Der Widerstand ist eine physikalische Größe, die den Grad der Behinderung der Stromübertragung durch Schaltungselemente charakterisiert. Der Innenwiderstand (Innenwiderstand) von Lithiumbatterien ist einer der wichtigen Indikatoren zur Beurteilung der Leistung von Batterien. In praktischen Anwendungen spielt der Innenwiderstand von Lithiumbatterien drei wichtige Rollen:

1. Er kann zur Beurteilung des Zustands der Batterie und zur Vorhersage der Batterielebensdauer verwendet werden.

2. Es kann verwendet werden, um den Ladezustand der Batterie abzuschätzen.

3. Der Verbindungsstatus des Stromkreises im Batteriemodul kann auch durch Messung des Innenwiderstands ermittelt werden, und es kann rechtzeitig beurteilt werden, ob die Verbindung locker ist.

Wenn der Strom durch die Elektrode fließt, wird das Phänomen, dass die Elektrode vom Gleichgewichtselektrodenpotential abweicht, als Polarisation der Batterie bezeichnet, und die Polarisation erzeugt das Überpotential. Das Verständnis der Polarisation ist wichtig, um den Innenwiderstand der Batterie zu verstehen, und es handelt sich um entsprechende Beziehungen. Bei Lithiumbatterien kann die Polarisation je nach Ursache der Polarisation in drei Kategorien eingeteilt werden:

1. Ohmsche Polarisation: Die Batterie besteht aus Elektrodenmaterialien, Elektrolyt, Membran und verschiedenen Teilen. Die ohmsche Polarisation wird durch den Widerstand der angeschlossenen Batterie verursacht In jedem Teil folgt der Spannungsabfall dem Ohmschen Gesetz, der Strom wird reduziert, die Polarisation wird sofort reduziert, der Strom stoppt sofort und verschwindet.

2. Elektrochemische Polarisation: Nach dem Einschalten der Batterie erzeugt die Elektrodenoberfläche eine elektrochemische Reaktion. Zu diesem Zeitpunkt erreicht die Ladungsübertragungsrate eines Schritts im elektrochemischen Reaktionsprozess nicht die Impedanz der externen Entladungsrate, die Batterie muss Weisen Sie eine bestimmte Spannung zu, um der Aktivierungsenergie seiner Übertragungsrate gerecht zu werden. Wenn der Strom abnimmt, nimmt die Polarisation in Mikrosekunden deutlich ab. Dementsprechend erzeugt die elektrochemische Polarisation einen elektrochemischen Innenwiderstand, der auch als Ladungstransferimpedanz bezeichnet wird.

3. Konzentrationspolarisation: Aufgrund des durch die Elektrodenoberfläche verursachten Verbrauchs von Reaktanten kann diese nicht rechtzeitig ergänzt werden, was zu einem Unterschied in der Ionenkonzentration auf der Reaktionsoberfläche führt, der das Ergebnis der Materialübertragung, d. h. der Konzentrationspolarisation, ist. Diese Polarisation nimmt mit dem Strom ab und nimmt auf der Makrosekundenskala (einige Sekunden bis mehrere zehn Sekunden) ab oder verschwindet. Dementsprechend erzeugt die Konzentrationspolarisierung einen Konzentrationsinnenwiderstand, der auch als Lithiumionenmigrationsimpedanz bezeichnet wird.

Auf der Zeitskala ist die ohmsche Polarisation sofort abgeschlossen, die elektrochemische Polarisation ist auf der Mikrosekundenebene abgeschlossen und die Konzentrationspolarisation ist auf der zweiten Ebene abgeschlossen.

Mehrere verwandte Konzepte:

1. Ohmscher Innenwiderstand: Ohmsche Polarisation erzeugt ohmschen Innenwiderstand.

2. Innenwiderstand der Polarisation: Der Widerstand, der durch die Polarisation während der elektrochemischen Reaktion verursacht wird, einschließlich des Widerstands, der durch elektrochemische Polarisation und Konzentrationspolarisation verursacht wird, und der parallel geschaltete Polarisationskondensator, um eine Widerstandsschleife zu bilden, die zur Simulation der dynamischen Eigenschaften der Batteriepolarisationserzeugung verwendet wird und Eliminierungsprozess.

Batterien können durch das Thevenin-Ersatzschaltbildmodell, auch Modell erster Ordnung genannt, angenähert werden, und ihre Verbindungsbeziehungen können in der folgenden Abbildung dargestellt werden. Dabei ist OCV die Leerlaufspannung der Batterie, Ro der ohmsche Innenwiderstand, Rp der äquivalente Polarisationsinnenwiderstand und Cp die äquivalente Polarisationskapazität.


