钜大LARGE | 点击量：1861次 | 2021年04月12日
有关动力锂离子电池内阻的研究
1.1锂离子动力锂电池内阻重要性
电池的内阻是蓄电池最重要的特性参数之一，它是表征电池寿命及电池运行状态的重要参数，是衡量电子和离子在电极内传输难易程度的重要标志。内阻还反映了电池的健康状态。电池出厂时的内阻很小，但经过长期充放电后，由于电池内部电解液的损耗，以及电池内部化学物质活性的降低，会使内阻逐渐新增，电解质会在多次充放电中逐步变性，内阻新增，直到内阻大到电池内部的电量无法正常释放出来，此时电池老化，相对的电池容量也会下降。
1.2锂离子电池内阻分析
锂离子电池内阻不是定值，它跟锂离子电池的工作状态有关，包括欧姆内阻和极化内阻这两部分。
1）欧姆内阻
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
欧姆内阻是锂离子电池的固有电阻，也就是直流内阻，在一定的SOC状态下可认为是固定的，它重要由电极材料、电解液、隔膜的电阻及其他各部分材料的内阻组成。图显示了锂离子电池在某个SOC状态下放电的过程。当锂离子电池开始放电时，欧姆内阻会在锂离子电池两端出现一个瞬间电压降ΔU1，这个压降持续的时间很短(2ms以内)，因此锂离子电池动态内阻的测试要有较短的响应时间。短时间之后锂离子电池的极化用途发生功效，锂离子电池两端的电压降重要由极化内阻引起，在充电过程中，欧姆内阻也会在锂离子电池两端引起一个瞬时电压上升的变化，之后就是极化内阻起用途。
2）极化内阻
锂离子电池在放电之后很短时间内的电压降变化由欧姆内阻引起，之后的电压降重要由极化用途引起。因为锂离子电池内部在进行化学反应，极化用途和电池SOC状态变化都会引起电池输出电压的下降，但是这种变化是缓慢的，不同于欧姆内阻引起的电池两端电压瞬时下降。此时的内阻是锂离子电池化学反应中离子浓度引起的，即称为极化内阻。该内阻值随着反应的进行是变化的，其大小与检测的时间和电流的强度有关。
在放电过程中10～20s时间内电压的持续缓慢下降，以及在充电过程中20s之后电压的持续缓慢上升都是由极化内阻引起的。
1.3内阻影响因素
锂离子电池交直流内阻与温度呈现明显的逆向关系，即温度下降内阻上升，并且呈现出典型的非线性特点。在实际应用过程中应尽量防止锂离子电池在低温环境中进行充放电，尤其低温充电对电池性能影响非常大。
锂离子电池不同SOC状态下直流内阻呈现出放电深度越大，其直流内阻也越大的趋势;图显示了锂离子电池在不同SOC状态下交流内阻非常接近，可以认为锂离子电池交流内阻没有随SOC的变化而变化。在不同SOC状态下锂离子电池的交流内阻基本无变化，故在应用过程中只需考察不同SOC状态下直流内阻值即可。
锂离子电池振动环境下直流内阻变化曲线图表明同一锂离子电池样品在振动环境下直流内阻变化非常小，可以认为锂离子电池直流内阻没有因振动环境而发生较大变。
