關(guān)于鋰電池內(nèi)阻的特性以及原理分析，你了解嗎？

人類社會的進(jìn)步離不開社會上各行各業(yè)的努力，各種各樣的電子產(chǎn)品的更新?lián)Q代離不開我們的設(shè)計者的努力，其實很多人并不會去了解電子產(chǎn)品的組成，比如鋰離子電池內(nèi)阻。電池的內(nèi)阻是蓄電池最重要的特性參數(shù)之一，它是表征電池壽命及電池運行狀態(tài)的重要參數(shù)，是衡量電子和離子在電極內(nèi)傳輸難易程度的重要標(biāo)志。內(nèi)阻還反映了電池的健康狀態(tài)。電池出廠時的內(nèi)阻很小，但經(jīng)過長期充放電后，由于電池內(nèi)部電解液的損耗，以及電池內(nèi)部化學(xué)物質(zhì)活性的降低，會使內(nèi)阻逐漸新增，電解質(zhì)會在多次充放電中逐步變性，內(nèi)阻新增，直到內(nèi)阻大到電池內(nèi)部的電量無法正常釋放出來，此時電池老化，相對的電池容量也會下降。

鋰離子電池內(nèi)阻不是定值，它跟鋰離子電池的工作狀態(tài)有關(guān)，包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻這兩部分。

1)歐姆內(nèi)阻

歐姆內(nèi)阻是鋰離子電池的固有電阻，即直流內(nèi)阻，可以認(rèn)為在一定的SOC狀態(tài)下是固定的。它主要由電極材料，電解質(zhì)，隔膜的電阻以及材料其他部分的內(nèi)阻組成。 該圖示出了處于特定SOC狀態(tài)的鋰離子電池的放電過程。當(dāng)鋰離子電池開始放電時，歐姆內(nèi)阻將在鋰離子電池的兩端出現(xiàn)瞬時電壓降ΔU1。該電壓降會持續(xù)很短的時間(2ms以內(nèi))。因此，需要對鋰離子電池的動態(tài)內(nèi)阻進(jìn)行更多的測試。響應(yīng)時間短。短時間后，鋰離子電池的極化將起作用。鋰離子電池兩端的電壓降主要是由極化內(nèi)阻引起的。在充電過程中，歐姆內(nèi)阻還會引起鋰離子電池兩端的瞬時電壓上升。變化后，極化內(nèi)阻起著作用。

2)極化內(nèi)阻

放電后短時間內(nèi)鋰離子電池的電壓降是由歐姆內(nèi)阻引起的，其后的電壓降主要是由極化引起的。由于鋰離子電池的內(nèi)部化學(xué)反應(yīng)，極化使用和電池SOC狀態(tài)變化將導(dǎo)致電池輸出電壓下降，但這種變化緩慢，這不同于歐姆內(nèi)阻引起的電池兩端電壓的瞬時下降。此時的內(nèi)部電阻是由鋰離子電池的化學(xué)反應(yīng)中的離子濃度引起的，這稱為極化內(nèi)部電阻。內(nèi)阻隨著反應(yīng)的進(jìn)行而變化，其大小與檢測時間和電流強(qiáng)度有關(guān)。放電過程中電壓在10-20s內(nèi)持續(xù)緩慢下降，充電過程20s之后的電壓持續(xù)緩慢上升都是由極化內(nèi)阻引起的。

內(nèi)阻影響因素

鋰離子電池的交流和直流內(nèi)部電阻與溫度有著明顯的反比關(guān)系，即溫度下降時內(nèi)部電阻會升高，并表現(xiàn)出典型的非線性特性。在實際應(yīng)用過程中，應(yīng)防止鋰離子電池在低溫環(huán)境下充放電，特別是低溫充電對電池性能影響很大。

鋰離子電池在不同SOC狀態(tài)下的直流內(nèi)阻呈現(xiàn)出放電深度越大，直流內(nèi)阻越大的趨勢。由圖可知，處于不同SOC狀態(tài)的鋰離子電池的交流內(nèi)阻非常接近，可以認(rèn)為鋰離子電池AC的內(nèi)阻不隨SOC的變化而變化。鋰離子電池在不同SOC狀態(tài)下的交流內(nèi)阻基本沒有變化，因此在應(yīng)用過程中僅需研究不同SOC狀態(tài)下的直流內(nèi)阻值即可。

鋰電池內(nèi)阻特性

隨著鋰電池的使用，電池性能持續(xù)下降，主要是由于容量下降，內(nèi)部電阻增加，功率下降等。電池內(nèi)部電阻的變化受溫度和放電深度等各種使用條件的影響。內(nèi)阻是評估鋰電池性能的重要指標(biāo)之一。對于大型鋰電池組應(yīng)用，例如電動汽車的電源系統(tǒng)，由于測試設(shè)備的局限性，不可能或不方便直接測試交流內(nèi)阻。通常，電池組的特性由直流內(nèi)部電阻評估。在實際應(yīng)用中，DC內(nèi)部電阻還用于評估電池的健康狀況，預(yù)測壽命以及評估系統(tǒng)SOC，輸出/輸入能力等。

由于制造工藝不同，每個鋰電池制造商生產(chǎn)的同一型號電池的內(nèi)阻差異很大。即使電池是由相同的制造商，相同的材料，相同的工藝，相同的材料和相同的批次生產(chǎn)的，電池的內(nèi)阻也有很大的不同。本文只能帶領(lǐng)大家對鋰離子電池內(nèi)阻有了初步的了解，對大家入門會有一定的幫助，同時需要不斷總結(jié)，這樣才能提高專業(yè)技能，也歡迎大家來討論文章的一些知識點。