Im Allgemeinen werden die von Unternehmen üblicherweise verwendeten Testergebnisse in zwei Kategorien unterteilt: 1. Interner Kommunikationswiderstand; 2 DC-Innenwiderstand

AC-Innenwiderstand: Der AC-Innenwiderstand dient dazu, ein sinusförmiges Stromsignal I=Imaxsin(2πft) in die positiven und negativen Elektroden der Batterie einzuspeisen und gleichzeitig den Spannungsabfall U=Umaxsin(2πft) zu erfassen +ψ) an beiden Enden der Batterie kann die Wechselstromimpedanz der Batterie abgeleitet werden; Im Allgemeinen wird das sinusförmige Wechselstromsignal von 1 kHz in die positiven und negativen Anschlüsse der Batterie eingegeben, und der Parallelwert von Rp und Cp der Batterie ist bei dieser Frequenz im Allgemeinen klein (Hinweis: Da der Kondensator ungefähr kurzgeschlossen ist unter dem Hochfrequenzsignal), was vernachlässigt werden kann. Daher liegt der durch das Wechselstromsignal erfasste Widerstand relativ nahe am Wert des Ohm-Innenwiderstands Ro, und der Wechselstrom-Innenwiderstand kann im Allgemeinen als der Ohm-Innenwiderstand der Batterie betrachtet werden; In der Batterieproduktionslinie wird häufig der Innenwiderstandsmesser zur Messung des Innenwiderstands der Batterie und der Wechselstromwiderstand verwendet, der hauptsächlich zur Bewertung des Produktionsprozesses des Batteriekerns verwendet wird. Durch die Spannungswellenform kann der Beschichtungseffekt von positiven und negativen Elektrodenmaterialien bewertet und der Elektrodenschweißeffekt verbessert werden.

DC-Innenwiderstand: Der DC-Innenwiderstand dient zum Anlegen eines Gleichstromsignals an die Batterie, um den Innenwiderstand der Batterie zu testen, im Allgemeinen ein konstanter Stromimpulsstrom. Der DC-Innenwiderstand kann im Allgemeinen als ohmscher Innenwiderstand + Ladungsübertragungsimpedanz + Lithiumionen-Migrationsimpedanz der Batterie betrachtet werden (der Unterschied in den Testmethoden führt dazu, dass keine Konzentrationspolarisierung vorliegt, sodass er möglicherweise nur den ohmschen Innenwiderstand + enthält). Ladungsübertragungsimpedanz).


Der Ohm-Innenwiderstand hängt von der Größe, Struktur und Montage der Batterie ab, und sein Widerstandswert hat nichts mit dem Lade- und Entladezustand zu tun und wird vom SOC-Zustand nahezu nicht beeinflusst.

Der Polarisationsinnenwiderstand tritt nur während des Lade- und Entladevorgangs der Batterie auf und der Polarisationsinnenwiderstand wird durch den SOC-Zustand beeinflusst. Wenn der Ladezustand der Batterie nahe bei 0 % oder 100 % liegt, ist ihr Innenwiderstand gegenüber der Polarisation groß, und wenn der Ladezustand zwischen 20 % und 80 % liegt, ist ihr Innenwiderstand gegenüber der Polarisation relativ klein. Und dieses Phänomen wird mit zunehmender Anzahl der Batteriezyklen allmählich zunehmen. Denn nach vielen Zyklen der Batterie verschlechtert sich die Grenzfläche zwischen der Elektrodenaktivsubstanz und dem Elektrolyten der Lithium-Ionen-Batterie allmählich, was zu einem Anstieg der elektrochemischen Impedanz führt.

Testmethode des DC-Innenwiderstands:

Nach dem Ende des Entladevorgangs wird die Spannung der Batterie aufgrund der vorhandenen Polarisation wieder ansteigen. Bei der DC-Impedanzmessung wird der Innenwiderstand der Batterie anhand der Spannungsdifferenz zwischen der Spannung im Moment vor dem Ende der Entladung und der Spannung nach dem Ende der Entladung berechnet. Konkret wird die Batterie mit einem konstanten Strom der Größe I entladen, wie unten dargestellt:




Zeichnen Sie die Kurve der Batterieklemmenspannung über die Zeit auf und zeichnen Sie den Spannungsabfall und Spannungsanstieg der Batterie auf, wie in der folgenden Abbildung dargestellt: At Zum Zeitpunkt t0 wird die Anfangsphase der Entladung erreicht. Aufgrund des ohmschen Innenwiderstands sinkt die Batterieklemmenspannung von Punkt A nach Punkt B und tritt dann in die Entladestabilisierungsphase ein, bis die Spannung auf Punkt C abfällt (Zeitpunkt t1). Zu diesem Zeitpunkt verschwindet aufgrund der Stromunterbrechung der Spannungsabfall im Ohm-Innenwiderstand und es kann beobachtet werden, dass die Spannung bis zum Punkt D ansteigt. Gleichzeitig kann die Kondensatorspannung aufgrund des Vorhandenseins des polarisierten Kondensators nicht ansteigen ändert sich, und die Batteriespannung erholt sich allmählich und tritt in die Entladeerholungsphase ein, bis der polarisierte Kondensator am Punkt E entladen ist und sich die Batterieklemmenspannung nicht ändert.


Der Gleichstrom-Innenwiderstand entspricht der Spannungsänderung an den Batterieklemmen C-> Phase E dividiert durch den Entladestrom I.

Testmethode für den Polarisationswiderstand:

Siehe Abbildung oben, in der Entladungswiederherstellungsphase die Spannung an beiden Enden des Polarisationskondensators Cp ändert sich nicht stark und ist gleich der Spannung des Polarisationswiderstands Rp, sein Wert ist der Wert der Batteriespannungswiederherstellungsstufe, und der Strom, der durch den Polarisationswiderstand Rp fließt, bevor die Entladung gestoppt wird, ist der Entladestrom I. Daher ist die Polarisation Widerstand Rp kann von D- passiert werden. Die Berechnungsformel der Klemmenspannungsänderung in Phase E lautet wie folgt: Klemmenspannungsänderung geteilt durch Entladestrom I.