Φόντο

Κατά τη φόρτιση και την εκφόρτιση των μπαταριών, η χωρητικότητα θα επηρεαστεί από την υπέρταση που προκαλείται από την εσωτερική αντίσταση. Ως κρίσιμη παράμετρος της μπαταρίας, η εσωτερική αντίσταση αξίζει έρευνα για την ανάλυση της υποβάθμισης της μπαταρίας. Η εσωτερική αντίσταση μιας μπαταρίας περιέχει:

• Εσωτερική αντίσταση Ohm (R_Ω) –Η αντίσταση από γλωττίδες, ηλεκτρολύτη, διαχωριστή και άλλα εξαρτήματα.
• Εσωτερική αντίσταση μετάδοσης φορτίων (R_ct) –Η αντίσταση των γλωττίδων που διέρχονται ιόντα και του ηλεκτρολύτη. Αυτό αντιπροσωπεύει τη δυσκολία της αντίδρασης καρτελών. Κανονικά μπορούμε να αυξήσουμε την αγωγιμότητα για να μειώσουμε αυτή την αντίσταση.
• Αντίσταση πόλωσης (R_mt) είναι η εσωτερική αντίσταση που προκαλείται από την άνιση πυκνότητα των ιόντων λιθίου μεταξύκάθοδοςκαι άνοδος. Η αντίσταση πόλωσης θα είναι υψηλότερη σε καταστάσεις όπως η φόρτιση σε χαμηλά επίπεδαθερμοκρασίαή υψηλή ονομαστική χρέωση.

Κανονικά μετράμε το ACIR ή το DCIR. Το ACIR είναι η εσωτερική αντίσταση που μετράται σε ρεύμα AC 1k Hz. Αυτή η εσωτερική αντίσταση είναι επίσης γνωστή ως αντίσταση Ohm. Οέλλειψηαπό τα δεδομένα είναι ότι δεν μπορεί να δείξει άμεσα την απόδοση μιας μπαταρίας. Το DCIR μετράται με ένα εξαναγκασμένο σταθερό ρεύμα σε σύντομο χρονικό διάστημα, στο οποίο η τάση αλλάζει συνεχώς. Εάν το στιγμιαίο ρεύμα είναι I, και η αλλαγή της τάσης σε αυτό το βραχύ χρονικό διάστημα είναιΔＵ, σύμφωνα με το νόμο του OhmＲ＝ΔＵ／ＩΜπορούμε να πάρουμε το DCIR. Το DCIR δεν αφορά μόνο την εσωτερική αντίσταση Ohm, αλλά και την αντίσταση μεταφοράς φορτίου και την αντίσταση πόλωσης.

Ανάλυση των προτύπων της Κίνας και άλλων χωρών

It'Είναι πάντα μια δυσκολία στην έρευνα του DCIR μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου. Το's κυρίως επειδή η εσωτερική αντίσταση μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου είναι πολύ μικρή, συνήθως μόνο μερικά mΩ. Εν τω μεταξύ, ως ενεργό συστατικό, είναι δύσκολο να μετρηθεί άμεσα η εσωτερική αντίσταση. Επιπλέον, η εσωτερική αντίσταση επηρεάζεται από την κατάσταση του περιβάλλοντος, όπως η θερμοκρασία και η κατάσταση φορτίων. Ακολουθούν πρότυπα που έχουν αναφέρει σχετικά με τον τρόπο δοκιμής DCIR.

• Διεθνές πρότυπο:

IEC 61960-3: 2017:Δευτερεύοντα στοιχεία και μπαταρίες που περιέχουν αλκαλικούς ή άλλους μη όξινους ηλεκτρολύτες – Δευτερεύουσες κυψέλες λιθίου και μπαταρίες για φορητές εφαρμογές – Μέρος 3: Πρισματικές και κυλινδρικές δευτερεύουσες κυψέλες λιθίου και μπαταρίες κατασκευασμένες από αυτές.

IEC 62620:2014:Δευτερεύουσες κυψέλες και μπαταρίες που περιέχουν αλκαλικούς ή άλλους μη όξινους ηλεκτρολύτες – Δευτερεύουσες κυψέλες λιθίου και μπαταρίες για χρήση σε βιομηχανικές εφαρμογές.

• Ιαπωνία:JIS C 8715-1:2018: Δευτερεύουσες κυψέλες λιθίου και μπαταρίες για χρήση σε βιομηχανικές εφαρμογές – Μέρος 1: Δοκιμές και απαιτήσεις απόδοσης
• Η Κίνα δεν διαθέτει σχετικό πρότυπο σχετικά με τις δοκιμές DCIR.

ποικιλίες

Οι μέθοδοι δοκιμής είναι παρόμοιες μεταξύIEC 61960-3:2017,IEC 62620:2014καιJIS C 8715-1:2018. Οι βασικές διακρίσεις είναι οι εξής:

