Фон

Під час заряджання та розряджання акумуляторів на ємність впливатиме перенапруга, викликана внутрішнім опором. Як критичний параметр батареї, внутрішній опір варто дослідити для аналізу деградації батареї. Внутрішній опір акумулятора містить:

• Ом внутрішній опір (R_Ω) –Опір від вкладок, електроліту, сепаратора та інших компонентів.
• Внутрішній опір передачі зарядів (R_ct) –Опір іонів, що проходять вкладки і електроліт. Це означає складність реакції вкладок. Зазвичай ми можемо збільшити провідність, щоб зменшити цей опір.
• Опір поляризації (R_mt) внутрішній опір, спричинений нерівномірною густиною іонів літію між нимикатоді анод. Опір поляризації буде вищим у таких ситуаціях, як низький зарядтемператураабо високий номінальний заряд.

Зазвичай ми вимірюємо ACIR або DCIR. ACIR — це внутрішній опір, виміряний у змінному струмі частотою 1 кГц. Цей внутрішній опір також відомий як опір Ома. Theдефіцитданих полягає в тому, що вони не можуть безпосередньо показати продуктивність акумулятора. DCIR вимірюється примусовим постійним струмом протягом короткого часу, протягом якого напруга постійно змінюється. Якщо миттєвий струм дорівнює I, а зміна напруги за цей короткий період дорівнюєΔＵ, згідно із законом ОмаＲ＝ΔＵ／ＩМи можемо отримати DCIR. DCIR — це не тільки внутрішній опір Ом, але й опір передачі заряду та опір поляризації.

Аналіз стандартів Китаю та інших країн

It'Дослідження DCIR літій-іонної батареї завжди викликає труднощі. Це'головним чином через те, що внутрішній опір літій-іонної батареї дуже малий, зазвичай лише кілька мΩ. Тим часом як активний компонент, важко виміряти внутрішній опір безпосередньо. Крім того, на внутрішній опір впливає стан навколишнього середовища, наприклад температура та стан заряду. Нижче наведено стандарти, у яких згадується, як перевірити DCIR.

• Міжнародний стандарт:

IEC 61960-3: 2017:Вторинні елементи та батареї, що містять лужні або інші некислотні електроліти. Вторинні літієві елементи та батареї для портативних застосувань. Частина 3. Призматичні та циліндричні літієві вторинні елементи та виготовлені з них батареї..

IEC 62620:2014:Вторинні елементи та батареї, що містять лужні або інші некислотні електроліти - вторинні літієві елементи та батареї для використання в промислових цілях.

• Японія:JIS C 8715-1:2018: Вторинні літієві елементи та батареї для промислового застосування. Частина 1. Випробування та вимоги до продуктивності
• Китай не має відповідного стандарту щодо тестування DCIR.

різновиди

Методи тестування схожіIEC 61960-3:2017,IEC 62620:2014іJIS C 8715-1:2018. Основні відмінності такі:

1. Температури тестування різні. IEC 62620:2014 іJIS C 8715-1:2018регулює 5℃вище температури навколишнього середовища, ніж IEC 61960-3:2017. Нижча температура зробить вищу в'язкість електроліту, що спричинить менший рух іонів. Таким чином, хімічна реакція буде сповільнюватися, а опір Ом і опір поляризації стануть більшими, що викличе тенденцію до збільшення DCIR.
2. SoC відрізняється. SoC, необхідний вIEC 62620:2014іJIS C 8715-1:2018становить 50％±10％, покиIEC 61960-3:2017становить 100%. Статус заряду дуже впливає на DCIR. Зазвичай результати тестування DCIR будуть нижчими зі збільшенням SoC. Це пов'язано з процедурою реакції. У низькому SoC，опір перенесення зарядуR_ct буде вище; іR_ct зменшуватиметься зі збільшенням SoC, як і DCIR.
3. Період розрядки різний. IEC 62620:2014 і JIS C 8715-1:2018 вимагають більш тривалого періоду розряду, ніжIEC 61960-3:2017. Довгий період імпульсу призведе до нижчого зростання DCIR і призведе до відхилення від лінійності. Причина полягає в тому, що збільшення тривалості імпульсу призведе до збільшенняR_ct і статидомінуючий.
4. Розрядні струми різні. Однак розрядний струм не обов'язково безпосередньо пов'язаний з DCIR. Відношення визначаєтьсявдизайн.
5. ХочаJIS C 8715-1:2018відноситься доIEC 62620:2014, вони мають різні визначення для акумуляторів з високим номінальним значенням.IEC 62620:2014визначає, що батареї з високими номінальними характеристиками можуть розряджати струм не менше ніж 7,0C.WhileJIS C 8715-1:2018визначає батареї з високим рейтингом, які можуть розряджатися при 3,5C.

Аналіз на Тестування

Нижче наведено діаграму функції напруга-час вимірювання DCIR. Крива показує опір клітин, щоб ми могли оцінити продуктивність.

• Як показано на малюнку, червоні стрілки позначаютьR_Ω. Значення пов’язане з iR-drop. iR-drop означає раптову зміну напруги після зміни струму. Зазвичай, коли клітина електрифікована, є'падіння напруги. Тому ми можемо знати, щоR_Ω клітини є0,49 мОм.
• Зелена стрілка означаєR_ct. R_ct іR_mt потрібен час для активації. Зазвичай це відбувається після падіння напруги. ЗначенняR_ct можна виміряти через 1 мс після зміни струму. Значення є0,046 мОм. нормальноR_ct буде зменшуватися з підвищенням SoC.
• Синя стрілка позначає змінуR_mt. Напруга постійно знижується через нерівномірний розподіл літій-іонів. ЗначенняR_mt is 0,19 мОм 

Висновок

Тест DCIR може показати ефективність акумуляторів. Це'також є критичним параметром для досліджень і розробок. Однак є деякі проблеми, які слід враховувати, щоб зберегти точність вимірювання.

• Необхідно розглянути спосіб з'єднання між батареями та зарядним і розрядним обладнанням. Опір з’єднання має бути якомога нижчим (рекомендується не більше ніж0,02 мОм).
• Також важливо підключення проводів напруги і струмознімання.It було б краще підключити з тієї самої сторони вкладок. Слід зауважити, що не підключайте дроти збору до проводів зарядки обладнання.
• Також слід враховувати точність зарядного та розрядного обладнання та час відгуку. Рекомендується час відгуку не більше 10 мс. Чим коротший час відповіді, тим точніший результат.