鋰離子電池內(nèi)阻測(cè)試淺述

鋰離子電池因其高電壓、高比能量、無(wú)記憶效應(yīng)以及高循環(huán)性能等特點(diǎn)，迅速發(fā)展成為最重要的電源產(chǎn)品，已廣泛應(yīng)用到消費(fèi)電子、汽車工業(yè)、軍工航天、醫(yī)療等眾多領(lǐng)域。隨著中國(guó)對(duì)新能源汽車、充電樁等產(chǎn)業(yè)的重點(diǎn)扶持，鋰電池產(chǎn)業(yè)在中國(guó)市場(chǎng)也空前火爆。在《“十二五”國(guó)家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中已將鋰離子電池列為行業(yè)發(fā)展的重點(diǎn)。 隨之而來(lái)，與之匹配的檢測(cè)方法、標(biāo)準(zhǔn)以及設(shè)備也在逐步完善中。

隨著GB/T 18287-2013《移動(dòng)電話用鋰離子蓄電池及蓄電池組總規(guī)范》、GB 31241-2014《便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子電池和電池組安全要求》、《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件》等眾多標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)，對(duì)鋰離子電池的檢測(cè)越發(fā)嚴(yán)格，對(duì)所有類型的鋰離子電池行業(yè)上下游生產(chǎn)企業(yè)也提出了更高要求。

在電池的研發(fā)和生產(chǎn)過(guò)程中，電池的充放電率、高中低倍率放電特性、大小電流過(guò)放電特性、常溫高溫低溫內(nèi)阻特性、容量分布測(cè)試等可靠性測(cè)試，以及電池內(nèi)部短路、持續(xù)充電、強(qiáng)迫放電等電流電阻安全測(cè)試都是必不可少的。那在這些測(cè)試中，電池內(nèi)阻的檢測(cè)都是非常關(guān)鍵的一步。

電池內(nèi)阻作為鋰電池最重要的內(nèi)部參數(shù)之一，與電池的性能檢測(cè)、壽命評(píng)估和能量管理都有著非常緊密的聯(lián)系，是衡量電池性能的一個(gè)重要技術(shù)指標(biāo)。但在實(shí)際應(yīng)用中，卻存在不少的問(wèn)題：

(1) 當(dāng)充/放電時(shí)，阻抗是影響電氣特性及效率的因素之一。電池包通常由不同節(jié)數(shù)的單體電芯串接而成，若電芯間的內(nèi)阻差異很大，則也會(huì)嚴(yán)重影響整個(gè)電池包的放電能力。因此獲取單體電芯的內(nèi)阻值并進(jìn)行系統(tǒng)的分析，也是電池的必測(cè)項(xiàng)目。

(2) 電池內(nèi)阻是決定電池耐充電及耐放電電流大小的關(guān)鍵，在鋰電池PACK工藝生產(chǎn)流程中，對(duì)電芯進(jìn)行檢驗(yàn)的電池內(nèi)阻測(cè)試儀一般功能簡(jiǎn)單，測(cè)量信息量少，檢測(cè)精度不高，數(shù)據(jù)后期處理簡(jiǎn)單，缺少在線檢測(cè)和檢測(cè)高電壓大容量電池和電池組的能力。

(3) 2015年發(fā)布的《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件》中，對(duì)電池內(nèi)阻的測(cè)量提出了新的要求：對(duì)于多芯電池組的組成電池，應(yīng)具有開路電壓和內(nèi)阻在線檢測(cè)能力，檢測(cè)精度分別為1mV和1mΩ。

為了解決眾多廠商在電池內(nèi)阻測(cè)試中遇到的難題，艾德克斯推出了IT5100系列電池測(cè)試儀。IT5100系列為用戶提供在線和離線兩種內(nèi)阻測(cè)試儀。其中在線內(nèi)阻測(cè)試儀通過(guò)對(duì)電池內(nèi)阻的在線測(cè)量和分析，可以快速而準(zhǔn)確的得到各個(gè)單體電池內(nèi)阻在使用或充電過(guò)程中的動(dòng)態(tài)變化，從而判斷電池是否失效。一般在線內(nèi)阻測(cè)試儀配合電池包充放電循環(huán)壽命測(cè)試較多，可反映出整個(gè)壽命周期中，電池包內(nèi)部單體電芯內(nèi)阻所呈現(xiàn)的動(dòng)態(tài)變化。IT5102在線內(nèi)阻測(cè)試儀可同時(shí)監(jiān)控16個(gè)單體電芯內(nèi)阻變化，并且支持最多17臺(tái)主從并聯(lián)，將單體電芯測(cè)量數(shù)量擴(kuò)展到272個(gè)，電壓電阻測(cè)量分辨率最高可達(dá) 0.1mV、0.1mΩ。滿足《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件》中對(duì)多芯電池組的組成電池測(cè)試的要求。

