Einführung des Innenwiderstands der Lithium-Ionen-Batterie

Der Innenwiderstand, der statische Innenwiderstand und der Arbeitsinnenwiderstand der Lithium-Ionen-Batterie sind tendenziell unterschiedlich. In verschiedenen Umgebungen variiert der Innenwiderstand mit der Temperatur. Welche Faktoren beeinflussen den Innenwiderstand eines lithium-ionen-akkus?

1 den Arbeitsprozess der Lithiumbatterie

Gegenwärtig ist die Hauptstrom-Lithium-Ionen-Batterie, im allgemeinen in Übereinstimmung mit der Art des genannten positiven Elektrodenmaterials, lithiumeisenphosphat, Lithiummangansäure usw., die Art des positiven Elektrodenmaterials; Negatives Elektrodengraphitmaterial; Positive Kollektorflüssigkeit Aluminiumfolie, negative Kollektorflüssigkeit für Kupferfolie.

Die folgende Entladung beschreibt beispielsweise den physikalischen Prozess der Entladung der Lithiumbatterie.

Nach dem Einschalten der externen Last wird außerhalb des Batteriekörpers ein Strompfad gebildet. Aufgrund der Potentialdifferenz zwischen der positiven und der negativen Elektrode bewegen sich die Elektronen in der Nähe der negativen Elektrode zuerst zur positiven Elektrode, indem sie das Fluid und den externen Draht sammeln. Die Lithiumionenkonzentration um den negativen Pol steigt an. Elektronen, die über einen externen Stromkreis von der negativen Elektrode zur positiven Elektrode gelangen, verbinden sich mit Lithiumionen in der Nähe der positiven Elektrode. Das Einbetten des Anodenmaterials in der Nähe der Anode der Lithiumionenkonzentration nahm ab. Der Unterschied in der Lithiumionenkonzentration zwischen dem positiven und dem negativen Pol bildet sich. Damit ist der erste Druckvorgang des Batterieentladevorgangs abgeschlossen.

Wenn die Lithiumionen die negative Elektrode verlassen, angetrieben durch den Unterschied in der Ionenkonzentration, treten in der Nähe der negativen Elektrode Leerstellen auf. Die von der Kathode abgelösten Lithiumionen im Kathodenmaterial treten in den Elektrolyten ein; Eine große Anzahl von Lithiumionen vom Elektrolyten durch die Membran, den Ego-Pol zum positiven Pol. Gleichzeitig gelangen Elektronen, die ursprünglich an Lithiumionen gebunden waren, über einen externen Stromkreis zur positiven Elektrode. Der Akku beginnt sich je nach Belastung zu entladen.

Das Laden ist der umgekehrte Vorgang des Entladens. In der gleichen Phase des Entkoppelns, Bewegens und Einbettens kommt die Kraft zur Förderung der Prozessentwicklung nur vom Ladegerät, während die Bewegungsrichtung der Ionen vom positiven zum negativen Pol verläuft. Ich werde hier nicht auf Details eingehen.

2 Innenwiderstand der Lithiumbatterie

Verstehen Sie den Arbeitsprozess der Lithiumbatterie, also im Prozess der Hindernisse, dann bildete sich der Innenwiderstand der Lithiumbatterie.

Der Innenwiderstand der Batterie umfasst den OHMIC-Widerstand und den Polarisationswiderstand. Unter der Bedingung einer konstanten Temperatur ist der OHMIC-Widerstand im Wesentlichen stabil, während sich der Polarisationswiderstand mit den Faktoren ändert, die den Polarisationspegel beeinflussen.

Der OHMIC-Widerstand besteht hauptsächlich aus Elektrodenmaterial, Elektrolyt- und Membranwiderstand und Flüssigkeitsansammlung, wie z. B. der Ohrverbindung verschiedener Teile des Kontaktwiderstands und der Größe der Batterie, der Struktur, der Verbindungsmethode usw.

