Проверка сопротивления литий-ионных аккумуляторов обычно включает три метода: DCIR, ACIR и EIS.Каждый метод имеет отдельные принципы тестирования и физическое значение, что позволяет получить уникальную информацию о характеристиках батареи.Чтобы понять различия между этими методами, нам сначала необходимо уточнить различные термины, описывающие сопротивление протеканию тока.
01. Что такое сопротивление?
Сопротивление не обязательно относится к резисторному компоненту;скорее, оно описывает сопротивление, которое устройство или материал представляет потоку тока, фундаментально преобразуя электрическую энергию в другие формы энергии необратимо.Сопротивление — это частный случай импеданса, когда реактивная часть равна нулю.
02. Термины, описывающие текущее сопротивление
Внутреннее сопротивление литий-ионной батареи включает омическое сопротивление, интерфейсное сопротивление, сопротивление переноса заряда, диффузионное сопротивление, сопротивление омической поляризации, сопротивление электрохимической поляризации и сопротивление концентрационной поляризации.
- Омическое сопротивление: в основном состоит из сопротивления материалов электродов, электролитов, сепараторов и контактного сопротивления различных частей.Это связано с размером, структурой и сборкой аккумулятора.
- Сопротивление поляризации: относится к отклонению потенциала электрода от равновесного потенциала при прохождении тока через электрод.Оно вызвано электрохимическими реакциями и не является постоянным;он изменяется во время зарядки и разрядки из-за изменений состава активных материалов, концентрации электролита и температуры.Омическое сопротивление подчиняется закону Ома, в то время как сопротивление поляризации увеличивается с плотностью тока, но не линейно, а часто увеличивается линейно с логарифмом плотности тока.
Различные типы батарей имеют разное внутреннее сопротивление.Даже в пределах одного типа внутреннее сопротивление может различаться из-за несоответствия химических характеристик.Внутреннее сопротивление измеряется в миллиомах и является важным техническим показателем производительности аккумулятора.Обычно более низкое внутреннее сопротивление указывает на более сильную способность к сильноточному разряду, тогда как более высокое внутреннее сопротивление предполагает более слабую разрядную способность.
03. Что такое DCIR?
DCIR (внутреннее сопротивление постоянному току) измеряет общее сопротивление внутри батареи, включая омическое сопротивление, интерфейсный импеданс, импеданс переноса заряда, диффузионный импеданс, сопротивление омической поляризации, сопротивление электрохимической поляризации и сопротивление концентрационной поляризации.Поскольку ионы лития во время испытаний претерпевают значительные пространственные изменения, это называется динамическим сопротивлением.
DCIR тестируется путем зарядки и разрядки аккумулятора определенной силой тока (I) в течение определенной продолжительности (t) и регистрации напряжения до (U1) и после (U2) процесса:
R = (U2 – U1)/I
Целью тестирования DCIR является получение импеданса батареи таким, каким оно было бы в реальных условиях эксплуатации.
04. Что такое ACIR?
ACIR (внутреннее сопротивление переменному току) измеряет сопротивление батареи с использованием переменного тока, чтобы устранить эффекты поляризации и напрямую измерить сопротивление материала току.При достаточно высокой частоте (f = 1/T) цикл тока достаточно короткий, и ионы лития не перемещаются существенно со своих исходных позиций, а просто колеблются вперед и назад.
На высоких частотах сделаны следующие предположения:
1. Движения заряда не происходит, поэтому не происходит его накопления и поляризации.
2. Емкость остается неизменной, поскольку распределение заряда не меняется.
3. Диффузионное сопротивление отсутствует, поскольку положение ионов Li не меняется.
Обычно используется частота 1000 Гц, и в этот момент значение ACIR считается эквивалентным омическому сопротивлению, при условии, что батарея ведет себя как чистый резистор.
05. Что такое EIC?
Электрохимическая импедансная спектроскопия (EIS): это неразрушающий метод определения параметров и эффективный метод определения кинетического поведения батареи.На аккумуляторную систему подается сигнал синусоидального напряжения малой амплитуды с частотой w1, и система генерирует синусоидальный токовый отклик с частотой w2.Изменение отношения напряжения возбуждения к току отклика представляет собой спектр импеданса электрохимической системы.
Здесь можно обнаружить, что методы испытаний ACIR и EIS одинаковы, оба используют переменный ток для тестирования.Однако ACIR — это тест только на определенной частоте, а EIS — это тест в определенном диапазоне частот, и цели этих двух тестов различны.
Для тестирования EIS использует переменный ток в определенном диапазоне частот.Разные компоненты по-разному реагируют на токи разной частоты, чтобы разделить цепь на разные части, а затем искусственно оговорить, что каждая часть соответствует определенному компоненту.Фактически, в тесте EIS на каждой частоте участвует вся схема, и каждый компонент вносит свой вклад.
Таким образом, цель EIS состоит в том, чтобы усилить характеристики конкретных компонентов на разных частотах, чтобы грубо разделить их и провести конкретный анализ определенного компонента.
Время публикации: 12 июля 2024 г.
