Erstens die Definition und Rolle des Innenwiderstands
(1) Definition des Innenwiderstands
Der Innenwiderstand bezieht sich auf den Widerstand, auf den der Strom trifft, der während des Entladens oder Ladens durch das Innere der
Lithiumbatterie fließt. Sie wird durch die Leitfähigkeit des Materials im Inneren der Batterie, die Ionentransportrate des Elektrolyten, den Kontaktwiderstand zwischen Elektrode und Elektrolyt und viele andere Faktoren bestimmt. Die Größe des Innenwiderstands wirkt sich direkt auf die Leistung der Lithiumbatterie aus, einschließlich der Ausgangsleistung, der Zyklenlebensdauer, der Temperatureigenschaften usw.
(2) Die Rolle des Innenwiderstands in Lithiumbatterien
1. Der Innenwiderstand ist einer der begrenzenden Faktoren für die Ausgangsleistung von Lithiumbatterien. Wenn der Innenwiderstand der Batterie groß ist, führt der durch die Batterie fließende Strom zu einem großen Spannungsabfall, was zu einer Verringerung der Ausgangsleistung der Batterie führt.
2. Der Innenwiderstand führt zur Selbstentladung der Batterie. Aufgrund des vorhandenen Widerstands innerhalb der Batterie fließt in der Batterie auch im Ruhezustand ein gewisser Strom, was zur Selbstentladung der Batterie führt.
3. Der Innenwiderstand beeinflusst die Temperatureigenschaften der Batterie. Akkus mit großem Innenwiderstand erzeugen beim Entladen oder Laden mehr Wärme, wodurch die Akkutemperatur ansteigt und die Leistung des Akkus weiter beeinträchtigt wird.
Zweitens: Bewerten Sie die Batterieeigenschaften anhand des DC-Innenwiderstands
. In praktischen Anwendungen wird der DC-Innenwiderstand häufig verwendet, um den Zustand von Lithiumbatterien zu bewerten, die Lebensdauer vorherzusagen und den SOC (State of Charge) und SOP (State of Power) abzuschätzen die Batterie. Durch die Messung des Gleichstrom-Innenwiderstands der Batterie können Informationen über den Batteriestatus gewonnen werden, die eine Grundlage für das Batteriemanagement und die Batteriesteuerung bilden und die Effizienz und Lebensdauer der Batterie wie folgt weiter verbessern: 1. Gesundheitsbewertung: Die
Gesundheit
von Eine Lithiumbatterie bezieht sich auf den Grad der Verschlechterung der Batterie während des Gebrauchs, der normalerweise anhand der Kapazitätsabfallrate und der Anstiegsrate des Innenwiderstands beurteilt wird. Die Änderung des Gleichstrom-Innenwiderstands kann die physikalischen und chemischen Veränderungen innerhalb der Batterie widerspiegeln und kann daher zur Beurteilung des Zustands der Batterie verwendet werden. Wenn der Zustand der Batterie abnimmt, nimmt ihr Innenwiderstand tendenziell zu.
2. Lebensvorhersage:
Der Anstieg des Batterieinnenwiderstands ist ein wichtiger Ausdruck der Batteriealterung. Durch die Überwachung des Gleichstrom-Innenwiderstands der Batterie kann die Lebensdauer der Batterie vorhergesagt werden. Wenn der Gleichstrom-Innenwiderstand um ein bestimmtes Maß ansteigt, weist dies darauf hin, dass die Batterielebensdauer nahe an ihrer vorgesehenen Lebensdauer liegt oder diese bereits überschritten hat und dass sie ersetzt oder repariert werden muss.
3. System-SOC-Schätzung:
Der SOC einer Batterie bezieht sich auf den aktuellen Ladezustand der Batterie, also das Verhältnis der verbleibenden verfügbaren Energie in der Batterie zur Gesamtenergie. Es besteht ein gewisser Zusammenhang zwischen dem Gleichstrom-Innenwiderstand und dem Ladezustand der Batterie. Der Ladezustand der Batterie kann durch Messung des Gleichstrom-Innenwiderstands der Batterie geschätzt werden. Gemäß dem bestehenden Modell der Beziehung zwischen Innenwiderstand und Ladezustand kann der Ladezustand der Batterie durch Messung des Gleichstrom-Innenwiderstands der Batterie berechnet werden.