IT5102在線內(nèi)阻測(cè)試儀還可以用于科研院校及電池生產(chǎn)企業(yè)的研發(fā)部。眾所周知，在所有的環(huán)境因素中，溫度對(duì)電池的充放電性能影響最大。低溫環(huán)境會(huì)降低鋰電池的性能。當(dāng)電池暴露在低溫環(huán)境下時(shí)，電池的化學(xué)物質(zhì)活性顯著降低，電池內(nèi)阻增大，帶載能力下降。如何保證鋰電池在沒(méi)有任何保溫措施下在低溫環(huán)境穩(wěn)定工作，目前還沒(méi)有很好的解決辦法，但很多研究機(jī)構(gòu)正在研究該問(wèn)題。IT5102在線內(nèi)阻測(cè)試儀可以在線監(jiān)測(cè)低溫環(huán)境下的電池工作過(guò)程中內(nèi)阻變化，為研究提供更多的有效數(shù)據(jù)。

此外，艾德克斯便攜式離線電池內(nèi)阻測(cè)試儀IT5101也是款功能強(qiáng)大、高精度的內(nèi)阻測(cè)試儀，非常適用于電池廠家在電芯篩選環(huán)節(jié)的應(yīng)用。它采用交流四端子的測(cè)試方法，測(cè)量不受測(cè)試線的阻抗影響，可以很精確的測(cè)量電池內(nèi)阻和電壓。電阻分辨率可達(dá)0. 1uΩ，電壓分辨率可達(dá)10uV。IT5101可以實(shí)時(shí)測(cè)量并顯示內(nèi)阻和電壓，并輸出監(jiān)測(cè)結(jié)果。用戶設(shè)置電壓和電阻的上下限，測(cè)試儀可以同時(shí)判斷阻抗和電壓，超出設(shè)定的量程測(cè)試儀就報(bào)警。另外在產(chǎn)線使用過(guò)程中，如果測(cè)試探頭接觸不良或斷線，測(cè)試儀可以實(shí)時(shí)檢測(cè)出來(lái)該故障，屏幕電阻顯示變?yōu)?ldquo;--------”，從而快速幫助操作人員發(fā)現(xiàn)問(wèn)題。

我們知道電池類型不同，內(nèi)阻不同。如鎳鎘電池的內(nèi)阻低，可適用大電流放電及大電流充電;鋰離子電池內(nèi)阻較高，其內(nèi)阻一般要求幾十~幾百毫歐;大容量的動(dòng)力鋰離子電池的內(nèi)阻一般在幾~幾十毫歐之間。對(duì)不同范圍的內(nèi)阻，使用不同的量程進(jìn)行測(cè)試，可以獲取更高的精度。IT5101有七段量程，可以滿足多種應(yīng)用。不管是大型單體電池包還是紐扣電池，亦或手機(jī)/便攜式電子產(chǎn)品等的小型電池都可以精確測(cè)量。

在電池生產(chǎn)過(guò)程中，電池的品質(zhì)把控也很重要。鋰離子電池的安全保障除了產(chǎn)品設(shè)計(jì)和防濫用措施，很大程度上取決于生產(chǎn)過(guò)程控制。艾德克斯IT5101可以把電池內(nèi)阻測(cè)試的結(jié)果批量保存，并對(duì)其進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。統(tǒng)計(jì)結(jié)果呈列表或正態(tài)分布圖顯示。電池生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)部門和研發(fā)部門可以根據(jù)電池內(nèi)阻檢測(cè)的分析結(jié)果，對(duì)電池的生產(chǎn)情況加以調(diào)整，進(jìn)而提高產(chǎn)品的質(zhì)量和安全。

同時(shí)，為了幫助電池生產(chǎn)企業(yè)提供電池測(cè)試效率，艾德克斯為IT5100系列電池內(nèi)阻測(cè)試儀配備了不同的探頭測(cè)試線，如針型測(cè)試線，夾型測(cè)試線，端子測(cè)試線，方便用戶根據(jù)不同測(cè)量需求選配。

艾德克斯IT5100系列電池內(nèi)阻測(cè)試儀在電池應(yīng)用領(lǐng)域使用的很廣泛。很多單位并不生產(chǎn)電池，但他們使用電池，比如筆記本電池生產(chǎn)廠、手機(jī)電池組裝廠等等都會(huì)用到電池檢測(cè)設(shè)備。艾德克斯IT5100系列電池內(nèi)阻測(cè)試儀也可以為蓄電池、儲(chǔ)能電池、太陽(yáng)能電池等提供內(nèi)阻分析。它可以讓技術(shù)人員、產(chǎn)線工人、管理人員更加清楚的了解電池的性能。