什么是鋰電池的內阻和容量？內阻和容量的測試方法是什么？
來源：寶鄂實業(yè)
2019-07-06 16:48
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鋰電池容量就是指它的容納的電量，單位通常是“安時”、”毫安時“。如：鋰電池容量是500mAh，表示電池如果工作時電流是10mA，則可連續(xù)工作50小時。
鋰電池內阻主要包括兩個部分，歐姆內阻和極化內阻在溫度恒定的條件下，歐姆電阻基本穩(wěn)定不變，而極化電阻會隨著影響極化水平的因素變動。歐姆電阻主要由電極材料、電解液、隔膜電阻及集流體、極耳的連接等各部分零件的接觸電阻組成，與電池的尺寸、結構、連接方式等有關。鋰電池的端電壓，指鋰電池被連接在回路中處于工作狀態(tài)時，檢測到的電池正負極之間的電壓，其數值等于鋰電池電勢減去歐姆內阻占壓后，剩余的電壓值。
測試鋰電池內阻的意義：
1、工廠中出廠檢驗的項目之一；
2、組裝鋰電池組時，需挑選內阻相近的電池單元組成一組；
3、因鋰電池的容量Ah越大，內阻就越小，因此可以根據內阻大小粗略判斷電池容量；
4、鋰電池老化和失效后突出的表現為內阻增大，因此測試電池內阻就可以快速判斷出電池的老化程度；
5、鋰電池組維護過程中，需要經常測試各電池單元的內阻，以便把內阻增大的單元挑出來，換個好的。
鋰電池內阻測試方法：
根據物理公式R=U/I，測試設備讓鋰電池在短時間內(一般為2～3秒)強制通過一個很大的恒定直流電流(目前一般使用40A～80A的大電流)，測量此時鋰電池兩端的電壓，并按公式計算出當前的鋰電池內阻。
1、測量電池的開路電壓：U1
2、電池兩端并聯一固定阻值電阻：R，進行放電；
3、測量鋰電池放電期間電池的兩端電壓：U2;
4、計算電池內阻：r=(U1-U2)/(U2/R)
例如，某電池開路電壓為12V，并聯一個10歐姆電阻后電壓降為10V，則該電池的內阻為：r=(U1-U2)/(U2/R)=(12-10)/(10/10)=2歐姆。
通常情況下，鋰電池的內阻r越大，表明電池帶負載越差，大功率電池(如蓄電池)的內阻r通常都非常小。小功率電池(如9V疊層電池)的內阻通常都比較大。
交流壓降內阻測量法：
因為鋰電池實際上等效于一個有源電阻，因此我們給鋰電池施加一個固定頻率和固定電流(目前一般使用1kHz頻率、50mA小電流)，然后對其電壓進行采樣，經過整流、濾波等一系列處理后通過運放電路計算出該鋰電池的內阻值。交流壓降內阻測量法的鋰電池測量時間極短，一般在100毫秒左右。這種測量方法的精確度也不錯，測量精度誤差一般在1%～2%之間。
鋰電池容量測試方法：
鋰電池容量測試是以滿電電壓和設定的終止電壓為參數的，因為鋰電池的最低放電電壓是2.75V，所以，小于3V的電壓已經對鋰電池測試沒有意義；固定電流放電一般用多少C表示，鋰電池一般用0.5C放電進行測試。
1、把電池充滿電，單只鋰電池充充滿電后的電壓是4.2V;
2、用萬用表是鋰電池恒流0.5C，相對于電池容量而言放電，終止電壓設定為3v;
3、用恒流放電的時間乘以放電電流就是電池容量了；檢驗：如果恒流放電不能達到兩個小時，那么標稱電壓就是不夠的，鋰電池就有假冒偽劣的可能性。(1)用恒流40A 限壓4.2V 將電池充滿；
(2)用100A電流放出10%DOD(放電深度Depth Of Discharge)的電量，此時電池SOC 為90%；
(3)靜止1 小時；
(4)按下圖脈沖功率試驗圖進行一次試驗；
(5)重復(1)-(3)的試驗，每次放電深度增加10%，直到放出90%DOD 進行最后的測試；
(6)將電池放出100%的DOD 。
電流時間曲線如上圖所示。 t0 ~ t1 時刻，對電池以120A的電流放電；t1 ~ t2時
刻,電池斷電靜置；t2 ~ t3 時刻，對電池以100A 的電流充電。電池,內阻可以通過電池電壓變化量與電流變化量的比值求出,具體計算公式如下：
式中Rd 為放電內阻， Rc 為充電內阻， Id為放電電流, Ic 為充電電流。脈沖放電和充電的時間不能過長，避免極化內阻產生明顯影響。
3 一些鋰電池內阻測試方法
通過上面的描述可看到，標準給出的直流內阻測試法，需要給電池一個脈沖大電流，這種測試方法的準確程度，不但與使用的充放電設備以及傳感器的檢測器具的精度有關，電池內阻本身大小，也會對誤差產生影響。于是研究人員根據自身產品，設備條件研究出一系列方法，對鋰電池內阻進行檢測，下面列舉其中幾個比較典型的測試方式。
方法1，雙電阻法測量電池內阻
如圖所示，電池串聯一個電阻形成回路，測量負載電阻的分壓，進而推算電池內阻。這是一個非常簡易的方法，從接觸電路開始，我們幾乎就知道存在這么一個方法。使用這個方法的一個要點是，當外接電阻值與電池內阻越接近，測量結果的誤差將越小。電阻計算公式：E/(r+ R)=U/R，所以 r=(E/U- 1)R
用單片機實現上述電阻測量原理，
單片機主導的電池內阻測量過程如下：單片機復位后，其控制端輸出高電平，將模擬開關的控制端IN 置1， 然后連續(xù)對電壓表進行檢測。當檢測到電壓表有輸入電壓時， 單片機將模擬開關的IN 控制端置0，則D 端與S2端之間呈斷開狀態(tài)，此時電壓表測量所得的電壓值為電源的電動勢E。單片機通過數據總線將數字電壓表測量所得的電壓數據存入單片機存儲器中。
然后單片機再將模擬開關的IN 端置1， 則D 端與S2 端之間呈導通狀態(tài)。此時電壓表測量所得的電壓值為模擬開關、電阻rˊ和R 三者承受的總電壓Uˊ，單片機將該電壓數據讀入到單片機存儲器中。利用串聯電路分壓公式U=100 Uˊ/199.5，單片機計算出U。再利用公式“r=(E/U- 1)R”，單片機計算出電池內阻r(公式中的r1=rˊ+0.5 =99.5Ω)。單片機通過接口電路將計算結果送入電壓表顯示電路，顯示出電池內阻r 的值。
