Háttér

Az akkumulátorok töltése és kisütése során a kapacitást a belső ellenállás okozta túlfeszültség befolyásolja. Az akkumulátor kritikus paramétereként a belső ellenállást érdemes kutatni az akkumulátor leromlásának elemzéséhez. Az akkumulátor belső ellenállása a következőket tartalmazza:

• Ohm belső ellenállás (R_Ω) –A fülek, elektrolit, szeparátor és egyéb alkatrészek ellenállása.
• Tölti a sebességváltó belső ellenállását (R_ct) –A füleken és az elektroliton áthaladó ionok ellenállása. Ez a lapok reakciójának nehézségét jelenti. Általában növelhetjük a vezetőképességet az ellenállás csökkentése érdekében.
• Polarizációs ellenállás (R_mt) a közötti belső ellenállás, amelyet a lítium-ionok sűrűségének egyenetlensége okozkatódés anód. A polarizációs ellenállás nagyobb lesz olyan helyzetekben, mint például a töltés alacsony állapotábanhőmérsékletvagy magas névleges töltés.

Általában az ACIR-t vagy a DCIR-t mérjük. Az ACIR a belső ellenállás 1 k Hz-es váltakozó áramban mérve. Ezt a belső ellenállást Ohm ellenállásnak is nevezik. AhiányAz adatok közül az, hogy nem tudja közvetlenül megmutatni az akkumulátor teljesítményét. A DCIR-t rövid időn belül kényszerített állandó árammal mérik, amelyben a feszültség folyamatosan változik. Ha a pillanatnyi áram értéke I, és a feszültség változása rövid távon azΔＵ, az Ohm törvénye szerintＲ＝ΔＵ／ＩMegkaphatjuk a DCIR-t. A DCIR nemcsak Ohm belső ellenállásról szól, hanem töltésátviteli ellenállásról és polarizációs ellenállásról is.

Elemzés a kínai és más országok szabványairól

It'Ez mindig nehézséget jelent a lítium-ion akkumulátorok DCIR-jének kutatása során. Azt's főleg azért, mert a lítium-ion akkumulátor belső ellenállása nagyon kicsi, általában csak néhány mΩ. Mindeközben aktív komponensként nehéz közvetlenül mérni a belső ellenállást. Ezenkívül a belső ellenállást befolyásolja a környezet állapota, például a hőmérséklet és a töltési állapot. Az alábbiakban olyan szabványok találhatók, amelyek megemlítették a DCIR tesztelésének módját.

• Nemzetközi szabvány:

IEC 61960-3: 2017:Lúgos vagy más nem savas elektrolitokat tartalmazó másodlagos cellák és akkumulátorok – Másodlagos lítiumcellák és akkumulátorok hordozható alkalmazásokhoz – 3. rész: Prizmás és hengeres lítium másodlagos cellák és azokból készült akkumulátorok.

IEC 62620:2014:Lúgos vagy más nem savas elektrolitokat tartalmazó másodlagos cellák és akkumulátorok – Másodlagos lítium cellák és akkumulátorok ipari alkalmazásokhoz.

• Japán:JIS C 8715-1:2018: Másodlagos lítium cellák és akkumulátorok ipari alkalmazásokhoz – 1. rész: Vizsgálatok és teljesítménykövetelmények
• Kína nem rendelkezik megfelelő szabványokkal a DCIR tesztelésről.

