خلفية

أثناء شحن وتفريغ البطاريات، ستتأثر السعة بالجهد الزائد الناتج عن المقاومة الداخلية. كمعلمة حاسمة للبطارية، تستحق المقاومة الداخلية البحث لتحليل تدهور البطارية. تحتوي المقاومة الداخلية للبطارية على:

• أوم المقاومة الداخلية (R_Ω) -المقاومة من علامات التبويب، المنحل بالكهرباء، فاصل والمكونات الأخرى.
• شحنات نقل المقاومة الداخلية (R_ct) -مقاومة الأيونات التي تمر بعلامات التبويب والكهارل. وهذا يمثل صعوبة رد فعل علامات التبويب. عادة يمكننا زيادة الموصلية لتقليل هذه المقاومة.
• مقاومة الاستقطاب (R_mt) هي المقاومة الداخلية الناجمة عن تفاوت كثافة أيونات الليثيوم بينالكاثودوالأنود. ستكون مقاومة الاستقطاب أعلى في حالات مثل الشحن المنخفضدرجة حرارةأو تهمة عالية التصنيف.

عادة نقيس ACIR أو DCIR. ACIR هي المقاومة الداخلية المقاسة بتيار متردد قدره 1 كيلو هرتز. تُعرف هذه المقاومة الداخلية أيضًا بمقاومة أوم. النقصمن البيانات أنه لا يمكن أن يظهر أداء البطارية بشكل مباشر. يتم قياس DCIR بواسطة تيار ثابت قسري في وقت قصير، حيث يتغير الجهد باستمرار. إذا كان التيار اللحظي هو I، وكان تغير الجهد في هذا المدى القصير هوΔＵ، وفقا لقانون أومＲ＝ΔＵ／Ｉيمكننا الحصول على DCIR. DCIR لا يتعلق فقط بالمقاومة الداخلية للأوم، بل يتعلق أيضًا بمقاومة نقل الشحنة ومقاومة الاستقطاب.

تحليل معايير الصين وبلدان أخرى

It'من الصعب دائمًا إجراء بحث DCIR لبطارية ليثيوم أيون. هو - هي'يرجع السبب الرئيسي في ذلك إلى أن المقاومة الداخلية لبطارية الليثيوم أيون صغيرة جدًا، وعادة ما تكون فقط بضعة أمتارΩ. وفي الوقت نفسه، كعنصر نشط، فمن الصعب قياس المقاومة الداخلية مباشرة. إلى جانب ذلك، تتأثر المقاومة الداخلية بحالة البيئة مثل درجة الحرارة وحالة الشحن. فيما يلي المعايير التي ذكرت حول كيفية اختبار DCIR.

• المعيار الدولي:

إيك 61960-3:2017:الخلايا والبطاريات الثانوية التي تحتوي على إلكتروليتات قلوية أو غير حمضية أخرى - خلايا وبطاريات الليثيوم الثانوية للتطبيقات المحمولة - الجزء 3: خلايا وبطاريات الليثيوم الثانوية المنشورية والأسطوانية المصنوعة منها.

إيك 62620:2014:الخلايا والبطاريات الثانوية التي تحتوي على إلكتروليتات قلوية أو غيرها غير حمضية – خلايا وبطاريات الليثيوم الثانوية للاستخدام في التطبيقات الصناعية.

• اليابان:جيس ج 8715-1:2018: خلايا وبطاريات الليثيوم الثانوية للاستخدام في التطبيقات الصناعية – الجزء الأول: اختبارات ومتطلبات الأداء
• ليس لدى الصين معايير ذات صلة باختبار DCIR.

أصناف

طرق الاختبار متشابهة بينإيك 61960-3:2017,إيك 62620:2014وجيس ج 8715-1:2018. الفروق الرئيسية هي كما يلي:

