Pozadina

Tokom punjenja i pražnjenja baterija, na kapacitet će uticati prenapon uzrokovan unutrašnjim otporom. Kao kritični parametar baterije, unutrašnji otpor je vrijedan istraživanja za analizu degradacije baterije. Unutrašnji otpor baterije sadrži:

• Ohm unutrašnji otpor (R_Ω) –Otpor od jezičaka, elektrolita, separatora i drugih komponenti.
• Unutrašnji otpor prijenosa punjenja (R_ct) –Otpor iona koji prolaze kroz jezičke i elektrolit. Ovo predstavlja poteškoću reakcije tabova. Obično možemo povećati provodljivost kako bismo smanjili ovaj otpor.
• Polarizacijski otpor (R_mt) je unutrašnji otpor uzrokovan neujednačenom gustinom litijum jona izmeđukatodai anoda. Otpor polarizacije će biti veći u situacijama kao što je punjenje pri niskom nivoutemperaturuili visoku naplatu.

Obično mjerimo ACIR ili DCIR. ACIR je unutrašnji otpor mjeren u 1k Hz AC struji. Ovaj unutrašnji otpor je takođe poznat kao otpor oma. Thenedostatakod podataka je da ne može direktno pokazati performanse baterije. DCIR se mjeri prisilnom konstantnom strujom u kratkom vremenu, u kojem se napon kontinuirano mijenja. Ako je trenutna struja I, a promjena napona u tom kratkom roku jeΔＵ, prema Ohmovom zakonuＲ＝ΔＵ／ＩMožemo dobiti DCIR. DCIR se ne odnosi samo na unutrašnji otpor oma, već i na otpor prijenosa naboja i otpor polarizacije.

Analiza standarda Kine i drugih zemalja

It'uvijek predstavlja poteškoću u istraživanju DCIR litijum-jonske baterije. To's uglavnom zato što je unutrašnji otpor litijum-jonske baterije vrlo mali, obično samo nekoliko mΩ. U međuvremenu, kao aktivna komponenta, teško je direktno izmeriti unutrašnji otpor. Osim toga, na unutrašnji otpor utiče status okoline, kao što su temperatura i status punjenja. Ispod su standardi koji spominju kako testirati DCIR.

• Međunarodni standard:

IEC 61960-3: 2017:Sekundarne ćelije i baterije koje sadrže alkalne ili druge ne-kiselinske elektrolite – Sekundarne litijumske ćelije i baterije za prijenosne aplikacije – Dio 3: Prizmatične i cilindrične litijumske sekundarne ćelije i baterije napravljene od njih.

IEC 62620:2014:Sekundarne ćelije i baterije koje sadrže alkalne ili druge ne-kiselinske elektrolite – Sekundarne litijumske ćelije i baterije za upotrebu u industrijskim aplikacijama.

• Japan:JIS C 8715-1:2018: Sekundarne litijumske ćelije i baterije za upotrebu u industrijskim aplikacijama – Dio 1: Ispitivanja i zahtjevi performansi
• Kina nema relevantne standarde o DCIR testiranju.

Sorte

Metode testiranja su slične međuIEC 61960-3:2017,IEC 62620:2014iJIS C 8715-1:2018. Glavne razlike su sljedeće:

1. Temperature testiranja su različite. IEC 62620:2014 iJIS C 8715-1:2018reguliše 5℃viša od temperature okoline od IEC 61960-3:2017. Niža temperatura će povećati viskoznost elektrolita, što će uzrokovati manje kretanje jona. Tako će se hemijska reakcija usporiti, a otpor om i polarizacija će postati veći, što će uzrokovati trend povećanja DCIR-a.
2. SoC je drugačiji. SoC je potreban uIEC 62620:2014iJIS C 8715-1:2018je 50％±10％, dokIEC 61960-3:2017je 100%. Status optuženog je veoma uticajan na DCIR. Obično će rezultat DCIR testiranja biti niži s povećanjem SoC-a. Ovo je povezano sa procedurom reakcije. U niskom SoC-u,otpor prijenosa nabojaR_ct će biti veći; iR_ct će se smanjiti sa povećanjem SoC-a, kao i DCIR.
3. Period pražnjenja je različit. IEC 62620:2014 i JIS C 8715-1:2018 zahtijevaju duži period pražnjenja odIEC 61960-3:2017. Dugi period impulsa će uzrokovati niži trend rasta DCIR-a i predstavljati odstupanje od linearnosti. Razlog je taj što će povećanje vremena pulsa uzrokovati većeR_ct i postatidominantan.
4. Struje pražnjenja su različite. Međutim, struja pražnjenja nije nužno direktno povezana sa DCIR. Odnos je određenthedizajn.
5. MadaJIS C 8715-1:2018odnosi se naIEC 62620:2014, imaju različite definicije za baterije visoke klase.IEC 62620:2014definiše da baterije visoke nominalne vrijednosti mogu isprazniti ne manje od 7,0C struje.WhileJIS C 8715-1:2018definira baterije visoke ocjene su one koje se mogu prazniti sa 3,5C.

Analiza na testiranju

Ispod je grafikon funkcije napon-vrijeme DCIR mjere za testiranje. Kriva pokazuje otpor ćelija, tako da možemo procijeniti performanse.

• Kao što je prikazano na slici, crvene strelice predstavljajuR_Ω. Vrijednost se odnosi na iR-pad. iR-pad označava iznenadnu promjenu napona nakon promjene struje. Obično kada je ćelija naelektrisana, postoji'sa pad napona. Stoga možemo znati da jeR_Ω ćelije je0.49mΩ.
• Zelena strelica predstavljaR_ct. R_ct iR_mt potrebno je neko vrijeme da se aktivira. Obično se to dešava nakon pada omskog napona. VrijednostR_ct može se izmjeriti 1ms nakon promjene struje. Vrijednost je0,046mΩ. NormalnoR_ct će se smanjiti s povećanjem SoC-a.
• Plava strelica predstavlja promjenuR_mt. Napon se stalno smanjuje zbog neravnomjernog širenja litijum-jona. VrijednostR_mt is 0.19mΩ 

Zaključak

DCIR test može pokazati performanse baterija. To'je takođe kritičan parametar za istraživanje i razvoj. Međutim, postoje neka pitanja koja treba uzeti u obzir kako bi se održala tačnost mjerenja.

• Treba razmotriti način povezivanja između baterija i opreme za punjenje i pražnjenje. Otpor veze treba da bude što je moguće manji (predlažemo da ne bude veći od0.02mΩ).
• Važna je i veza žica za prikupljanje napona i struje.IBilo bi bolje da se povežete na istoj strani kartica. Treba imati na umu da žice za prikupljanje ne spajajte na žice za punjenje opreme.
• Takođe treba uzeti u obzir tačnost opreme za punjenje i pražnjenje i vreme odziva. Vrijeme odgovora se predlaže ne duže od 10 ms. Što je vrijeme odgovora kraće, rezultat je tačniji.