Tło

Podczas ładowania i rozładowywania akumulatorów na pojemność będzie miało wpływ przepięcie spowodowane przez rezystancję wewnętrzną. Jako krytyczny parametr akumulatora, warto zbadać rezystancję wewnętrzną w celu analizy degradacji akumulatora. Rezystancja wewnętrzna akumulatora składa się z:

• Opór wewnętrzny Ohm (R_Ω) –Oporność zakładek, elektrolitu, separatora i innych elementów.
• Ładuje rezystancję wewnętrzną przekładni (R_ct) –Opór jonów przechodzących przez wypustki i elektrolit. Oznacza to trudność reakcji tabletek. Zwykle możemy zwiększyć przewodność, aby zmniejszyć tę rezystancję.
• Odporność na polaryzację (R_mt) to opór wewnętrzny spowodowany nierówną gęstością jonów litu pomiędzykatodai anoda. Opór polaryzacji będzie wyższy w sytuacjach takich jak ładowanie przy niskim poziomietemperaturalub wysokie obciążenie znamionowe.

Zwykle mierzymy ACIR lub DCIR. ACIR to rezystancja wewnętrzna mierzona w prądzie przemiennym o częstotliwości 1 kHz. Ten opór wewnętrzny jest również znany jako opór omowy. Thebrakdanych jest to, że nie mogą bezpośrednio pokazać wydajności baterii. DCIR mierzy się wymuszonym prądem stałym w krótkim czasie, w którym napięcie stale się zmienia. Jeśli chwilowy prąd wynosi I, a zmiana napięcia w tym krótkim okresie wynosiΔＵzgodnie z prawem OhmaＲ＝ΔＵ／ＩMożemy zdobyć DCIR. DCIR to nie tylko rezystancja wewnętrzna w omach, ale także rezystancja przenoszenia ładunku i rezystancja polaryzacji.

Analiza standardów Chin i innych krajów

It'Zawsze jest trudność w badaniu DCIR akumulatora litowo-jonowego. To'głównie dlatego, że rezystancja wewnętrzna akumulatora litowo-jonowego jest bardzo mała, zwykle wynosi kilka mΩ. Tymczasem jako składnik aktywny trudno jest bezpośrednio zmierzyć rezystancję wewnętrzną. Poza tym na rezystancję wewnętrzną wpływa stan środowiska, taki jak temperatura i stan naładowania. Poniżej znajdują się standardy, które wspomniały o tym, jak testować DCIR.

• Norma międzynarodowa:

IEC 61960-3: 2017:Ogniwa i akumulatory wtórne zawierające elektrolity alkaliczne lub inne niekwasowe – Ogniwa i akumulatory litowe wtórne do zastosowań przenośnych – Część 3: Wtórne ogniwa litowe pryzmatyczne i cylindryczne oraz wykonane z nich akumulatory.

IEC 62620:2014:Ogniwa i baterie wtórne zawierające elektrolity alkaliczne lub inne niekwasowe – Wtórne ogniwa i baterie litowe do użytku w zastosowaniach przemysłowych.

• Japonia:JIS C 8715-1:2018: Ogniwa i baterie litowe wtórne do zastosowań przemysłowych – Część 1: Badania i wymagania użytkowe
• W Chinach nie ma odpowiedniego standardu dotyczącego testów DCIR.

Odmiany

Metody testowania są podobne wśródIEC 61960-3:2017,IEC 62620:2014IJIS C 8715-1:2018. Główne rozróżnienia są następujące:

1. Temperatury testowania są różne. IEC 62620:2014 iJIS C 8715-1:2018reguluje 5℃wyższa temperatura otoczenia niż IEC 61960-3:2017. Niższa temperatura spowoduje wyższą lepkość elektrolitu, co spowoduje mniejszy ruch jonów. W ten sposób reakcja chemiczna ulegnie spowolnieniu, a rezystancja Ohm i rezystancja polaryzacji staną się większe, co spowoduje trend wzrostu DCIR.
2. SoC jest inny. SoC wymagany wIEC 62620:2014IJIS C 8715-1:2018jest 50％±10％, chwilaIEC 61960-3:2017wynosi 100%. Stan naładowania ma duży wpływ na DCIR. Zwykle wynik testu DCIR będzie się obniżał wraz ze wzrostem SoC. Jest to związane z procedurą reakcji. W niskim SoC，rezystancja przenoszenia ładunkuR_ct będzie wyższy; IR_ct zmniejszy się wraz ze wzrostem SoC, podobnie jak DCIR.
3. Okres rozładowywania jest inny. IEC 62620:2014 i JIS C 8715-1:2018 wymagają dłuższego okresu rozładowania niżIEC 61960-3:2017. Długi okres impulsu spowoduje niższy trend rosnący DCIR i będzie stanowić odchylenie od liniowości. Powodem jest to, że wydłużenie czasu impulsu spowoduje wyższyR_ct i stać siędominujący.
4. Prądy rozładowania są różne. Jednak prąd rozładowania niekoniecznie jest bezpośrednio powiązany z DCIR. Relacja jest określana przeztheprojekt.
5. ChociażJIS C 8715-1:2018odnosi sięIEC 62620:2014mają różne definicje akumulatorów o wysokich parametrach.IEC 62620:2014definiuje, że akumulatory o wysokich parametrach mogą rozładować prąd o natężeniu nie mniejszym niż 7,0°C.WcześćJIS C 8715-1:2018definiuje akumulatory o wysokich parametrach, czyli takie, które można rozładować w temperaturze 3,5°C.

Analiza dotycząca testowania

Poniżej znajduje się wykres funkcji napięcie-czas miary testowej DCIR. Krzywa pokazuje rezystancję ogniw, dzięki czemu możemy ocenić wydajność.

• Jak pokazano na rysunku, czerwone strzałki reprezentująR_Ω. Wartość jest związana ze spadkiem iR. iR-drop oznacza nagłą zmianę napięcia po zmianie prądu. Zwykle, gdy ogniwo jest naelektryzowane, tak właśnie jest'spadek napięcia. Dlatego możemy wiedzieć, żeR_Ω komórki jest0,49 mΩ.
• Zielona strzałka reprezentujeR_ct. R_ct IR_mt potrzebuje trochę czasu na aktywację. Zwykle dzieje się to po spadku napięcia Ohm. WartośćR_ct można zmierzyć 1 ms po zmianie prądu. Wartość jest0,046 mΩ. NormalnieR_ct spadnie wraz ze wzrostem SoC.
• Niebieska strzałka oznacza zmianęR_mt. Napięcie stale spada z powodu nierównomiernego rozproszenia energii litowo-jonowej. WartośćR_mt is 0,19 mΩ 

Wniosek

Test DCIR może pokazać wydajność baterii. To'to także krytyczny parametr dla prac badawczo-rozwojowych. Aby zachować dokładność pomiaru, należy jednak wziąć pod uwagę pewne kwestie.

• Należy rozważyć sposób połączenia akumulatorów z urządzeniami do ładowania i rozładowywania. Rezystancja połączenia powinna być jak najniższa (sugerowana nie większa niż0,02 mΩ).
• Ważne jest także podłączenie przewodów zbierających napięcie i prąd.ILepiej byłoby podłączyć po tej samej stronie zakładek. Należy pamiętać, aby nie łączyć przewodów zbierających z przewodami ładującymi urządzenia.
• Należy również wziąć pod uwagę dokładność urządzeń do ładowania i rozładowywania oraz czas reakcji. Sugerowany czas reakcji nie jest dłuższy niż 10 ms. Im krótszy czas reakcji, tym dokładniejszy wynik.