini mewakili kesukaran tindak balas tab. Biasanya kita boleh meningkatkan kekonduksian untuk mengurangkan rintangan ini.
• Rintangan Polarisasi (R_mt) ialah rintangan dalaman yang disebabkan oleh ketumpatan tidak sekata ion litium antarakatoddan anod. Rintangan Polarisasi akan lebih tinggi dalam situasi seperti mengecas dalam keadaan rendahsuhuatau caj berkadar tinggi.

Biasanya kita mengukur ACIR atau DCIR. ACIR ialah rintangan dalaman yang diukur dalam arus AC 1k Hz. Rintangan dalaman ini juga dikenali sebagai rintangan Ohm. Thekekurangandaripada data ialah ia tidak boleh menunjukkan prestasi bateri secara langsung. DCIR diukur dengan arus malar paksa dalam masa yang singkat, di mana voltan sentiasa berubah. Jika arus segera ialah I, dan perubahan voltan dalam jangka pendek itu ialahΔＵ, mengikut hukum OhmＲ＝ΔＵ／ＩKita boleh dapatkan DCIR. DCIR bukan sahaja tentang rintangan dalaman Ohm, tetapi juga rintangan pemindahan caj dan rintangan polarisasi.

Analisis mengenai piawaian China dan negara lain

It's sentiasa menjadi kesukaran dalam penyelidikan DCIR bagi bateri litium-ion. Ia's terutamanya kerana rintangan dalaman bateri litium-ion adalah sangat kecil, biasanya hanya beberapa mΩ. Sementara itu sebagai komponen aktif, sukar untuk mengukur rintangan dalaman secara langsung. Selain itu, rintangan dalaman dipengaruhi oleh status persekitaran, seperti suhu dan status cas. Di bawah ialah piawaian yang telah menyebut tentang cara menguji DCIR.

• Piawaian antarabangsa:

IEC 61960-3: 2017:Sel sekunder dan bateri yang mengandungi elektrolit alkali atau bukan asid lain – Sel litium sekunder dan bateri untuk aplikasi mudah alih – Bahagian 3: Sel sekunder litium prismatik dan silinder dan bateri diperbuat daripadanya.

IEC 62620:2014:Sel sekunder dan bateri yang mengandungi elektrolit alkali atau bukan asid lain – Sel litium sekunder dan bateri untuk digunakan dalam aplikasi industri.

• Jepun:JIS C 8715-1:2018: Sel litium sekunder dan bateri untuk digunakan dalam aplikasi industri – Bahagian 1: Ujian dan keperluan prestasi
• China tidak mempunyai piawaian yang berkaitan tentang ujian DCIR.

Varieti

Kaedah ujian adalah serupa antaraIEC 61960-3:2017,IEC 62620:2014danJIS C 8715-1:2018. Perbezaan utama adalah seperti berikut:

1. Suhu ujian adalah berbeza. IEC 62620:2014 danJIS C 8715-1:2018mengawal selia 5℃lebih tinggi suhu ambien daripada IEC 61960-3:2017. Suhu yang lebih rendah akan menjadikannya lebih tinggi kelikatan elektrolit, yang akan menyebabkan pergerakan ion yang lebih rendah. Oleh itu tindak balas kimia akan lebih perlahan, dan rintangan Ohm dan rintangan polarisasi akan menjadi lebih besar, yang akan menyebabkan trend peningkatan DCIR.
2. SoC berbeza. SoC yang diperlukan dalamIEC 62620:2014danJIS C 8715-1:2018ialah 50％±10％, manakalaIEC 61960-3:2017ialah 100%. Status caj sangat mempengaruhi DCIR. Biasanya keputusan ujian DCIR akan menjadi lebih rendah dengan peningkatan SoC. Ini berkaitan dengan prosedur tindak balas. Dalam SoC yang rendah，rintangan pemindahan cajR_ct akan lebih tinggi; danR_ct akan berkurangan dengan peningkatan SoC, jadi DCIR.
3. Tempoh pelepasan adalah berbeza. IEC 62620:2014 dan JIS C 8715-1:2018 memerlukan tempoh pelepasan yang lebih lama daripadaIEC 61960-3:2017. Tempoh nadi yang panjang akan menyebabkan aliran peningkatan DCIR yang lebih rendah, dan menunjukkan sisihan daripada lineariti. Sebabnya ialah peningkatan masa nadi akan menyebabkan lebih tinggiR_ct dan menjadidominan.
4. Arus nyahcas berbeza. Walau bagaimanapun, arus nyahcas tidak semestinya berkaitan secara langsung dengan DCIR. Hubungan itu ditentukan olehyangreka bentuk.
5. PadahalJIS C 8715-1:2018merujuk kepadaIEC 62620:2014, mereka mempunyai definisi yang berbeza pada bateri berkadar tinggi.IEC 62620:2014mentakrifkan bahawa bateri berkadar tinggi boleh menyahcas tidak kurang daripada 7.0C arus.WhileJIS C 8715-1:2018mentakrifkan bateri berkadar tinggi ialah bateri yang boleh dinyahcas dengan 3.5C.

Analisis mengenai Pengujian

Di bawah ialah carta fungsi masa voltan bagi ukuran ujian DCIR. Lengkung menunjukkan rintangan sel, supaya kita boleh menilai prestasi.

• Seperti yang ditunjukkan dalam gambar, anak panah merah mewakiliR_Ω. Nilai ini berkaitan dengan iR-drop. iR-drop bermaksud perubahan mendadak voltan selepas perubahan arus. Biasanya apabila sel dielektrik, ada'sa penurunan voltan. Oleh itu kita boleh tahu bahawaR_Ω daripada sel itu ialah0.49mΩ.
• Anak panah hijau mewakiliR_ct. R_ct danR_mt memerlukan sedikit masa untuk diaktifkan. Biasanya ia berlaku selepas penurunan Voltan Ohm. Nilai daripadaR_ct boleh diukur 1ms selepas perubahan semasa. Nilainya ialah0.046mΩ. BiasalahR_ct akan berkurangan dengan peningkatan SoC.
• Anak panah biru mewakili perubahanR_mt. Voltan terus berkurangan kerana penyebaran litium-ion tidak sekata. Nilai daripadaR_mt is 0.19mΩ 

Kesimpulan

Ujian DCIR boleh menunjukkan prestasi bateri. Ia's juga merupakan parameter kritikal untuk R&D. Walau bagaimanapun terdapat beberapa isu yang perlu dipertimbangkan untuk mengekalkan ketepatan pengukuran.

• Cara penyambungan antara bateri dan peralatan cas dan nyahcas perlu dipertimbangkan. Rintangan sambungan hendaklah serendah mungkin (cadangkan tidak lebih besar daripada0.02mΩ).
• Sambungan wayar pengumpulan voltan dan arus juga penting.It akan lebih baik untuk menyambung di bahagian yang sama tab. Perlu diperhatikan bahawa jangan sambungkan wayar pengumpulan ke wayar pengecasan peralatan.
• Ketepatan peralatan cas dan nyahcas serta masa tindak balas juga perlu diambil kira. Masa tindak balas dicadangkan tidak melebihi 10ms. Lebih pendek masa tindak balas, lebih tepat hasil.