Lityum iyon pillerin direncinin test edilmesi genellikle üç yöntemi içerir: DCIR, ACIR ve EIS.Her yöntemin farklı test ilkeleri ve fiziksel önemi vardır ve pilin performansına ilişkin benzersiz bilgiler sunar.Bu yöntemler arasındaki farkları anlamak için öncelikle akım akışına direnci tanımlayan çeşitli terimleri açıklığa kavuşturmamız gerekir.
01. Direnç Nedir?
Direnç mutlaka bir direnç bileşenine işaret etmez;daha ziyade, bir cihazın veya malzemenin akım akışına karşı gösterdiği muhalefeti tanımlar ve temel olarak elektrik enerjisini geri dönülemez bir şekilde diğer enerji biçimlerine dönüştürür.Direnç, reaktans kısmı sıfır olduğunda empedansın belirli bir durumudur.
02. Mevcut Direnci Tanımlayan Terimler
Bir lityum iyon pilin iç direnci, omik direnci, arayüz empedansını, yük aktarım empedansını, difüzyon empedansını, omik polarizasyon direncini, elektrokimyasal polarizasyon direncini ve konsantrasyon polarizasyon direncini içerir.
- Ohmik Direnç: Temel olarak elektrot malzemelerinin, elektrolitlerin, ayırıcıların direnci ve çeşitli parçaların temas direncinden oluşur.Pilin boyutu, yapısı ve montajı ile ilgilidir.
- Polarizasyon Direnci: Elektrot üzerinden akım geçtiğinde elektrot potansiyelinin denge potansiyelinden sapmasını ifade eder.Elektrokimyasal reaksiyonlardan kaynaklanır ve sabit değildir;Aktif malzemelerin bileşimi, elektrolit konsantrasyonu ve sıcaklıktaki değişiklikler nedeniyle şarj ve deşarj sırasında değişir.Ohmik direnç, Ohm Yasasını takip ederken, polarizasyon direnci akım yoğunluğuyla birlikte artar ancak doğrusal olarak değil, genellikle akım yoğunluğunun logaritmasıyla doğrusal olarak artar.
Farklı pil türleri farklı iç dirençlere sahiptir.Aynı tipte bile kimyasal özelliklerdeki tutarsızlıklar nedeniyle iç direnç değişebilir.İç direnç miliohm cinsinden ölçülür ve pil performansının önemli bir teknik göstergesidir.Tipik olarak, daha düşük bir iç direnç, yüksek akım deşarjı için daha güçlü bir yeteneği gösterirken, daha yüksek iç direnç, daha zayıf deşarj yeteneklerini gösterir.
03. DCIR nedir?
DCIR (Doğru Akım İç Direnci), omik direnç, arayüz empedansı, yük aktarım empedansı, difüzyon empedansı, omik polarizasyon direnci, elektrokimyasal polarizasyon direnci ve konsantrasyon polarizasyon direnci dahil olmak üzere pil içindeki toplam direnci ölçer.Li iyonları test sırasında önemli uzaysal değişikliklere uğradığından buna dinamik direnç denir.
DCIR, pilin belirli bir süre (t) boyunca belirli bir akım hızıyla (I) şarj edilmesi ve boşaltılması ve işlemden önce (U1) ve sonra (U2) voltajın kaydedilmesiyle test edilir:
R = (U2 – U1)/I
DCIR'yi test etmenin amacı, pilin empedansını gerçek çalışma koşullarında olduğu gibi elde etmektir.
04. ACIR nedir?
ACIR (Alternatif Akım İç Direnci), polarizasyonun etkilerini ortadan kaldırmak için alternatif akımı kullanarak pil direncini ölçer ve malzemenin akıma karşı direncini doğrudan ölçer.Yeterince yüksek bir frekansta (f = 1/T) akım döngüsü, Li iyonlarının orijinal konumlarından önemli ölçüde hareket etmeyeceği, yalnızca ileri geri salınacak kadar kısadır.
Yüksek frekanslarda aşağıdaki varsayımlar yapılır:
1. Yük hareketi olmaz, dolayısıyla yük birikimi olmaz ve polarizasyon oluşmaz.
2. Yük dağılımı değişmediğinden kapasitans değişmeden kalır.
3. Li iyonlarının konumu değişmediğinden difüzyon empedansı yoktur.
Tipik olarak 1000 Hz'lik bir frekans kullanılır; bu noktada ACIR değeri, pilin saf bir direnç gibi davrandığı varsayılarak omik dirence eşdeğer kabul edilir.
05. EIC nedir?
Elektrokimyasal empedans spektroskopisi (EIS): Tahribatsız bir parametre belirleme ve pilin kinetik davranışını belirlemede etkili bir yöntemdir.Akü sistemine w1 frekansına sahip küçük genlikli sinüzoidal bir voltaj sinyali uygulanır ve sistem, w2 frekansına sahip sinüzoidal bir akım tepkisi üretir.Uyarma voltajının tepki akımına oranındaki değişiklik, elektrokimyasal sistemin empedans spektrumudur.
ACIR ve EIS test yöntemlerinin aynı olduğu ve her ikisinin de test için alternatif akım kullandığı burada bulunabilir.Ancak ACIR yalnızca belirli bir frekansta yapılan bir testtir, EIS ise belirli bir frekans aralığında yapılan bir testtir ve ikisinin amaçları farklıdır.
EIS, test etmek için belirli bir frekans aralığında alternatif akımı kullanır.Farklı bileşenler, devreyi farklı parçalara bölmek için farklı frekanslardaki akımlara farklı tepkiler verir ve daha sonra yapay olarak her parçanın belirli bir bileşene karşılık gelmesini şart koşar.Aslında EIS testinde her frekansta devrenin tamamı katılır ve her bileşen katkıda bulunur.
Bu nedenle, EIS'in amacı belirli bileşenlerin performansını farklı frekanslar aracılığıyla yükseltmek, böylece bunları kabaca bölerek belirli bir bileşenin spesifik analizini yapmaktır.
Gönderim zamanı: Temmuz-12-2024
