리튬 이온 배터리의 저항 테스트에는 일반적으로 DCIR, ACIR 및 EIS의 세 가지 방법이 사용됩니다.각 방법에는 고유한 테스트 원리와 물리적 중요성이 있어 배터리 성능에 대한 고유한 통찰력을 제공합니다.이러한 방법 간의 차이점을 이해하려면 먼저 전류 흐름에 대한 저항을 설명하는 다양한 용어를 명확히 해야 합니다.
01. 저항이란 무엇입니까?
저항은 반드시 저항기 구성요소를 의미하는 것은 아닙니다.오히려 이는 전류 흐름에 대한 장치나 재료의 반대 현상을 설명하며, 근본적으로 전기 에너지를 다른 형태의 에너지로 비가역적으로 변환합니다.저항은 리액턴스 부분이 0일 때 임피던스의 특정한 경우입니다.
02. 전류 저항을 설명하는 용어
리튬 이온 배터리의 내부 저항에는 오믹 저항, 인터페이스 임피던스, 전하 전달 임피던스, 확산 임피던스, 오믹 분극 저항, 전기화학적 분극 저항, 농도 분극 저항이 포함됩니다.
- 저항저항 : 주로 전극재료, 전해질, 분리막의 저항과 각종 부품의 접촉저항으로 구성됩니다.이는 배터리의 크기, 구조 및 조립과 관련이 있습니다.
- 분극저항(Polarization Resistance) : 전극에 전류가 흐를 때 평형전위와 전극전위의 편차를 말한다.이는 전기화학적 반응에 의해 발생하며 일정하지 않습니다.이는 활물질 조성, 전해액 농도, 온도 변화로 인해 충방전 시 변화됩니다.옴 저항은 옴의 법칙을 따르는 반면, 분극 저항은 전류 밀도에 따라 증가하지만 선형적으로 증가하지는 않으며 종종 전류 밀도의 로그에 따라 선형적으로 증가합니다.
배터리 유형에 따라 내부 저항이 다릅니다.동일한 종류라도 화학적 특성의 불일치로 인해 내부저항이 달라질 수 있습니다.내부 저항은 밀리옴 단위로 측정되며 배터리 성능을 나타내는 중요한 기술 지표입니다.일반적으로 내부 저항이 낮을수록 고전류 방전 능력이 강하다는 것을 나타내고, 내부 저항이 높을수록 방전 능력이 약하다는 것을 의미합니다.
03. DCIR이란 무엇인가요?
DCIR(직류 내부 저항)은 옴 저항, 인터페이스 임피던스, 전하 전달 임피던스, 확산 임피던스, 옴 분극 저항, 전기화학적 분극 저항, 집중 분극 저항 등 배터리 내부의 전체 저항을 측정합니다.Li 이온은 테스트 중에 상당한 공간 변화를 겪기 때문에 이를 동적 저항이라고 합니다.
DCIR은 특정 기간(t) 동안 특정 전류 속도(I)로 배터리를 충전 및 방전하고 프로세스 전(U1)과 후(U2)의 전압을 기록하여 테스트됩니다.
R = (U2 – U1)/I
DCIR 테스트의 목적은 실제 작동 조건에서 배터리의 임피던스를 얻는 것입니다.
04. ACIR이란 무엇인가요?
ACIR(교류 내부 저항)은 교류를 사용하여 배터리 저항을 측정하여 분극의 영향을 제거하고 전류에 대한 재료의 저항을 직접 측정합니다.충분히 높은 주파수(f = 1/T)에서 현재 주기는 Li 이온이 원래 위치에서 크게 이동하지 않고 단지 앞뒤로 진동할 정도로 짧습니다.
높은 주파수에서는 다음과 같은 가정이 이루어집니다.
1. 전하 이동이 발생하지 않으므로 전하 축적이 없고 분극이 발생하지 않습니다.
2. 전하 분포가 변하지 않기 때문에 커패시턴스는 변하지 않습니다.
3. Li 이온의 위치가 변하지 않기 때문에 확산 임피던스가 없습니다.
일반적으로 1000Hz의 주파수가 사용되며, 이 지점에서 배터리가 순수 저항기로 작동한다고 가정할 때 ACIR 값은 옴 저항과 동일한 것으로 간주됩니다.
05. EIC란 무엇인가요?
전기화학적 임피던스 분광법(EIS): 이는 배터리 운동 동작을 결정하기 위한 비파괴 매개변수 결정 및 효과적인 방법입니다.주파수 w1의 작은 진폭 정현파 전압 신호가 배터리 시스템에 적용되고, 시스템은 주파수 w2의 정현파 전류 응답을 생성합니다.응답 전류에 대한 여기 전압의 비율 변화는 전기화학 시스템의 임피던스 스펙트럼입니다.
여기서는 ACIR과 EIS 테스트 방법이 모두 교류를 사용하여 테스트한다는 점에서 동일하다는 것을 알 수 있습니다.그러나 ACIR은 특정 주파수에서만 테스트하는 반면, EIS는 주파수 범위 내에서 테스트하며 둘의 목적이 다릅니다.
EIS는 특정 주파수 범위 내에서 교류를 사용하여 테스트합니다.서로 다른 구성 요소는 서로 다른 주파수의 전류에 다르게 반응하여 회로를 여러 부분으로 분할한 다음 각 부분이 특정 구성 요소에 해당하도록 인위적으로 규정합니다.실제로 EIS 테스트에서는 전체 회로가 각 주파수에 참여하고 각 구성 요소가 기여합니다.
따라서 EIS의 목적은 특정 구성요소의 성능을 다양한 주파수로 증폭시켜 이를 대략적으로 나누어 특정 구성요소에 대한 구체적인 분석을 하는 것입니다.
게시 시간: 2024년 7월 12일
