Hintergrund

Beim Laden und Entladen von Batterien wird die Kapazität durch die durch den Innenwiderstand verursachte Überspannung beeinflusst. Als kritischer Parameter der Batterie ist der Innenwiderstand eine Untersuchung zur Analyse der Batterieverschlechterung wert. Der Innenwiderstand einer Batterie besteht aus:

• Ohm Innenwiderstand (R_Ω) –Der Widerstand von Laschen, Elektrolyt, Separator und anderen Komponenten.
• Ladungsübertragung Innenwiderstand (R_ct) –Der Widerstand von Ionen, die Laschen und Elektrolyt passieren. Dies stellt die Schwierigkeit der Tabs-Reaktion dar. Normalerweise können wir die Leitfähigkeit erhöhen, um diesen Widerstand zu verringern.
• Polarisationswiderstand (R_mt) ist der Innenwiderstand, der durch die ungleichmäßige Dichte der Lithiumionen dazwischen verursacht wirdKathodeund Anode. Der Polarisationswiderstand ist in Situationen wie dem Laden bei niedriger Temperatur höherTemperaturoder hohe Nennladung.

Normalerweise messen wir ACIR oder DCIR. ACIR ist der Innenwiderstand, gemessen bei 1 kHz Wechselstrom. Dieser Innenwiderstand wird auch als Ohm-Widerstand bezeichnet. DerMangelDer Nachteil der Daten besteht darin, dass sie die Leistung einer Batterie nicht direkt anzeigen können. DCIR wird durch einen erzwungenen Konstantstrom in kurzer Zeit gemessen, in dem sich die Spannung kontinuierlich ändert. Wenn der momentane Strom I beträgt und die Spannungsänderung in diesem kurzen Zeitraum beträgtΔＵ, nach dem Ohmschen GesetzＲ＝ΔＵ／ＩWir können das DCIR bekommen. Bei DCIR geht es nicht nur um den ohmschen Innenwiderstand, sondern auch um den Ladungsübertragungswiderstand und den Polarisationswiderstand.

Analyse der Standards Chinas und anderer Länder

It'Die DCIR-Forschung einer Lithium-Ionen-Batterie ist immer eine Schwierigkeit. Es'Das liegt vor allem daran, dass der Innenwiderstand einer Lithium-Ionen-Batterie sehr klein ist, normalerweise nur einige mΩ. Da es sich um eine aktive Komponente handelt, ist es schwierig, den Innenwiderstand direkt zu messen. Darüber hinaus wird der Innenwiderstand durch den Zustand der Umgebung, wie Temperatur und Ladezustand, beeinflusst. Nachfolgend finden Sie Standards, die das Testen von DCIR erwähnen.

• Internationaler Standard:

IEC 61960-3: 2017:Sekundärzellen und Batterien, die alkalische oder andere nicht saure Elektrolyte enthalten – Sekundäre Lithiumzellen und Batterien für tragbare Anwendungen – Teil 3: Prismatische und zylindrische Lithium-Sekundärzellen und daraus hergestellte Batterien.

IEC 62620:2014:Sekundärzellen und Batterien, die alkalische oder andere nicht saure Elektrolyte enthalten – Sekundäre Lithiumzellen und Batterien für den Einsatz in industriellen Anwendungen.

• Japan:JIS C 8715-1:2018: Sekundäre Lithiumzellen und -batterien für den Einsatz in industriellen Anwendungen – Teil 1: Tests und Leistungsanforderungen
• In China gibt es keinen relevanten Standard für DCIR-Tests.

