鉅大LARGE | 點擊量：1905次 | 2021年04月12日
有關動力鋰離子電池內阻的研究
1.1鋰離子動力鋰電池內阻重要性
電池的內阻是蓄電池最重要的特性參數之一，它是表征電池壽命及電池運行狀態的重要參數，是衡量電子和離子在電極內傳輸難易程度的重要標志。內阻還反映了電池的健康狀態。電池出廠時的內阻很小，但經過長期充放電后，由于電池內部電解液的損耗，以及電池內部化學物質活性的降低，會使內阻逐漸新增，電解質會在多次充放電中逐步變性，內阻新增，直到內阻大到電池內部的電量無法正常釋放出來，此時電池老化，相對的電池容量也會下降。
1.2鋰離子電池內阻分析
鋰離子電池內阻不是定值，它跟鋰離子電池的工作狀態有關，包括歐姆內阻和極化內阻這兩部分。
1）歐姆內阻
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
歐姆內阻是鋰離子電池的固有電阻，也就是直流內阻，在一定的SOC狀態下可認為是固定的，它重要由電極材料、電解液、隔膜的電阻及其他各部分材料的內阻組成。圖顯示了鋰離子電池在某個SOC狀態下放電的過程。當鋰離子電池開始放電時，歐姆內阻會在鋰離子電池兩端出現一個瞬間電壓降ΔU1，這個壓降持續的時間很短(2ms以內)，因此鋰離子電池動態內阻的測試要有較短的響應時間。短時間之后鋰離子電池的極化用途發生功效，鋰離子電池兩端的電壓降重要由極化內阻引起，在充電過程中，歐姆內阻也會在鋰離子電池兩端引起一個瞬時電壓上升的變化，之后就是極化內阻起用途。
2）極化內阻
鋰離子電池在放電之后很短時間內的電壓降變化由歐姆內阻引起，之后的電壓降重要由極化用途引起。因為鋰離子電池內部在進行化學反應，極化用途和電池SOC狀態變化都會引起電池輸出電壓的下降，但是這種變化是緩慢的，不同于歐姆內阻引起的電池兩端電壓瞬時下降。此時的內阻是鋰離子電池化學反應中離子濃度引起的，即稱為極化內阻。該內阻值隨著反應的進行是變化的，其大小與檢測的時間和電流的強度有關。
在放電過程中10～20s時間內電壓的持續緩慢下降，以及在充電過程中20s之后電壓的持續緩慢上升都是由極化內阻引起的。
1.3內阻影響因素
鋰離子電池交直流內阻與溫度呈現明顯的逆向關系，即溫度下降內阻上升，并且呈現出典型的非線性特點。在實際應用過程中應盡量防止鋰離子電池在低溫環境中進行充放電，尤其低溫充電對電池性能影響非常大。
鋰離子電池不同SOC狀態下直流內阻呈現出放電深度越大，其直流內阻也越大的趨勢;圖顯示了鋰離子電池在不同SOC狀態下交流內阻非常接近，可以認為鋰離子電池交流內阻沒有隨SOC的變化而變化。在不同SOC狀態下鋰離子電池的交流內阻基本無變化，故在應用過程中只需考察不同SOC狀態下直流內阻值即可。
鋰離子電池振動環境下直流內阻變化曲線圖表明同一鋰離子電池樣品在振動環境下直流內阻變化非常小，可以認為鋰離子電池直流內阻沒有因振動環境而發生較大變。
