首页>解决方案> 锂离子电池内阻测试

锂离子电池内阻测试

作者:锐捷仪器    发布时间 : 2023-05-22    

行业背景









内阻是评价电池性能的重要指标之一内阻的测试包括交流内阻与直流内阻。对于单体电池,一般以交流内阻来进行评价,即通常称为欧姆内阻。但对于大型电池组应用,如电动车用电源系统来说,由于测试设备等方面的限制,不能或不方便来直接进行交流内阻的测试,一般通过直流内阻来评价电池组的特性。在实际应用中,也多用直流内阻来评价电池的健康度,进行寿命预测,以及进行系统 SOC、输出/输入能力等的估计。在生产中,可以用来检测故障电池如微短路等现象。


锂电池的内阻分为通常可分为直流内阻(DCR)和交流内阻(ACR)2种。在比较这2种内阻之前,先看一下由电池组成的一个简单电路图:

ac40dee00e0f35001f2d52b334c03dc6_640_wx_fmt=jpeg&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1.jpg


Vocv为电池开路电压 RΩ为欧姆内阻 Rct为电荷转移电阻


Cdl为双电层电容 Rw为扩散电阻


如果给锂电池正负极之间加一个高频的正弦波电流信号,Cdl相当于导通短路状态,高频正弦波电流不会造成电极表面物质的消耗,根据电化学知识我们可知 Rct、Cdl和Rw均可忽略,那么我们测试得到的内阻大小就是RΩ;将正弦波电流信号的频率降低到不会造成电极表面物质大量消耗时,那么Rw仍可忽略,通过模拟计算就可以推导出Rct和Cdl;将正弦波电流信号的频率继续降低到低频时,比如到0.01Hz,此时电池的电极表面物质被大量消耗,需要通过扩散来补充消耗的锂离子,计算得到的就是Rw。


02



测试要求









一.交流内阻:


交流内阻测试过程就是给就是通过在电池正负极注入正弦波电流信号I=Imaxsin(2πft),同时通过另外两端在电池正负极检测得到正弦波电压信号U=Umaxsin(2πft+ψ),进而可以推导出电池的交流阻抗。其中绘制的图片我们称交流阻抗谱,又叫奈奎斯特图,是电化学领域里研究电池的主要图谱之一,测试的主要设备为电化学工作站。


45762ce6fe8cd72591bcedd4e2bc9277_640_wx_fmt=jpeg&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1.jpg

图中大概1kHz左右测得的电阻一般被认为是电池的欧姆电阻,1kHz~1Hz左右的半圆弧代表的是电池的Rct和Cdl,1Hz~mHz代表的是电池的扩散电阻。在专业的文献里通常写到:实轴的截距代表欧姆阻抗,是由电子与离子迁移阻力产生的;半圆是由电解质与电极材料界面上的电荷转移产生的;低频部分是由锂离子在电解质中的扩散和在正负极材料中的扩散产生的。


二.直流内阻


直流内阻就是给电池施加一个直流信号来测试电池内阻,一般通过HPPC (HybridPulsePowerCharacterization)测试计算得到,


常用的直流电阻测试方法有三个:


1.美国《FreedomCar电池测试手册》的HPPC方法,测试持续时间为10s,施加的放电电流为5C或更高,充电电流为放电电流的75%,具体电流的选择根据电池特性制定。

2.日本JEVSD7132003的测试方法,原来主要针对Ni/MH电池,后也应用于锂离子电池:首先建立0~100%SOC下电池的电流-电压特性曲线,分别以1C、2C、5C、10C的电流对设定SOC下的电池进行交替充电或放电,充电或放电时间都为10s,计算电流的直流内阻。

3.我国“863”计划新能源汽车重大专项《HEV用高功率锂离子动力电池性能测试规范》中提出的测试方法。测试持续时间为5s,充电测试电流为3C,放电测试电流为9C。

以上几种测试方法的主要差别在于放电倍率差别。我国标准只规定了一个放电倍率,因此较为死板;HPPC方法通常选取两个倍率,一个是1C放电倍率,用于衡量小倍率放电电池电阻特性,另一个是5C放电倍率,用于衡量大倍率放电电池电阻特性;第二种方法则选择了多种放电倍率条件进行测试,测试更灵活。


610a4ca4875ff82b65d202a519e9f325_640_wx_fmt=jpeg&wxfrom=5&wx_lazy=1&wx_co=1.jpg


03



解决方案









至于在评估电池性能过程中,采用哪种方法比较好,这需要看你测试的目的和电池本身所处的状态,根据需要合理选择。锐捷仪器自主研发的RJ3563电池内阻测试仪提供了内部电阻(IR)和电池电压(OCV)的测试解决方案,覆盖了绝大多数的电池及电池组测试,内阻测量采用四线制,其分辨率更是低至0.1μΩ最高可测试1500V的电池组保证了测试的准确性和高效性。

RJ3563.png

另外一款RJ3501电池直流内阻测试仪,针对电池放电过程中复杂的内阻组成,在电池放电工作中测试其动态直流内阻值。其提供了内部直流电阻(DCR)和电池拉载电压(LOAD-V)波形曲线的测试解决方案。内阻测量采用可补偿四线制,其分辨率可达1μΩ,拉载电流和拉载电流时间灵活可设,适用于不同放电特性电池不同测试条件的设置。

RJ3501.png



04


<section style="margin: 0px; padding: 0px; outline: 0px; max-wid
产品目录

产品展示

新闻中心

锐捷智能

工厂地址:青岛市城阳区龙飞路38号

4008-515-616

< a href="https://www.ruijie-ate.com/">在线客服