Sorten

Die Testmethoden sind untereinander ähnlichIEC 61960-3:2017,IEC 62620:2014UndJIS C 8715-1:2018. Die Hauptunterschiede sind wie folgt:

1. Die Prüftemperaturen sind unterschiedlich. IEC 62620:2014 undJIS C 8715-1:2018regelt eine 5℃höhere Umgebungstemperatur als IEC 61960-3:2017. Eine niedrigere Temperatur führt zu einer höheren Viskosität des Elektrolyten, was zu einer geringeren Ionenbewegung führt. Dadurch wird die chemische Reaktion langsamer und der Ohm-Widerstand und der Polarisationswiderstand werden größer, was zu einem tendenziellen DCIR-Anstieg führt.
2. SoC ist anders. Der erforderliche SoCIEC 62620:2014UndJIS C 8715-1:2018ist 50％±10％, währendIEC 61960-3:2017ist 100 %. Der Ladestatus hat großen Einfluss auf DCIR. Normalerweise werden die DCIR-Testergebnisse mit zunehmendem SoC niedriger. Dies hängt mit dem Reaktionsablauf zusammen. In einem niedrigen SoC，der LadungsübertragungswiderstandR_ct wird höher sein; UndR_ct wird mit zunehmendem SoC abnehmen, also auch DCIR.
3. Die Entladezeit ist unterschiedlich. IEC 62620:2014 und JIS C 8715-1:2018 erfordern eine längere Entladezeit alsIEC 61960-3:2017. Die lange Pulsperiode führt zu einem geringeren Anstiegstrend des DCIR und stellt eine Abweichung von der Linearität dar. Der Grund dafür ist, dass die Erhöhung der Pulszeit zu einem höheren Wert führtR_ct und werdendominant.
4. Die Entladeströme sind unterschiedlich. Allerdings steht der Entladestrom nicht unbedingt in direktem Zusammenhang mit DCIR. Die Beziehung wird bestimmt durchDieDesign.
5. ObwohlJIS C 8715-1:2018bezieht sich aufIEC 62620:2014, sie haben unterschiedliche Definitionen für Batterien mit hoher Nennleistung.IEC 62620:2014legt fest, dass Hochleistungsbatterien einen Strom von nicht weniger als 7,0 °C entladen können.WhilJIS C 8715-1:2018Definiert Hochleistungsbatterien, die sich bei 3,5 °C entladen können.

Analyse zum Testen

Nachfolgend finden Sie das Spannungs-Zeit-Funktionsdiagramm der DCIR-Testmaßnahme. Die Kurve zeigt den Widerstand der Zellen, sodass wir die Leistung beurteilen können.

• Wie im Bild gezeigt, repräsentieren die roten PfeileR_Ω. Der Wert bezieht sich auf den iR-Drop. Unter iR-Abfall versteht man die plötzliche Spannungsänderung nach der Stromänderung. Normalerweise, wenn eine Zelle elektrifiziert ist'sa Spannungsabfall. Daher können wir wissen, dass dieR_Ω der Zelle ist0,49 mΩ.
• Der grüne Pfeil stellt darR_ct. R_ct UndR_mt brauche etwas Zeit zur Aktivierung. Normalerweise geschieht dies nach einem Abfall der Ohm-Spannung. Der Wert vonR_ct kann 1ms nach Stromänderung gemessen werden. Der Wert ist0,046 mΩ. NormalerweiseR_ct wird mit der Erhöhung des SoC abnehmen.
• Der blaue Pfeil stellt die Änderung darR_mt. Die Spannung nimmt aufgrund der ungleichmäßigen Ausbreitung der Lithium-Ionen weiter ab. Der Wert vonR_mt is 0,19 mΩ 

Abschluss

Der DCIR-Test kann die Leistung von Batterien zeigen. Es'Es ist auch ein kritischer Parameter für Forschung und Entwicklung. Es sind jedoch einige Punkte zu beachten, um die Genauigkeit der Messung aufrechtzuerhalten.

• Die Art der Verbindung zwischen Batterien und Lade- und Entladegeräten sollte berücksichtigt werden. Der Verbindungswiderstand sollte so gering wie möglich sein (empfohlen nicht größer als).0,02 mΩ).
• Wichtig ist auch der Anschluss der Spannungs- und Stromsammelleitungen.IEs wäre besser, die Laschen auf der gleichen Seite anzuschließen. Es ist zu beachten, dass die Sammelkabel nicht mit den Ladekabeln der Geräte verbunden werden.
• Auch die Genauigkeit der Lade- und Entladegeräte und die Reaktionszeit sollten berücksichtigt werden. Die Reaktionszeit sollte nicht länger als 10 ms sein. Je kürzer die Reaktionszeit, desto genauer das Ergebnis.