Pengujian ketahanan baterai lithium-ion biasanya melibatkan tiga metode: DCIR, ACIR, dan EIS.Setiap metode memiliki prinsip pengujian dan signifikansi fisik yang berbeda, sehingga menawarkan wawasan unik tentang kinerja baterai.Untuk memahami perbedaan antara metode-metode ini, pertama-tama kita perlu memperjelas berbagai istilah yang menggambarkan hambatan terhadap aliran arus.
01. Apa itu Perlawanan?
Resistansi tidak selalu mengacu pada komponen resistor;melainkan menggambarkan perlawanan yang ditimbulkan suatu perangkat atau material terhadap aliran arus, yang pada dasarnya mengubah energi listrik menjadi bentuk energi lain secara permanen.Resistansi adalah kasus impedansi tertentu ketika bagian reaktansinya nol.
02. Istilah-istilah yang Menjelaskan Resistansi Arus
Resistansi internal baterai lithium-ion mencakup resistansi ohmik, impedansi antarmuka, impedansi transfer muatan, impedansi difusi, resistansi polarisasi ohmik, resistansi polarisasi elektrokimia, dan resistansi polarisasi konsentrasi.
- Resistansi Ohmik: Terutama terdiri dari resistansi bahan elektroda, elektrolit, pemisah, dan resistansi kontak berbagai bagian.Hal ini terkait dengan ukuran, struktur, dan perakitan baterai.
- Resistensi Polarisasi: Mengacu pada penyimpangan potensial elektroda dari potensial kesetimbangan ketika arus melewati elektroda.Hal ini disebabkan oleh reaksi elektrokimia dan tidak konstan;itu berubah selama pengisian dan pemakaian karena variasi komposisi bahan aktif, konsentrasi elektrolit, dan suhu.Resistansi ohmik mengikuti Hukum Ohm, sedangkan resistansi polarisasi meningkat seiring dengan rapat arus tetapi tidak secara linier, seringkali meningkat secara linier dengan logaritma rapat arus.
Berbagai jenis baterai memiliki resistansi internal yang berbeda.Bahkan dalam tipe yang sama, resistansi internal dapat bervariasi karena ketidakkonsistenan karakteristik kimianya.Resistansi internal diukur dalam miliohm dan merupakan indikator teknis penting dari kinerja baterai.Biasanya, resistansi internal yang lebih rendah menunjukkan kemampuan pelepasan arus tinggi yang lebih kuat, sedangkan resistansi internal yang lebih tinggi menunjukkan kemampuan pelepasan arus yang lebih lemah.
03. Apa itu DCIR?
DCIR (Resistansi Internal Arus Langsung) mengukur resistansi total di dalam baterai, termasuk resistansi ohmik, impedansi antarmuka, impedansi transfer muatan, impedansi difusi, resistansi polarisasi ohmik, resistansi polarisasi elektrokimia, dan resistansi polarisasi konsentrasi.Karena ion Li mengalami perubahan spasial yang signifikan selama pengujian, hal ini disebut sebagai resistensi dinamis.
DCIR diuji dengan cara mengisi dan mengosongkan baterai dengan laju arus tertentu (I) selama durasi tertentu (t), dan mencatat tegangan sebelum (U1) dan sesudah (U2) proses:
R = (U2 – U1)/Saya
Tujuan pengujian DCIR adalah untuk mendapatkan impedansi baterai seperti pada kondisi pengoperasian sebenarnya.
04. Apa itu ACIR?
ACIR (Resistansi Internal Arus Bolak-balik) mengukur ketahanan baterai menggunakan arus bolak-balik untuk menghilangkan efek polarisasi dan secara langsung mengukur ketahanan material terhadap arus.Dengan frekuensi yang cukup tinggi (f = 1/T), siklus arus cukup pendek sehingga ion Li tidak berpindah secara signifikan dari posisi semula, hanya berosilasi maju mundur.
Pada frekuensi tinggi, asumsi berikut dibuat:
1. Tidak terjadi pergerakan muatan, sehingga tidak terjadi penumpukan muatan, dan tidak terjadi polarisasi.
2. Kapasitansi tetap tidak berubah karena distribusi muatan tidak berubah.
3. Tidak ada impedansi difusi karena posisi ion Li tidak berubah.
Biasanya, frekuensi 1000Hz digunakan, di mana nilai ACIR dianggap setara dengan resistansi ohmik, dengan asumsi baterai berperilaku sebagai resistor murni.
05. Apa itu EIC?
Spektroskopi impedansi elektrokimia (EIS): Ini adalah penentuan parameter non-destruktif dan metode efektif untuk menentukan perilaku kinetik baterai.Sinyal tegangan sinusoidal amplitudo kecil dengan frekuensi w1 diterapkan ke sistem baterai, dan sistem menghasilkan respons arus sinusoidal dengan frekuensi w2.Perubahan rasio tegangan eksitasi terhadap arus respon merupakan spektrum impedansi sistem elektrokimia.
Di sini terlihat bahwa metode pengujian ACIR dan EIS sama, keduanya menggunakan arus bolak-balik untuk pengujiannya.Namun ACIR hanya pengujian pada frekuensi tertentu, sedangkan EIS merupakan pengujian dalam rentang frekuensi, dan tujuan keduanya berbeda.
EIS menggunakan arus bolak-balik dalam rentang frekuensi tertentu untuk mengujinya.Komponen yang berbeda merespons secara berbeda terhadap arus dengan frekuensi berbeda untuk membagi rangkaian menjadi beberapa bagian, dan kemudian secara artifisial menetapkan bahwa setiap bagian sesuai dengan komponen tertentu.Faktanya, dalam pengujian EIS, seluruh rangkaian berpartisipasi pada setiap frekuensi, dan setiap komponen berkontribusi.
Oleh karena itu, tujuan EIS adalah untuk memperkuat kinerja komponen tertentu melalui frekuensi yang berbeda, sehingga dapat membaginya secara kasar dan membuat analisis spesifik terhadap komponen tertentu.
Waktu posting: 12 Juli-2024