Fajták

A vizsgálati módszerek hasonlóakIEC 61960-3:2017,IEC 62620:2014ésJIS C 8715-1:2018. A főbb különbségek a következők:

1. A tesztelési hőmérsékletek eltérőek. IEC 62620:2014 ésJIS C 8715-1:2018szabályozza az 5℃magasabb a környezeti hőmérséklet, mint az IEC 61960-3:2017. Az alacsonyabb hőmérséklet növeli az elektrolit viszkozitását, ami az ionok kisebb mozgását okozza. Így a kémiai reakció lelassul, az Ohm ellenállás és a polarizációs ellenállás pedig nagyobb lesz, ami a DCIR növekedési tendenciát okozza.
2. A SoC más. Az SoC szükségesIEC 62620:2014ésJIS C 8715-1:2018az 50％±10％, mígIEC 61960-3:2017az 100%. A töltés állapota nagyon befolyásolja a DCIR-t. Normális esetben a DCIR teszt eredménye alacsonyabb lesz az SoC növekedésével. Ez összefügg a reakció folyamatával. Alacsony SoC-ban，a töltésátviteli ellenállásR_ct magasabb lesz; ésR_ct csökkenni fog az SoC növekedésével, így a DCIR.
3. A lemerülési időszak más. Az IEC 62620:2014 és a JIS C 8715-1:2018 szabvány hosszabb kisütési időszakot ír elő, mintIEC 61960-3:2017. A hosszú impulzusperiódus a DCIR alacsonyabb növekedési trendjét okozza, és eltérést jelent a linearitástól. Ennek az az oka, hogy az impulzusidő növekedése magasabb leszR_ct és válniuralkodó.
4. A kisülési áramok eltérőek. A kisülési áram azonban nem feltétlenül kapcsolódik közvetlenül a DCIR-hez. Az összefüggést az határozza megatervezés.
5. BárJIS C 8715-1:2018utalIEC 62620:2014, eltérő definíciókkal rendelkeznek a nagy teljesítményű akkumulátorokon.IEC 62620:2014meghatározza, hogy a nagy névleges akkumulátorok legalább 7,0 C áramot tudnak kisütni.WhileJIS C 8715-1:2018nagy névleges akkumulátorokat definiál, amelyek 3,5 C-on kisüthetnek.

Elemzés a tesztelésről

Az alábbiakban a DCIR tesztmérés feszültség-idő függvénytáblázata látható. A görbe a cellák ellenállását mutatja, így értékelni tudjuk a teljesítményt.

• Ahogy a képen látható, a piros nyilak jelzikR_Ω. Az érték az iR-drophoz kapcsolódik. Az iR-esés a feszültség hirtelen változását jelenti az áramváltozás után. Normális esetben, amikor egy cellát villamosítanak, ott'sa feszültségesés. Ezért tudhatjuk, hogy aR_Ω a sejt az0,49 mΩ.
• A zöld nyíl jelziR_ct. R_ct ésR_mt kell egy kis idő az aktiváláshoz. Általában az Ohm feszültség csökkenése után történik. Az értékeR_ct áramváltozás után 1 ms-mal mérhető. Az érték az0,046 mΩ. Normális esetbenR_ct csökkenni fog az SoC emelésével.
• A kék nyíl a változást jelziR_mt. A feszültség folyamatosan csökken a lítium-ion egyenetlen eloszlása ​​miatt. Az értékeR_mt is 0,19 mΩ 

Következtetés

A DCIR teszt megmutatja az akkumulátorok teljesítményét. Azt's szintén kritikus paraméter a K+F számára. Vannak azonban olyan kérdések, amelyeket figyelembe kell venni a mérési pontosság megőrzése érdekében.

• Figyelembe kell venni az akkumulátorok és a töltő-kisütési berendezések csatlakoztatásának módját. A csatlakozási ellenállásnak a lehető legkisebbnek kell lennie (ajánlott nem nagyobb, mint0,02 mΩ).
• A feszültség- és áramgyűjtő vezetékek csatlakoztatása is fontos.IJobb lenne a fülek ugyanazon az oldalán csatlakozni. Figyelembe kell venni, hogy ne csatlakoztassa a gyűjtővezetékeket a berendezések töltővezetékeihez.
• Figyelembe kell venni a töltő- és kisütőberendezések pontosságát és a válaszidőt is. A javasolt válaszidő nem lehet hosszabb 10 ms-nál. Minél rövidebb a válaszidő, annál pontosabb az eredmény.