Ricerca sulla resistenza alla corrente continua

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Sfondo

Durante la carica e la scarica delle batterie, la capacità sarà influenzata dalla sovratensione causata dalla resistenza interna.Essendo un parametro critico della batteria, vale la pena ricercare la resistenza interna per analizzare il degrado della batteria.La resistenza interna di una batteria contiene:

  • Ohm resistenza interna (RΩ) La resistenza di linguette, elettrolita, separatore e altri componenti.
  • Resistenza interna di trasmissione delle cariche (Rct) La resistenza degli ioni che passano attraverso le linguette e l'elettrolita.Ciò rappresenta la difficoltà di reazione delle schede.Normalmente possiamo aumentare la conduttività per ridurre questa resistenza.
  • Resistenza alla polarizzazione (Rmt) è la resistenza interna causata dalla densità non uniforme degli ioni di litio tracatodoe anodo.La resistenza alla polarizzazione sarà maggiore in situazioni come la ricarica in bassotemperaturao carica nominale elevata.

Normalmente misuriamo l'ACIR o il DCIR.ACIR è la resistenza interna misurata in corrente CA a 1k Hz.Questa resistenza interna è anche conosciuta come resistenza Ohm.ILcarenzadei dati è che non possono mostrare direttamente le prestazioni di una batteria.La DCIR viene misurata da una corrente costante forzata in un breve periodo, in cui la tensione cambia continuamente.Se la corrente istantanea è I e la variazione di tensione a breve termine lo èΔ, secondo la legge di OhmR=ΔU/IPossiamo ottenere il DCIR.DCIR non riguarda solo la resistenza interna Ohm, ma anche la resistenza al trasferimento di carica e la resistenza alla polarizzazione.

Analisi sugli standard della Cina e di altri paesi

It'C'è sempre una difficoltà nella ricerca del DCIR di una batteria agli ioni di litio.Esso'Ciò è dovuto principalmente al fatto che la resistenza interna di una batteria agli ioni di litio è molto piccola, di solito solo alcuni mΩ.Nel frattempo, essendo un componente attivo, è difficile misurare direttamente la resistenza interna.Inoltre, la resistenza interna è influenzata dallo stato dell'ambiente, come la temperatura e lo stato delle cariche.Di seguito sono riportati gli standard menzionati su come testare DCIR.

  • Standard internazionale:

IEC 61960-3: 2017:Celle secondarie e batterie contenenti elettroliti alcalini o altri elettroliti non acidi – Celle secondarie al litio e batterie per applicazioni portatili – Parte 3: Celle secondarie al litio prismatiche e cilindriche e batterie da esse realizzate.

CEI 62620:2014:Celle e batterie secondarie contenenti elettroliti alcalini o altri elettroliti non acidi – Celle e batterie secondarie al litio per uso in applicazioni industriali.

  • Giappone:JIS C8715-1:2018: Celle e batterie al litio secondarie per uso in applicazioni industriali – Parte 1: Test e requisiti di prestazione
  • La Cina non dispone di standard pertinenti sui test DCIR.

Varietà

 

CEI 61960-3:2017

CEI 62620:2014

JIS C8715-1:2018

Scopo

Batteria

Cella e batteria

Prova della temperatura

20℃±5℃

25℃±5℃

Pretrattamento

1. Completamente carico;

2. conservare per 1~4h;

1. Completamente carico, quindi scaricabile al 50%±10% della capacità nominale;

2. conservare per 1~4h;

Metodo di prova

Scarica costante 1.0.2C per 10±0.1s;

2. Scaricare conI21,0C per 1±0,1s;

1. Scarica con la corrente regolata in base al diverso tipo di tariffa;

2. I 2 periodi di ricarica sono rispettivamente 30±0,1se 5±0,1s;

Criterio di accettazione

Il risultato del test non deve essere superiore a quanto dichiarato dal produttore

I metodi di prova sono simili traCEI 61960-3:2017,CEI 62620:2014EJIS C8715-1:2018.Le principali distinzioni sono le seguenti:

