Testar a resistência de baterias de íon de lítio geralmente envolve três métodos: DCIR, ACIR e EIS.Cada método possui princípios de teste e significado físico distintos, oferecendo insights exclusivos sobre o desempenho da bateria.Para compreender as diferenças entre estes métodos, primeiro precisamos esclarecer vários termos que descrevem a resistência ao fluxo de corrente.
01. O que é Resistência?
A resistência não se refere necessariamente a um componente de resistor;em vez disso, descreve a oposição que um dispositivo ou material apresenta ao fluxo de corrente, convertendo fundamentalmente a energia elétrica em outras formas de energia de forma irreversível.A resistência é um caso específico de impedância quando a parte da reatância é zero.
02. Termos que descrevem a resistência atual
A resistência interna de uma bateria de íons de lítio inclui resistência ôhmica, impedância de interface, impedância de transferência de carga, impedância de difusão, resistência de polarização ôhmica, resistência de polarização eletroquímica e resistência de polarização de concentração.
- Resistência Ohmica: Composta principalmente pela resistência dos materiais dos eletrodos, eletrólitos, separadores e resistência de contato de várias partes.Está relacionado ao tamanho, estrutura e montagem da bateria.
- Resistência de Polarização: Refere-se ao desvio do potencial do eletrodo em relação ao potencial de equilíbrio quando a corrente passa pelo eletrodo.É causada por reações eletroquímicas e não é constante;ele muda durante a carga e a descarga devido a variações na composição dos materiais ativos, concentração de eletrólitos e temperatura.A resistência ôhmica segue a Lei de Ohm, enquanto a resistência de polarização aumenta com a densidade da corrente, mas não linearmente, muitas vezes aumentando linearmente com o logaritmo da densidade da corrente.
Diferentes tipos de baterias possuem diferentes resistências internas.Mesmo dentro do mesmo tipo, a resistência interna pode variar devido a inconsistências nas características químicas.A resistência interna é medida em miliohms e é um indicador técnico crucial do desempenho da bateria.Normalmente, uma resistência interna mais baixa indica uma capacidade mais forte para descarga de alta corrente, enquanto uma resistência interna mais alta sugere capacidades de descarga mais fracas.
03. O que é DCIR?
DCIR (Resistência Interna de Corrente Contínua) mede a resistência total dentro da bateria, incluindo resistência ôhmica, impedância de interface, impedância de transferência de carga, impedância de difusão, resistência de polarização ôhmica, resistência de polarização eletroquímica e resistência de polarização de concentração.Como os íons de lítio sofrem mudanças espaciais significativas durante os testes, isso é chamado de resistência dinâmica.
O DCIR é testado carregando e descarregando a bateria com uma taxa de corrente específica (I) por um determinado período (t) e registrando a tensão antes (U1) e depois (U2) do processo:
R = (U2 – U1)/I
O objetivo do teste DCIR é obter a impedância da bateria como seria em condições reais de operação.
04. O que é ACIR?
ACIR (Resistência Interna de Corrente Alternada) mede a resistência da bateria usando corrente alternada para eliminar os efeitos da polarização e medir diretamente a resistência do material à corrente.Com uma frequência suficientemente alta (f = 1/T), o ciclo de corrente é curto o suficiente para que os íons de Li não se movam significativamente de suas posições originais, apenas oscilando para frente e para trás.
Em altas frequências, as seguintes suposições são feitas:
1. Não ocorre movimento de carga, portanto não há acúmulo de carga e não ocorre polarização.
2. A capacitância permanece inalterada, pois a distribuição de carga não muda.
3. Não há impedância de difusão porque a posição dos íons Li não muda.
Normalmente, é utilizada uma frequência de 1000 Hz, ponto em que o valor ACIR é considerado equivalente à resistência ôhmica, assumindo que a bateria se comporta como um resistor puro.
05. O que é o EIC?
Espectroscopia de impedância eletroquímica (EIS): É uma determinação de parâmetros não destrutiva e um método eficaz para determinar o comportamento cinético da bateria.Um sinal de tensão senoidal de pequena amplitude com frequência w1 é aplicado ao sistema de bateria e o sistema gera uma resposta de corrente senoidal com frequência w2.A mudança na relação entre a tensão de excitação e a corrente de resposta é o espectro de impedância do sistema eletroquímico.
Pode-se verificar aqui que os métodos de teste ACIR e EIS são iguais, ambos usando corrente alternada para teste.No entanto, o ACIR é apenas um teste em uma determinada frequência, enquanto o EIS é um teste dentro de uma faixa de frequência, e os objetivos dos dois são diferentes.
O EIS usa corrente alternada dentro de uma determinada faixa de frequência para testar.Diferentes componentes respondem de maneira diferente a correntes de diferentes frequências para dividir o circuito em diferentes partes e, em seguida, estipular artificialmente que cada parte corresponde a um determinado componente.Na verdade, no teste EIS, todo o circuito participa em cada frequência e cada componente contribui.
Portanto, o objetivo do EIS é amplificar o desempenho de componentes específicos através de diferentes frequências, de forma a dividi-los aproximadamente e fazer análises específicas de um determinado componente.
Horário da postagem: 12 de julho de 2024