1. درجات حرارة الاختبار مختلفة. إيك 62620:2014 وجيس ج 8715-1:2018ينظم 5درجه مئويةدرجة حرارة محيطة أعلى من IEC 61960-3:2017. انخفاض درجة الحرارة سيجعل اللزوجة أعلى من المنحل بالكهرباء، الأمر الذي سيؤدي إلى انخفاض حركة الأيونات. وبالتالي فإن التفاعل الكيميائي سوف يتباطأ، وسوف تصبح مقاومة أوم ومقاومة الاستقطاب أكبر، مما سيؤدي إلى زيادة اتجاه DCIR.
2. شركة نفط الجنوب مختلفة. شركة نفط الجنوب المطلوبة فيإيك 62620:2014وجيس ج 8715-1:2018هو 50％±10％، بينماإيك 61960-3:2017هو 100%. حالة الشحن مؤثرة جدًا على DCIR. عادةً ما تنخفض نتيجة اختبار DCIR مع زيادة SoC. ويرتبط هذا بإجراء التفاعل. في شركة نفط الجنوب منخفضة,مقاومة نقل الشحنةR_ct سيكون أعلى. وR_ct سينخفض ​​مع زيادة شركة نفط الجنوب، وكذلك DCIR.
3. فترة التفريغ مختلفة. تتطلب المواصفة IEC 62620:2014 وJIS C 8715-1:2018 فترة تفريغ أطول منإيك 61960-3:2017. ستتسبب فترة النبض الطويلة في اتجاه متزايد أقل لـ DCIR، وستشكل انحرافًا عن الخطية. والسبب هو أن زيادة وقت النبض سيؤدي إلى ارتفاعهR_ct وتصبحمسيطر.
4. تيارات التفريغ مختلفة. ومع ذلك، فإن تيار التفريغ لا يرتبط بالضرورة بشكل مباشر بـ DCIR. يتم تحديد العلاقة بواسطةالتصميم.
5. رغم ذلكجيس ج 8715-1:2018يشير إلىإيك 62620:2014، لديهم تعريفات مختلفة للبطاريات ذات التصنيف العالي.إيك 62620:2014يحدد أن البطاريات ذات التصنيف العالي يمكنها تفريغ ما لا يقل عن 7.0 درجة مئوية من التيار.Whileجيس ج 8715-1:2018يُعرّف البطاريات ذات التصنيف العالي بأنها تلك التي يمكن تفريغها بدرجة حرارة 3.5 درجة مئوية.

التحليل على الاختبار

يوجد أدناه مخطط وظيفة الجهد والوقت لقياس اختبار DCIR. ويظهر المنحنى مقاومة الخلايا، حتى نتمكن من تقييم الأداء.

• كما هو موضح في الصورة، تمثل الأسهم الحمراءR_Ω. القيمة مرتبطة بـ iR-drop. يعنيiR-drop التغيير المفاجئ في الجهد بعد التغيير الحالي. عادة عندما يتم كهربة الخلية، هناك'سا انخفاض الجهد. ولذلك يمكننا أن نعرف أنR_Ω من الخلية هو0.49 مΩ.
• يمثل السهم الأخضرR_ct. R_ct وR_mt تحتاج لبعض الوقت للتنشيط. عادة ما يحدث ذلك بعد انخفاض جهد أوم. قيمةR_ct يمكن قياسها بعد 1 مللي ثانية من التغيير الحالي. القيمة هي0.046 مΩ. عادةR_ct سوف تنخفض مع رفع شركة نفط الجنوب.
• يمثل السهم الأزرق التغييرR_mt. يستمر الجهد في التناقص بسبب الانتشار غير المتساوي لأيون الليثيوم. قيمةR_mt is 0.19 مΩ 

خاتمة

يمكن لاختبار DCIR إظهار أداء البطاريات. هو - هي'إنها أيضًا معلمة مهمة للبحث والتطوير. ومع ذلك، هناك بعض المشكلات التي يجب أخذها في الاعتبار للحفاظ على دقة القياس.

• وينبغي النظر في طريقة الاتصال بين البطاريات ومعدات الشحن والتفريغ. يجب أن تكون مقاومة الاتصال منخفضة قدر الإمكان (اقترح ألا تكون أكبر من0.02mΩ).
• من المهم أيضًا توصيل أسلاك تجميع الجهد والتيار.Iسيكون من الأفضل الاتصال في نفس الجانب من علامات التبويب. ويجب ملاحظة عدم توصيل أسلاك التجميع بأسلاك شحن المعدات.
• وينبغي أيضًا أن تؤخذ في الاعتبار دقة معدات الشحن والتفريغ وزمن الاستجابة. يُقترح ألا يزيد وقت الاستجابة عن 10 مللي ثانية. كلما كان وقت الاستجابة أقصر، كلما كانت النتيجة أكثر دقة.