1. Οι θερμοκρασίες δοκιμής είναι διαφορετικές. IEC 62620:2014 καιJIS C 8715-1:2018ρυθμίζει ένα 5℃υψηλότερη θερμοκρασία περιβάλλοντος από το IEC 61960-3:2017. Η χαμηλότερη θερμοκρασία θα κάνει υψηλότερο ιξώδες του ηλεκτρολύτη, το οποίο θα προκαλέσει χαμηλότερη κίνηση των ιόντων. Έτσι η χημική αντίδραση θα επιβραδυνθεί και η αντίσταση στο Ohm και η αντίσταση πόλωσης θα γίνουν μεγαλύτερες, γεγονός που θα προκαλέσει μια τάση αύξησης του DCIR.
2. Το SoC είναι διαφορετικό. Το SoC που απαιτείται σεIEC 62620:2014καιJIS C 8715-1:2018είναι 50±10％, ενώIEC 61960-3:2017είναι 100%. Η κατάσταση της φόρτισης έχει μεγάλη επιρροή στο DCIR. Κανονικά το αποτέλεσμα της δοκιμής DCIR θα μειωθεί με την αύξηση του SoC. Αυτό σχετίζεται με τη διαδικασία της αντίδρασης. Σε χαμηλό SoC,την αντίσταση μεταφοράς φορτίουR_ct θα είναι υψηλότερο? καιR_ct θα μειωθεί με την αύξηση του SoC, έτσι όπως το DCIR.
3. Η περίοδος εκφόρτισης είναι διαφορετική. Το IEC 62620:2014 και το JIS C 8715-1:2018 απαιτεί μεγαλύτερη περίοδο εκφόρτισης απόIEC 61960-3:2017. Η μεγάλη περίοδος παλμού θα προκαλέσει χαμηλότερη αυξητική τάση του DCIR και θα παρουσιάσει απόκλιση από τη γραμμικότητα. Ο λόγος είναι ότι η αύξηση του χρόνου παλμού θα προκαλέσει υψηλότεροR_ct και να γίνεικύριος.
4. Τα ρεύματα εκκένωσης είναι διαφορετικά. Ωστόσο, το ρεύμα εκφόρτισης δεν σχετίζεται απαραίτητα άμεσα με το DCIR. Η σχέση καθορίζεται απόοσχέδιο.
5. Αν καιJIS C 8715-1:2018αναφέρεται σεIEC 62620:2014, έχουν διαφορετικούς ορισμούς για μπαταρίες υψηλής βαθμολογίας.IEC 62620:2014ορίζει ότι οι μπαταρίες υψηλής ονομαστικής απόδοσης μπορούν να αποφορτίσουν τουλάχιστον 7,0 C ρεύματος.WχείλοςJIS C 8715-1:2018ορίζει ότι οι μπαταρίες υψηλής βαθμολογίας είναι εκείνες που μπορούν να αποφορτιστούν με 3,5 C.

Ανάλυση δοκιμών

Παρακάτω είναι το γράφημα λειτουργίας τάσης-χρόνου του μέτρου δοκιμής DCIR. Η καμπύλη δείχνει την αντίσταση των κυττάρων, ώστε να μπορούμε να αξιολογήσουμε την απόδοση.

• Όπως φαίνεται στην εικόνα, τα κόκκινα βέλη αντιπροσωπεύουνR_Ω. Η τιμή σχετίζεται με το iR-drop. iR-drop σημαίνει την ξαφνική αλλαγή τάσης μετά την αλλαγή ρεύματος. Κανονικά όταν ένα κύτταρο ηλεκτρίζεται, υπάρχει'πτώση τάσης. Επομένως μπορούμε να γνωρίζουμε ότι ηR_Ω του κυττάρου είναι0,49 mΩ.
• Το πράσινο βέλος αντιπροσωπεύειR_ct. R_ct καιR_mt χρειάζεται λίγο χρόνο για να ενεργοποιηθεί. Κανονικά συμβαίνει μετά από πτώση της τάσης Ohm. Η αξία τουR_ct μπορεί να μετρηθεί 1 ms μετά την τρέχουσα αλλαγή. Η τιμή είναι0,046mΩ. ΚανονικάR_ct θα μειωθεί με την αύξηση του SoC.
• Το μπλε βέλος αντιπροσωπεύει την αλλαγή τουR_mt. Η τάση συνεχίζει να μειώνεται λόγω της ανομοιόμορφης εξάπλωσης ιόντων λιθίου. Η αξία τουR_mt is 0,19mΩ 

Σύναψη

Η δοκιμή DCIR μπορεί να δείξει την απόδοση των μπαταριών. Το'είναι επίσης μια κρίσιμη παράμετρος για την Ε&Α. Ωστόσο, υπάρχουν ορισμένα ζητήματα που πρέπει να ληφθούν υπόψη προκειμένου να διατηρηθεί η ακρίβεια της μέτρησης.

• Θα πρέπει να ληφθεί υπόψη ο τρόπος σύνδεσης μεταξύ μπαταριών και εξοπλισμού φόρτισης και εκφόρτισης. Η αντίσταση σύνδεσης πρέπει να είναι όσο το δυνατόν χαμηλότερη (προτείνετε όχι μεγαλύτερη από0,02mΩ).
• Η σύνδεση των καλωδίων συλλογής τάσης και ρεύματος είναι επίσης σημαντική.IΘα ήταν καλύτερο να συνδεθείτε στην ίδια πλευρά των καρτελών. Πρέπει να σημειωθεί ότι μη συνδέετε τα καλώδια συλλογής στα καλώδια φόρτισης του εξοπλισμού.
• Θα πρέπει επίσης να ληφθούν υπόψη η ακρίβεια του εξοπλισμού φόρτισης και εκφόρτισης και ο χρόνος απόκρισης. Ο χρόνος απόκρισης προτείνεται όχι μεγαλύτερος από 10 ms. Όσο μικρότερος είναι ο χρόνος απόκρισης, τόσο πιο ακριβές είναι το αποτέλεσμα.