钜大LARGE | 点击量：1079次 | 2019年05月22日
哪些要素影响了锂电池的内阻？
锂电池为什么有内阻？
锂电池的内阻，静态内阻和作业内阻常常不同，在不同环境下，温度不同内阻也有变化。是哪些要素影响了锂电池的内阻？
1、锂电池作业进程
锂电池为什么有内阻？
锂离子电池充放电进程的物理模型。蓝色箭头表明充电，红色箭头表明放电。蓝绿相间的晶格结构为正极资料，黑色层状为负极资料。目前主流的锂离子电池，一般依照正极资料类型命名，磷酸铁锂、锰酸锂等即为正极资料的类型；负极为石墨材质；正极集流体铝箔，负极集流体为铜箔。
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%
下面以放电为例，描述一下锂电池放电时的物理进程。
外部负载接通后，在电池本体以外构成电流通路。因为正负极之间存在电势差，负极附近的电子首要通集流体和外部导线向正极移动；负极周围的锂离子浓度升高。从负极经过外部电路到达正极的电子，与正极附近的锂离子结合，嵌入正极资料，正极附近的锂离子浓度下降。正负极之间的锂离子浓度差构成。这样，就完成了电池放电进程的第一推进。
随着锂离子在离子浓度差的推进下脱离负极，负极附近出现空缺，负极资料内的锂离子，从负极脱嵌，进入电解液中；大量锂离子从电解液中穿越隔膜，自负极向正极移动。一起，原本与锂离子以结合形状存在的电子，则经过外部电路去往正极。电池开始了依照负载的需求进行的放电进程。
充电是放电的逆进程，相同的脱嵌，移动，嵌入几个阶段，只是推进进程发展的动力来自于充电机，而离子的运动方向是自正极向负极运动。这里不再赘述。
2、锂电池内阻构成
了解了锂电池的作业进程，那么进程中的阻止要素，便构成了锂电池的内阻。
电池的内阻包含欧姆电阻和极化电阻。在温度安稳的条件下，欧姆电阻根本安稳不变，而极化电阻会随着影响极化水平的要素变化。
欧姆电阻主要由电极资料、电解液、隔膜电阻及集流体、极耳的衔接等各部分零件的触摸电阻组成，与电池的尺寸、结构、衔接办法等有关。
极化电阻，加载电流的瞬间才产生的电阻，是电池内部各种阻止带电离子抵达目的地的趋势总和。极化电阻可以分为电化学极化和浓差极化两部分。电化学极化是电解液中电化学反响的速度无法到达电子的移动速度形成的；浓差极化，是锂离子嵌入脱出正负极资料并在资料中移动的速度小于锂离子向电极集结的速度形成的。
3、锂电池内阻影响要素
从上面的进程可以推演出电池内阻的影响要素。
3.1外加要素
温度，环境温度是各种电阻的重要影响要素，详细到锂电池，是因为温度影响电化学资料的活性，直接决定电化学反响的速度和离子运动的速度。
电流或者说负载的需求，一方面电流的巨细与极化内阻有直接相关。大体趋势是电流越大，极化内阻越大。另一方面，电流的热效应，对电化学材质的活性产生影响。
3.2电池自身要素
正极资料，负极资料，锂离子嵌入和脱嵌的难易程度，决定了资料内阻的巨细，是浓差极化电阻的一部分。
电解液，锂离子在电解液中的移动速率，受电解液导电率的影响，是电化学极化电阻的主要构成部分。
隔膜，隔膜自身电阻，直接构成欧姆内阻的一部分，一起其对锂离子移动速率的阻止，又构成了一部分电化学极化电阻。
集流体电阻，部件衔接电阻，是电池欧姆内阻的主要组成部分。
工艺水平，极片制造工艺、涂料是否均匀、压实密度怎么，这些电芯加工进程中工艺水平的凹凸，也会对极化内阻形成直接影响。
4、锂电池内阻丈量
锂电池内阻丈量办法，一般分为直流丈量办法和沟通丈量办法两种。
4.1直流内阻丈量办法
运用电流源，给电池施加一个短时脉冲，丈量其端电压与开路电压的差。用这个差值除以测试电流即认为是电池的直流内阻。
锂电池极化内阻会受到加载电流巨细的影响，为了尽量避开这个要素，直流丈量内阻办法的通电时间比较短，而且加载电流比较大。
理论上，丈量电流越小，越不会引起极化反响，削减极化电阻的干扰。但因为电池内阻自身很小，都是毫欧量级，电流过小，电压检测仪器受限于丈量精度，无法扫除丈量误差对成果的干扰。因而，人们权衡仪器精度和极化内阻的影响，找到一个平衡二者联系的丈量电流值。
关于一般电池单体来说，丈量电流一般在5C-10C左右，很大。随着电芯容量的增大，或者多个电芯并联，其内阻是减小的，因而，如果没有仪器精度的提高，丈量电流是很难降下来的。
4.2沟通内阻丈量办法
给电池加载一个幅值较小的沟通输入作为鼓励，监测其端电压的呼应情况。运用特定程序对数据进行分析，得出电池的沟通内阻。分析得到的阻值，只与电池自身特性有关，与采用的鼓励信号巨细无关。
锂电池为什么有内阻？
因为电池电容特性的存在，鼓励信号的频率不同，其丈量得到的阻值也不同。软件分析的成果可以用一组复数表明，横轴为实部，纵轴为虚部。这样，就构成了一个图谱，所谓沟通阻抗谱，如上图所示。
经过进一步的数据分析，人们可以从沟通阻抗谱中得到这只电池的欧姆电阻，SEI膜的扩散电阻，SEI膜的电容值，电荷在电解液中传递的等效电容值以及电荷在电解液中扩散电阻值，从而绘制出电池等效模型，进行电池性能的进一步研究。一种等效电池模型，如下图所示。
锂电池为什么有内阻？
5、内阻在工程实践中的应用
内阻，作为锂电池的关键特性之一，对它的研究成果，可以在工程制造等多个范畴得到应用。
内阻与电池荷电量有紧密联系，因而被应用于电池办理体系中的SOC估量；
内阻直接体现电池老化程度，有人把电芯内阻作为电池健康状况SOH的评估根据；
单体内阻一致性直接影响成组后的模组容量和寿命，因而被作为电芯分选配组的静态目标遍及应用；
内阻又是电池故障的重要指征，在动力电池包的故障诊断体系中，被研究运用；
内阻配合容量损失等目标，还可以判别电池是否存在析锂现象，被应用在梯次使用退役电池范畴。
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