Der Polarisationswiderstand, der Widerstand, der zum Zeitpunkt des Anlegens des Stroms erzeugt wird, ist die Summe aller Trends in der Batterie, die verhindern, dass geladene Ionen ihre Ziele erreichen. Der Polarisationswiderstand kann in elektrochemische Polarisation und Konzentrationsdifferenzpolarisation unterteilt werden. Die elektrochemische Polarisation wird durch die Tatsache verursacht, dass die Geschwindigkeit der elektrochemischen Reaktion im Elektrolyten die Geschwindigkeit der Elektronenbewegung nicht erreichen kann. Die Konzentrationspolarisation wird durch die Tatsache verursacht, dass Lithiumionen mit einer Geschwindigkeit, die niedriger ist als die Geschwindigkeit, mit der sich Lithiumionen zur Elektrode konzentrieren, in die Anoden- und Kathodenmaterialien eingebettet sind und sich aus diesen herausbewegen.

3 Innenwiderstandsfaktoren der Lithiumbatterie

Aus dem obigen Prozess können die Einflussfaktoren des Batterieinnenwiderstands abgeleitet werden.

3,1; Plusfaktor

Die Umgebungstemperatur ist ein wichtiger Faktor, der den Widerstand einer Vielzahl von Faktoren beeinflusst, insbesondere der Lithiumbatterie, da die Temperatur die Aktivität elektrochemischer Materialien beeinflusst und direkt die Geschwindigkeit der elektrochemischen Reaktion und die Geschwindigkeit der Ionenbewegung bestimmt.

Strom- oder Lastbedarf Einerseits ist die Größe des Stroms direkt mit dem Polarisationswiderstand verbunden. Dieser Trend ist umso größer, je größer der Strom ist, desto größer ist der Polarisationswiderstand. Andererseits wirkt sich der Erwärmungseffekt des Stroms auf die elektrochemische Aktivität des Materials aus.

3,2; die Batterie selbst

Kathodenmaterialien, Anodenmaterialien, das Einbetten von Lithiumionen und die Leichtigkeit des Einbettens, die auf die Größe des Innenwiderstands des Materials abgestimmt sind, sind Teil des Konzentrationspolarisationswiderstands.

Elektrolyt, Lithiumionenelektrolyt in der Bewegungsgeschwindigkeit, der Einfluss der Elektrolytleitfähigkeit, ist der Hauptteil des elektrochemischen Polarisationswiderstands.

Membran, Membran selbst Widerstand, bilden direkt einen Teil des Ohm-Innenwiderstands, gleichzeitig für die Lithiumionen-Mobilitätsbarrieren, und bildeten einen Teil des elektrochemischen Polarisationswiderstands.

Die Erfassung des Flüssigkeitswiderstands, des Widerstands der angeschlossenen Teile, ist die Hauptkomponente des Innenwiderstands der Batterie Ohm.

Das technologische Niveau, die Technologie zur Herstellung von Polstücken, ob die Beschichtung gleichmäßig ist, die Verdichtungsdichte, das technologische Niveau im Herstellungsprozess dieser Batterien, wirken sich auch direkt auf den Polarisationswiderstand aus.

4 Messung des Innenwiderstands der Lithiumbatterie

Die Messung des Innenwiderstands einer Lithiumbatterie kann im Allgemeinen in Gleichstrommessverfahren und Wechselstrommessverfahren unterteilt werden.

4,1; Gleichstromwiderstandsmessung

Unter Verwendung einer Stromquelle wird ein kurzer Impuls an die Batterie angelegt, um die Differenz zwischen der Klemmenspannung und der Leerlaufspannung zu messen. Diese Differenz geteilt durch den Teststrom wird als interner Gleichstromwiderstand der Batterie angesehen.

Der Polarisationswiderstand der Lithiumbatterie wird durch die Größe des Laststroms beeinflusst. Um sich von diesem Faktor fernzuhalten, ist die Methode zur Messung des Gleichstromwiderstands der Polarisationszeit kürzer und der Laststrom größer.

Je kleiner der Messstrom ist, desto weniger wahrscheinlich ist es theoretisch, dass er eine Polarisationsreaktion verursacht und die Interferenz des Polarisationswiderstands verringert. Da jedoch der Innenwiderstand der Batterie selbst sehr klein ist, was eine Milliohm-Größe hat, der Strom zu klein ist und das Spannungserfassungsinstrument durch die Messgenauigkeit begrenzt ist, kann der Messfehler nicht von der Störung der Ergebnisse ausgeschlossen werden . Daher wägen die Menschen den Einfluss der Instrumentengenauigkeit und des Polarisationswiderstands ab, um ein Gleichgewicht zwischen den beiden Messstromwerten zu finden.

