1.1  鋰離子動力電池內(nèi)阻重要性

電池的內(nèi)阻是蓄電池最重要的特性參數(shù)之一，它是表征電池壽命及電池運行狀態(tài)的重要參數(shù)，是衡量電子和離子在電極內(nèi)傳輸難易程度的主要標志。內(nèi)阻還反映了電池的健康狀態(tài)。電池出廠時的內(nèi)阻很小，但經(jīng)過長期充放電后，由于電池內(nèi)部電解液的損耗，以及電池內(nèi)部化學物質活性的降低，會使內(nèi)阻逐漸增加，電解質會在多次充放電中逐步變性，內(nèi)阻增加，直到內(nèi)阻大到電池內(nèi)部的電量無法正常釋放出來，此時電池老化，相對的電池容量也會下降。

1.2 鋰電池內(nèi)阻分析

鋰電池內(nèi)阻不是定值，它跟鋰電池的工作狀態(tài)有關，包括歐姆內(nèi)阻和極化內(nèi)阻這兩部分。

1）歐姆內(nèi)阻

歐姆內(nèi)阻是鋰電池的固有電阻，也就是直流內(nèi)阻，在一定的SOC 狀態(tài)下可認為是固定的，它主要由電極材料、電解液、隔膜的電阻及其他各部分材料的內(nèi)阻組成。圖顯示了鋰電池在某個SOC狀態(tài)下放電的過程。當鋰電池開始放電時，歐姆內(nèi)阻會在鋰電池兩端產(chǎn)生一個瞬間電壓降ΔU1，這個壓降持續(xù)的時間很短( 2 ms 以內(nèi)) ，因此鋰電池動態(tài)內(nèi)阻的測試要有較短的響應時間。短時間之后鋰電池的極化作用發(fā)生功效，鋰電池兩端的電壓降主要由極化內(nèi)阻引起，在充電過程中，歐姆內(nèi)阻也會在鋰電池兩端引起一個瞬時電壓上升的變化，之后就是極化內(nèi)阻起作用。

 

2）極化內(nèi)阻

鋰電池在放電之后很短時間內(nèi)的電壓降變化由歐姆內(nèi)阻引起，之后的電壓降主要由極化作用引起。因為鋰電池內(nèi)部在進行化學反應，極化作用和電池SOC 狀態(tài)變化都會引起電池輸出電壓的下降，但是這種變化是緩慢的，不同于歐姆內(nèi)阻引起的電池兩端電壓瞬時下降。此時的內(nèi)阻是鋰電池化學反應中離子濃度引起的，即稱為“極化內(nèi)阻”。該內(nèi)阻值隨著反應的進行是變化的，其大小與檢測的時間和電流的強度有關。

在放電過程中10 ～ 20 s 時間內(nèi)電壓的連續(xù)緩慢下降，以及在充電過程中20 s 之后電壓的連續(xù)緩慢上升都是由極化內(nèi)阻引起的。

1.3 內(nèi)阻影響因素

鋰電池交直流內(nèi)阻與溫度呈現(xiàn)明顯的逆向關系，即溫度下降內(nèi)阻上升，并且呈現(xiàn)出典型的非線性特征。在實際應用過程中應盡量避免鋰電池在低溫環(huán)境中進行充放電，尤其低溫充電對電池性能影響非常大。

 

 

鋰電池不同SOC 狀態(tài)下直流內(nèi)阻呈現(xiàn)出放電深度越大，其直流內(nèi)阻也越大的趨勢; 圖顯示了鋰電池在不同SOC 狀態(tài)下交流內(nèi)阻非常接近，可以認為鋰電池交流內(nèi)阻沒有隨SOC 的變化而變化。在不同SOC 狀態(tài)下鋰電池的交流內(nèi)阻基本無變化，故在應用過程中只需考察不同SOC 狀態(tài)下直流內(nèi)阻值即可。

 

 

鋰電池振動環(huán)境下直流內(nèi)阻變化曲線圖表明同一鋰電池樣品在振動環(huán)境下直流內(nèi)阻變化非常小，可以認為鋰電池直流內(nèi)阻沒有因振動環(huán)境而發(fā)生較大變。