La prueba de la resistencia de las baterías de iones de litio suele implicar tres métodos: DCIR, ACIR y EIS.Cada método tiene principios de prueba distintos y significado físico, lo que ofrece información única sobre el rendimiento de la batería.Para comprender las diferencias entre estos métodos, primero debemos aclarar varios términos que describen la resistencia al flujo de corriente.
01. ¿Qué es la Resistencia?
La resistencia no se refiere necesariamente a un componente de resistencia;más bien, describe la oposición que presenta un dispositivo o material al flujo de corriente, convirtiendo fundamentalmente la energía eléctrica en otras formas de energía de manera irreversible.La resistencia es un caso específico de impedancia cuando la parte de reactancia es cero.
02. Términos que describen la resistencia actual
La resistencia interna de una batería de iones de litio incluye resistencia óhmica, impedancia de interfaz, impedancia de transferencia de carga, impedancia de difusión, resistencia de polarización óhmica, resistencia de polarización electroquímica y resistencia de polarización de concentración.
- Resistencia Óhmica: Compuesta principalmente por la resistencia de los materiales de los electrodos, electrolitos, separadores y resistencia de contacto de diversas piezas.Está relacionado con el tamaño, la estructura y el montaje de la batería.
- Resistencia de polarización: Se refiere a la desviación del potencial del electrodo respecto del potencial de equilibrio cuando la corriente pasa a través del electrodo.Es causada por reacciones electroquímicas y no es constante;cambia durante la carga y descarga debido a variaciones en la composición de los materiales activos, la concentración de electrolitos y la temperatura.La resistencia óhmica sigue la ley de Ohm, mientras que la resistencia de polarización aumenta con la densidad de corriente pero no de forma lineal, a menudo aumentando linealmente con el logaritmo de la densidad de corriente.
Los diferentes tipos de baterías tienen diferentes resistencias internas.Incluso dentro del mismo tipo, la resistencia interna puede variar debido a inconsistencias en las características químicas.La resistencia interna se mide en miliohmios y es un indicador técnico crucial del rendimiento de la batería.Normalmente, una resistencia interna más baja indica una capacidad más fuerte para la descarga de alta corriente, mientras que una resistencia interna más alta sugiere capacidades de descarga más débiles.
03. ¿Qué es DCIR?
DCIR (Resistencia interna de corriente directa) mide la resistencia total dentro de la batería, incluida la resistencia óhmica, la impedancia de interfaz, la impedancia de transferencia de carga, la impedancia de difusión, la resistencia de polarización óhmica, la resistencia de polarización electroquímica y la resistencia de polarización de concentración.Dado que los iones de Li sufren cambios espaciales significativos durante las pruebas, se denomina resistencia dinámica.
DCIR se prueba cargando y descargando la batería con una tasa de corriente específica (I) durante un cierto período (t) y registrando el voltaje antes (U1) y después (U2) del proceso:
R = (U2 – U1)/I
El propósito de probar DCIR es obtener la impedancia de la batería tal como sería en condiciones de funcionamiento reales.
04. ¿Qué es ACIR?
ACIR (Resistencia interna de corriente alterna) mide la resistencia de la batería utilizando corriente alterna para eliminar los efectos de la polarización y medir directamente la resistencia del material a la corriente.Con una frecuencia suficientemente alta (f = 1/T), el ciclo actual es lo suficientemente corto como para que los iones de Li no se muevan significativamente de sus posiciones originales, simplemente oscilando hacia adelante y hacia atrás.
A altas frecuencias, se hacen las siguientes suposiciones:
1. No se produce ningún movimiento de carga, por lo que no hay acumulación de carga y no se produce polarización.
2. La capacitancia permanece sin cambios ya que la distribución de carga no cambia.
3. No hay impedancia de difusión porque la posición de los iones Li no cambia.
Normalmente, se utiliza una frecuencia de 1000 Hz, punto en el que el valor ACIR se considera equivalente a la resistencia óhmica, asumiendo que la batería se comporta como una resistencia pura.
05. ¿Qué es el EIC?
Espectroscopia de impedancia electroquímica (EIS): es una determinación de parámetros no destructiva y un método eficaz para determinar el comportamiento cinético de la batería.Se aplica una señal de voltaje sinusoidal de pequeña amplitud con una frecuencia de w1 al sistema de batería y el sistema genera una respuesta de corriente sinusoidal con una frecuencia de w2.El cambio en la relación entre el voltaje de excitación y la corriente de respuesta es el espectro de impedancia del sistema electroquímico.
Se puede encontrar aquí que los métodos de prueba ACIR y EIS son los mismos y ambos utilizan corriente alterna para las pruebas.Sin embargo, ACIR es sólo una prueba a una determinada frecuencia, mientras que EIS es una prueba dentro de un rango de frecuencia y los propósitos de ambas son diferentes.
EIS utiliza corriente alterna dentro de un cierto rango de frecuencia para realizar pruebas.Los diferentes componentes responden de manera diferente a corrientes de diferentes frecuencias para dividir el circuito en diferentes partes y luego estipular artificialmente que cada parte corresponde a un determinado componente.De hecho, en la prueba EIS, todo el circuito participa en cada frecuencia y cada componente contribuye.
Por lo tanto, el propósito de EIS es amplificar el rendimiento de componentes específicos a través de diferentes frecuencias, para dividirlos aproximadamente y realizar un análisis específico de un determinado componente.
Hora de publicación: 12-jul-2024
