Pozadí

Při nabíjení a vybíjení baterií bude kapacita ovlivněna přepětím způsobeným vnitřním odporem. Vnitřní odpor jako kritický parametr baterie stojí za výzkum pro analýzu degradace baterie. Vnitřní odpor baterie obsahuje:

• Ohm vnitřní odpor (R_Ω) –Odolnost od jazýčků, elektrolytu, separátoru a dalších součástí.
• Nabíjí vnitřní odpor přenosu (R_ct) –Odpor procházejících iontů a elektrolytu. To představuje obtížnost reakce karet. Normálně můžeme zvýšit vodivost, abychom tento odpor snížili.
• Polarizační odpor (R_mt) je vnitřní odpor způsobený nerovnoměrnou hustotou lithiových iontů mezi nimikatodaa anodou. Polarizační odpor bude vyšší v situacích, jako je nízké nabíjeníteplotanebo vysoké jmenovité nabití.

Normálně měříme ACIR nebo DCIR. ACIR je vnitřní odpor měřený v 1kHz AC proudu. Tento vnitřní odpor je také známý jako odpor Ohm. Thenedostatekdat je, že nemůže přímo ukazovat výkon baterie. DCIR je měřen vynuceným konstantním proudem v krátkém čase, ve kterém se napětí plynule mění. Pokud je okamžitý proud I a změna napětí v tomto krátkodobém horizontu jeΔＵpodle Ohmova zákonaＲ＝ΔＵ／ＩMůžeme získat DCIR. DCIR není pouze o vnitřním odporu Ohm, ale také o odporu přenosu náboje a polarizačním odporu.

Analýza standardů Číny a dalších zemí

It'Při výzkumu DCIR lithium-iontové baterie je vždy problém. To's hlavně proto, že vnitřní odpor lithium-iontové baterie je velmi malý, obvykle jen několik mΩ. Mezitím jako aktivní součást je obtížné přímo měřit vnitřní odpor. Kromě toho je vnitřní odpor ovlivněn stavem prostředí, jako je teplota a stav nabití. Níže jsou uvedeny standardy, které zmiňují, jak testovat DCIR.

• Mezinárodní standard:

IEC 61960-3: 2017:Sekundární články a baterie obsahující alkalické nebo jiné nekyselé elektrolyty – Sekundární lithiové články a baterie pro přenosná použití – Část 3: Prizmatické a válcové lithiové sekundární články a baterie z nich vyrobené.

IEC 62620:2014:Sekundární články a baterie obsahující alkalické nebo jiné nekyselé elektrolyty – Sekundární lithiové články a baterie pro použití v průmyslových aplikacích.

• Japonsko:JIS C 8715-1:2018: Sekundární lithiové články a baterie pro použití v průmyslových aplikacích – Část 1: Zkoušky a požadavky na provedení
• Čína nemá relevantní standard o testování DCIR.

Odrůdy

Testovací metody jsou mezi sebou podobnéIEC 61960-3:2017,IEC 62620:2014aJIS C 8715-1:2018. Hlavní rozdíly jsou následující:

1. Testovací teploty jsou různé. IEC 62620:2014 aJIS C 8715-1:2018reguluje 5℃vyšší okolní teplota než IEC 61960-3:2017. Nižší teplota způsobí vyšší viskozitu elektrolytu, což způsobí nižší pohyb iontů. Chemická reakce se tak zpomalí a odpor ohmů a polarizační odpor se zvětší, což způsobí trend nárůstu DCIR.
2. SoC je jiný. SoC vyžadováno vIEC 62620:2014aJIS C 8715-1:2018je 50％±10％, zatímcoIEC 61960-3:2017je 100 %. Stav nabití má na DCIR velký vliv. Normálně se výsledek testování DCIR sníží se zvýšením SoC. To souvisí s postupem reakce. V nízkém SoC,odpor přenosu nábojeR_ct bude vyšší; aR_ct bude klesat se zvýšením SoC, takže jako DCIR.
3. Doba vybíjení je různá. IEC 62620:2014 a JIS C 8715-1:2018 vyžadují delší dobu vybíjení nežIEC 61960-3:2017. Dlouhá perioda pulzu způsobí nižší rostoucí trend DCIR a představuje odchylku od linearity. Důvodem je, že zvýšení doby pulzu způsobí vyššíR_ct a stát sedominantní.
4. Výbojové proudy jsou různé. Vybíjecí proud však nemusí přímo souviset s DCIR. Vztah je určenadesign.
5. AčkoliJIS C 8715-1:2018odkazuje naIEC 62620:2014, mají různé definice na vysoce dimenzovaných bateriích.IEC 62620:2014definuje, že baterie s vysokým jmenovitým výkonem mohou vybíjet nejméně 7,0 C proudu.WhileJIS C 8715-1:2018definuje vysoce hodnocené baterie, které se mohou vybíjet 3,5C.

Analýza na testování

Níže je uveden diagram funkce napětí-čas testovacího měření DCIR. Křivka ukazuje odpor buněk, abychom mohli vyhodnotit výkon.

• Jak je znázorněno na obrázku, představují červené šipkyR_Ω. Hodnota souvisí s iR-drop. iR-drop znamená náhlou změnu napětí po změně proudu. Normálně, když je buňka elektrifikovaná, tam'sa pokles napětí. Proto můžeme vědět, žeR_Ω buňky je0,49 mΩ.
• Zelená šipka představujeR_ct. R_ct aR_mt potřebují nějaký čas na aktivaci. Normálně se to stane po poklesu ohmového napětí. HodnotaR_ct lze měřit 1 ms po změně proudu. Hodnota je0,046 mΩ. NormálněR_ct bude klesat se zvýšením SoC.
• Modrá šipka představuje změnuR_mt. Napětí stále klesá kvůli nerovnoměrnému rozložení lithium-iontů. HodnotaR_mt is 0,19 mΩ 

Závěr

Test DCIR může ukázat výkon baterií. To'je také kritickým parametrem pro výzkum a vývoj. Existují však některé problémy, které je třeba vzít v úvahu, aby byla zachována přesnost měření.

• Je třeba zvážit způsob propojení mezi bateriemi a nabíjecím a vybíjecím zařízením. Odpor připojení by měl být co nejnižší (doporučujeme ne větší než0,02 mΩ).
• Důležité je také připojení sběrných vodičů napětí a proudu.IBylo by lepší připojit se na stejné straně karet. Je třeba poznamenat, že nepřipojujte sběrné vodiče k nabíjecím vodičům zařízení.
• Je třeba vzít v úvahu také přesnost nabíjecího a vybíjecího zařízení a dobu odezvy. Doba odezvy se nedoporučuje delší než 10 ms. Čím kratší je doba odezvy, tím přesnější je výsledek.