  1. Le temperature di prova sono diverse.IEC 62620:2014 eJIS C8715-1:2018regola un 5superiore alla temperatura ambiente rispetto alla norma IEC 61960-3:2017.Una temperatura più bassa aumenterà la viscosità dell'elettrolita, che causerà un movimento inferiore degli ioni.Pertanto la reazione chimica rallenterà e la resistenza Ohm e la resistenza di polarizzazione diventeranno maggiori, provocando una tendenza all'aumento del DCIR.
  2. Il SoC è diverso.Il SoC richiesto inCEI 62620:2014EJIS C8715-1:2018è 50%±10, MentreCEI 61960-3:2017è al 100%.Lo stato di carica è molto influente per DCIR.Normalmente il risultato del test DCIR diminuirà con l'aumento del SoC.Ciò è legato alla procedura di reazione.In un SoC basso,la resistenza al trasferimento di caricaRct sarà più alto;ERct diminuirà con l'aumento del SoC, così come DCIR.
  3. Il periodo di scarico è diverso.IEC 62620:2014 e JIS C 8715-1:2018 richiedono un periodo di scarica più lungo rispettoCEI 61960-3:2017.Il lungo periodo di impulso causerà una tendenza crescente inferiore del DCIR e presenterà una deviazione dalla linearità.Il motivo è che l'aumento del tempo di impulso causerà un aumentoRct e diventaredominante.
  4. Le correnti di scarica sono diverse.Tuttavia la corrente di scarica non è necessariamente correlata direttamente al DCIR.La relazione è determinata daILprogetto.
  5. Anche seJIS C8715-1:2018si riferisce aCEI 62620:2014, hanno definizioni diverse sulle batterie ad alta potenza.CEI 62620:2014definisce che le batterie ad alta potenza possono scaricare non meno di 7,0°C di corrente.WhileJIS C8715-1:2018definisce le batterie ad alta potenza quelle che possono scaricarsi a 3,5°C.

Analisi sui test

Di seguito è riportato il diagramma della funzione tensione-tempo della misura di test DCIR.La curva mostra la resistenza delle celle, in modo da poter valutare le prestazioni.

  • Come mostrato nell'immagine, le frecce rosse rappresentanoRΩ. Il valore è correlato a iR-drop.IR-drop indica l'improvviso cambiamento di tensione dopo il cambiamento di corrente.Normalmente quando una cellula è elettrificata, ecco'una caduta di tensione.Pertanto possiamo sapere che ilRΩ della cella è0,49 mΩ.
  • La freccia verde rappresentaRct. Rct ERmt serve un po' di tempo per l'attivazione.Normalmente accade dopo la caduta della tensione Ohm.Il valore diRct può essere misurato 1 ms dopo la variazione di corrente.Il valore è0,046 mΩ.NormalmenteRct diminuirà con l'aumento del SoC.
  • La freccia blu rappresenta il cambiamento diRmt. La tensione continua a diminuire a causa della distribuzione irregolare degli ioni di litio.Il valore diRmt is 0,19 mΩ 

Conclusione

Il test DCIR può mostrare le prestazioni delle batterie.Esso'È anche un parametro critico per la ricerca e sviluppo.Tuttavia ci sono alcuni aspetti da considerare per mantenere la precisione della misurazione.

  • Dovrebbe essere considerato il modo di connessione tra le batterie e le apparecchiature di carica e scarica.La resistenza della connessione dovrebbe essere la più bassa possibile (suggeriamo non superiore a0,02 mΩ).
  • Importante è anche il collegamento dei fili di raccolta della tensione e della corrente.ISarebbe meglio collegarsi dallo stesso lato delle schede.Si prega di notare che non collegare i cavi di raccolta ai cavi di ricarica delle apparecchiature.
  • Dovrebbero essere presi in considerazione anche la precisione delle apparecchiature di carica e scarica e il tempo di risposta.Si consiglia un tempo di risposta non superiore a 10 ms.Minore è il tempo di risposta, più accurato sarà il risultato.

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Orario di pubblicazione: 01-febbraio-2023