Messen Sie für gewöhnliches Batteriemonomer den allgemeinen Strom in 5 ° C - ungefähr 10 ° C, sehr groß. Mit zunehmender Kapazität von Batterien oder mehreren Batterien gleichzeitig wird der Innenwiderstand verringert. Wenn sich die Genauigkeit des Instruments nicht verbessert, ist es schwierig, den Messstrom zu senken.

4,2; AC-Methoden zur Messung des Innenwiderstands

Damit kleinere Werte der Batterie als Anreiz einen Bild-Wechselstromeingang laden, wird die Reaktion der Klemmenspannung überwacht. Zeichnen Sie mit einem bestimmten Programm zur Datenanalyse den Wechselstrom-Innenwiderstand der Batterie. Die Widerstandsanalyse, die sich nur auf die Batterie selbst bezieht, hat nichts mit der Größe des Erregungssignals zu tun.

Aufgrund der Kapazitätseigenschaften der Batterie variiert der vom Erregungssignal gemessene Widerstand mit seiner Frequenz. Die Ergebnisse der Softwareanalyse können durch eine Reihe komplexer Zahlen dargestellt werden, wobei die horizontale Achse der Realteil und die vertikale Achse der Imaginärteil ist. Dies erzeugt ein Muster, das als Wechselstromimpedanzspektrum bezeichnet wird.

Durch weitere Analyse der Daten kann man sie nur aus dem Ohm-Widerstand der Wechselstromimpedanzspektroskopie-Batterie, dem SEI-Filmdiffusionswiderstand, dem Kapazitätswert des SEI-Films, der äquivalenten Kapazität der Ladungsübertragung im Elektrolyten und der Ladung im Elektrolytdiffusionswiderstand erhalten Modell, dann ordnen Sie die Batterie für die weitere Untersuchung der Batterieleistung zu.

5 Widerstandsanwendung in der Ingenieurpraxis

Der Innenwiderstand als eines der Hauptmerkmale der Lithiumbatterie für ihre Forschungsleistungen kann in der Technik und auf anderen Gebieten angewendet werden.

Der Widerstand steht in enger Beziehung zur Batterieladekapazität und kann daher auf die Batterie-SOC-Schätzung des Managementsystems angewendet werden.

Der Widerstand spiegelt direkt den Alterungsgrad der Batterie wider. Jemand hat den Batteriewiderstand als den Gesundheitszustand der SOH-Batterie der Bewertungsgrundlage angegeben.

Die Gleichmäßigkeit des Innenwiderstands des Monomers hat einen direkten Einfluss auf die Kapazität und Lebensdauer der Module nach der Gruppierung.

Der Innenwiderstand ist ein wichtiger Indikator für einen Batterieausfall. Es wird im Fehlerdiagnosesystem von Akkus untersucht und verwendet.

Der Innenwiderstand und der Kapazitätsverlust können auch verwendet werden, um zu bestimmen, ob in Batterien eine Lithiumanalyse vorhanden ist, die im Bereich der Kaskadennutzung von Batterien im Ruhestand angewendet wurde.

Referenz:

1Chi-Jian ZHANG, SOC-Vorhersagemethoden für Lithiumbatterien wurden überprüft

2 die Restkapazität der Batterie-Online-Erkennungsmethodenforschung

3 Messung des Innenwiderstands der Batterie basierend auf der Wechselstromimpedanzmethode

4 Bestimmung des Gleichstrom-Innenwiderstands der lithium-eisenphosphat-batterie

5 Weizhao Huang, basierend auf der Leerlaufspannungswiederherstellungsrate und der Wechselstromimpedanz mit der Kombination eines Lithium-Ionen-Batterie-SOH-Algorithmus

6 Xuguo Fan, Studie zur Ersatzschaltbildmodellierung und SOC-Schätzung von lithium-ionen-akkus

7 Ran Li, Studie zur Gesundheitsbewertung und Schätzmethode von Lithiumbatterien

8 Zhilong Yu, Forschung zum SOC-Vorhersagealgorithmus von Lithiumbatterien für Elektrofahrzeuge basierend auf Selbstentladungstechnologie

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