Тестването на съпротивлението на литиево-йонните батерии обикновено включва три метода: DCIR, ACIR и EIS.Всеки метод има различни принципи на тестване и физическо значение, предлагайки уникална представа за производителността на батерията.За да разберем разликите между тези методи, първо трябва да изясним различни термини, които описват устойчивост на токов поток.
01. Какво е съпротивление?
Съпротивлението не се отнася непременно до компонент на резистор;по-скоро той описва противопоставянето на устройство или материал на потока от ток, преобразувайки основно електрическата енергия в други форми на енергия необратимо.Съпротивлението е специфичен случай на импеданс, когато реактивната част е нула.
02. Термини, описващи токово съпротивление
Вътрешното съпротивление на литиево-йонна батерия включва омично съпротивление, интерфейсен импеданс, импеданс на пренос на заряд, дифузионен импеданс, омично поляризационно съпротивление, електрохимично поляризационно съпротивление и концентрационно поляризационно съпротивление.
- Омично съпротивление: Основно съставено от съпротивлението на електродни материали, електролити, сепаратори и контактно съпротивление на различни части.Това е свързано с размера, структурата и монтажа на батерията.
- Поляризиращо съпротивление: Отнася се до отклонението на потенциала на електрода от равновесния потенциал, когато токът преминава през електрода.Причинява се от електрохимични реакции и не е постоянна;променя се по време на зареждане и разреждане поради промени в състава на активните материали, концентрацията на електролита и температурата.Омичното съпротивление следва закона на Ом, докато поляризационното съпротивление нараства с плътността на тока, но не линейно, често нараства линейно с логаритъма на плътността на тока.
Различните видове батерии имат различно вътрешно съпротивление.Дори в рамките на един и същи тип вътрешното съпротивление може да варира поради несъответствия в химичните характеристики.Вътрешното съпротивление се измерва в милиоми и е решаващ технически индикатор за ефективността на батерията.Обикновено по-ниското вътрешно съпротивление показва по-силна способност за разреждане с голям ток, докато по-високото вътрешно съпротивление предполага по-слаби възможности за разреждане.
03. Какво е DCIR?
DCIR (вътрешно съпротивление на постоянен ток) измерва общото съпротивление в батерията, включително омично съпротивление, интерфейсен импеданс, импеданс на пренос на заряд, дифузионен импеданс, омично поляризационно съпротивление, електрохимично поляризационно съпротивление и концентрационно поляризационно съпротивление.Тъй като Li йоните претърпяват значителни пространствени промени по време на изпитването, това се нарича динамично съпротивление.
DCIR се тества чрез зареждане и разреждане на батерията със специфичен ток (I) за определена продължителност (t) и записване на напрежението преди (U1) и след (U2) процеса:
R = (U2 – U1)/I
Целта на тестването на DCIR е да се получи импедансът на батерията, какъвто би бил при действителни работни условия.
04. Какво е ACIR?
ACIR (вътрешно съпротивление на променлив ток) измерва съпротивлението на батерията с помощта на променлив ток, за да елиминира ефектите на поляризацията и директно да измери съпротивлението на материала срещу ток.При достатъчно висока честота (f = 1/T), текущият цикъл е достатъчно кратък, така че Li йоните да не се движат значително от първоначалните си позиции, а просто да осцилират напред-назад.
При високи честоти се правят следните предположения:
1. Няма движение на заряда, така че няма натрупване на заряд и няма поляризация.
2. Капацитетът остава непроменен, тъй като разпределението на заряда не се променя.
3. Няма дифузионен импеданс, тъй като позицията на Li йони не се променя.
Обикновено се използва честота от 1000Hz, при която стойността на ACIR се счита за еквивалентна на омичното съпротивление, като се приеме, че батерията се държи като чист резистор.
05. Какво е EIC?
Електрохимична импедансна спектроскопия (EIS): Това е недеструктивно определяне на параметри и ефективен метод за определяне на кинетичното поведение на батерията.Синусоидален сигнал на напрежение с малка амплитуда с честота w1 се прилага към акумулаторната система и системата генерира синусоидален токов отговор с честота w2.Промяната в съотношението на напрежението на възбуждане към тока на реакция е импедансният спектър на електрохимичната система.
Тук може да се види, че тестовите методи ACIR и EIS са еднакви, като и двата използват променлив ток за тестване.ACIR обаче е само тест при определена честота, докато EIS е тест в честотен диапазон и целите на двете са различни.
EIS използва променлив ток в определен честотен диапазон за тестване.Различните компоненти реагират по различен начин на токове с различни честоти, за да разделят веригата на различни части и след това изкуствено да определят, че всяка част съответства на определен компонент.Всъщност при EIS теста цялата верига участва на всяка честота и всеки компонент допринася.
Следователно целта на EIS е да усили работата на конкретни компоненти чрез различни честоти, така че грубо да ги раздели и да направи специфичен анализ на определен компонент.
Време на публикуване: 12 юли 2024 г
