Ozadje

Med polnjenjem in praznjenjem baterij bo na kapaciteto vplivala prenapetost, ki jo povzroča notranji upor. Kot kritični parameter baterije je notranji upor vreden raziskave za analizo degradacije baterije. Notranji upor baterije vsebuje:

• Ohmov notranji upor (R_Ω) –Odpornost na zavihke, elektrolit, separator in druge komponente.
• Notranji upor prenosa nabojov (R_ct) –Odpornost ionov, ki prehajajo med plošče in elektrolit. To predstavlja težavo reakcije zavihkov. Običajno lahko povečamo prevodnost, da zmanjšamo ta upor.
• Polarizacijska odpornost (R_mt) je notranji upor, ki ga povzroča neenakomerna gostota litijevih ionov medkatodain anoda. Polarizacijski upor bo višji v situacijah, kot je nizko polnjenjetemperaturoali visoko nazivno polnjenje.

Običajno merimo ACIR ali DCIR. ACIR je notranji upor, izmerjen v izmeničnem toku 1kHz. Ta notranji upor je znan tudi kot Ohmov upor. Thepomanjkanjepodatkov je, da ne more neposredno pokazati zmogljivosti baterije. DCIR se meri s prisilnim konstantnim tokom v kratkem času, v katerem se napetost nenehno spreminja. Če je trenutni tok I, sprememba napetosti v tem kratkem času pa jeΔＵ, po Ohmovem zakonuＲ＝ΔＵ／ＩLahko dobimo DCIR. DCIR ne pomeni le ohmskega notranjega upora, ampak tudi upor prenosa naboja in polarizacijski upor.

Analiza standardov Kitajske in drugih držav

It'je vedno težava pri raziskovanju DCIR litij-ionske baterije. to'predvsem zato, ker je notranji upor litij-ionske baterije zelo majhen, običajno le nekaj mΩ. Medtem ko je kot aktivna komponenta težko neposredno izmeriti notranji upor. Poleg tega na notranji upor vpliva stanje okolja, kot sta temperatura in stanje napolnjenosti. Spodaj so standardi, ki omenjajo, kako testirati DCIR.

• Mednarodni standard:

IEC 61960-3: 2017:Sekundarne celice in baterije, ki vsebujejo alkalne ali druge nekislinske elektrolite – Sekundarne litijeve celice in baterije za prenosne aplikacije – 3. del: Prizmatične in cilindrične litijeve sekundarne celice in iz njih izdelane baterije.

IEC 62620:2014:Sekundarne celice in baterije, ki vsebujejo alkalne ali druge nekislinske elektrolite – Sekundarne litijeve celice in baterije za uporabo v industriji.

• Japonska:JIS C 8715-1:2018: Sekundarne litijeve celice in baterije za uporabo v industrijskih aplikacijah – 1. del: Preskusi in zahteve glede delovanja
• Kitajska nima ustreznega standarda o testiranju DCIR.

Sorte

Metode testiranja so med seboj podobneIEC 61960-3:2017,IEC 62620:2014inJIS C 8715-1:2018. Glavne razlike so naslednje:

1. Testne temperature so različne. IEC 62620:2014 inJIS C 8715-1:2018ureja 5℃višja od temperature okolja kot IEC 61960-3:2017. Nižja temperatura bo povečala viskoznost elektrolita, kar bo povzročilo manjše gibanje ionov. Tako se bo kemična reakcija upočasnila, ohmski upor in polarizacijski upor pa bosta postala večja, kar bo povzročilo trend povečanja DCIR.
2. SoC je drugačen. Zahtevan SoCIEC 62620:2014inJIS C 8715-1:2018je 50％±10％, medtem koIEC 61960-3:2017je 100 %. Stanje napolnjenosti zelo vpliva na DCIR. Običajno bo rezultat testiranja DCIR nižji s povečanjem SoC. To je povezano s postopkom reakcije. V nizkem SoC，odpornost na prenos nabojaR_ct bo višja; inR_ct se bo zmanjšal s povečanjem SoC, tako kot DCIR.
3. Obdobje praznjenja je drugačno. IEC 62620:2014 in JIS C 8715-1:2018 zahtevata daljše obdobje praznjenja kotIEC 61960-3:2017. Dolgo obdobje impulza bo povzročilo nižji naraščajoči trend DCIR in predstavljalo odstopanje od linearnosti. Razlog je v tem, da bo daljši čas impulza povzročil višjiR_ct in postatidominanten.
4. Razelektritveni tokovi so različni. Vendar ni nujno, da je razelektritveni tok neposredno povezan z DCIR. Razmerje določatheoblikovanje.
5. ČepravJIS C 8715-1:2018se nanaša naIEC 62620:2014, imajo različne definicije za baterije z visokimi nazivnimi vrednostmi.IEC 62620:2014opredeljuje, da lahko visoko ocenjene baterije izpraznijo najmanj 7,0C toka.WhileJIS C 8715-1:2018opredeljuje visoko ocenjene baterije, ki se lahko izpraznijo pri 3,5C.

Analiza na testiranju

Spodaj je diagram napetostno-časovne funkcije preskusne mere DCIR. Krivulja prikazuje odpornost celic, tako da lahko ocenimo delovanje.

• Kot je prikazano na sliki, predstavljajo rdeče puščiceR_Ω. Vrednost je povezana z iR-padcem. iR-padec pomeni nenadno spremembo napetosti po spremembi toka. Običajno, ko je celica elektrificirana, tam's padcem napetosti. Zato lahko vemo, da jeR_Ω celice je0,49 mΩ.
• Zelena puščica predstavljaR_ct. R_ct inR_mt potrebujete nekaj časa za aktiviranje. Običajno se to zgodi po padcu ohmske napetosti. VrednostR_ct se lahko meri 1 ms po trenutni spremembi. Vrednost je0,046 mΩ. običajnoR_ct se bo zmanjšal z dvigom SoC.
• Modra puščica predstavlja sprememboR_mt. Napetost zaradi neenakomerne porazdelitve litij-ionov nenehno pada. VrednostR_mt is 0,19 mΩ 

Zaključek

DCIR test lahko pokaže zmogljivost baterij. to'je tudi kritičen parameter za raziskave in razvoj. Vendar je treba upoštevati nekaj vprašanj, da bi ohranili natančnost meritev.

• Upoštevati je treba način povezave med baterijami in opremo za polnjenje in praznjenje. Priključni upor naj bo čim nižji (priporočamo, da ne večji od0,02 mΩ).
• Pomembna je tudi povezava žic za zbiranje napetosti in toka.IBolje bi bilo, da se povežete na isti strani zavihkov. Upoštevati je treba, da zbirnih žic ne priključujte na polnilne žice opreme.
• Upoštevati je treba tudi natančnost opreme za polnjenje in praznjenje ter odzivni čas. Priporočen odzivni čas ni daljši od 10 ms. Čim krajši je odzivni čas, tem natančnejši je rezultat.