4. System-SOP-Schätzung:
Der SOP der Batterie bezieht sich auf den aktuellen Leistungszustand der Batterie, also auf die maximale Leistung, die die Batterie liefern kann. Es besteht auch ein Zusammenhang zwischen dem DC-Innenwiderstand und dem SOP der Batterie. Der SOP der Batterie kann durch Messung des Gleichstrom-Innenwiderstands der Batterie geschätzt werden. Gemäß dem bestehenden Modell der Beziehung zwischen Innenwiderstand und Leistungszustand kann der SOP der Batterie durch Messung des Gleichstrom-Innenwiderstands der Batterie berechnet werden.
Der Gleichstrom-Innenwiderstand spielt eine wichtige Rolle bei der Gesundheitsbewertung, der Lebensdauervorhersage und der Schätzung des SOC und SOP von Lithiumbatterien.
Drittens : Messmethode für den Innenwiderstand
Die Messmethoden für den Innenwiderstand werden hauptsächlich in statische Messung und dynamische Messung unterteilt.
1. Statische Messmethode
Die statische Messmethode besteht darin, den Innenwiderstand der Batterie durch Messung der Differenz zwischen der Leerlaufspannung und dem Kurzschlussstrom zu berechnen. Die einzelnen Schritte sind wie folgt:
(1) Platzieren Sie die Batterie für einen bestimmten Zeitraum, sodass die elektrochemische Reaktion in ihr ausgeglichen ist.
(2) Messen Sie die Leerlaufspannung der Batterie.
(3) Schließen Sie eine Last zwischen den Plus- und Minuspolen der Batterie an, um den Kurzschlussstrom zu messen.
(4) Berechnen Sie gemäß dem Ohmschen Gesetz den Innenwiderstand der Batterie.
2. Dynamische Messmethode Bei der dynamischen Messmethode wird der Innenwiderstand der Batterie durch Anlegen eines elektrischen Wechselstromsignals gemessen. Die spezifischen Schritte sind wie folgt:
(1) Anlegen eines elektrischen Wechselstromsignals zwischen den positiven und negativen Anschlüssen der Batterie.
(2) Messen Sie die Strom- und Spannungssignale der Batterie.
(3) Berechnen Sie den Innenwiderstand der Batterie anhand der Phasendifferenz und des Amplitudenverhältnisses der Strom- und Spannungssignale.
Viertens : Faktoren, die den Innenwiderstand beeinflussen
Die Größe des Innenwiderstands wird von vielen Faktoren beeinflusst, darunter hauptsächlich die folgenden Aspekte:
1. Die Leitfähigkeit des Batteriematerials Die Leitfähigkeit des Batteriematerials bestimmt die Geschwindigkeit, mit der der Strom innerhalb der Batterie übertragen wird . Je höher die Leitfähigkeit des Materials im Inneren der Batterie ist, desto geringer ist der Innenwiderstand.
2. Ionentransportrate des Elektrolyten Die Ionentransportrate des Elektrolyten beeinflusst direkt den Innenwiderstand der Batterie. Je schneller der Ionentransport im Elektrolyten ist, desto geringer ist der Innenwiderstand.
3. Kontaktwiderstand zwischen Elektrode und Elektrolyt Auch der Kontaktwiderstand zwischen Elektrode und Elektrolyt ist ein wichtiger Einflussfaktor auf den Innenwiderstand. Je kleiner der Kontaktwiderstand, desto geringer ist der Innenwiderstand.
4. Der strukturelle Aufbau der Batterie Auch der strukturelle Aufbau der Batterie hat einen gewissen Einfluss auf den Innenwiderstand. Je größer beispielsweise die Elektrodenfläche der Batterie ist, desto geringer ist der Innenwiderstand.
5. Temperatur Auch die Temperatur hat einen großen Einfluss auf den Innenwiderstand. Generell gilt: Je höher die Temperatur, desto geringer ist der Innenwiderstand.
Fünftens: Methoden zur Reduzierung des Innenwiderstands
Um die Leistung von Lithiumbatterien zu verbessern, müssen einige Maßnahmen zur Reduzierung des Innenwiderstands ergriffen werden. Hier sind einige gängige Methoden:
1. Optimierung des Batteriematerials Durch Änderung der Zusammensetzung und Struktur des Batteriematerials wird die Leitfähigkeit des Batteriematerials verbessert und dadurch der Innenwiderstand verringert.
2. Optimieren Sie den Elektrolyten, um die Zusammensetzung und Konzentration des Elektrolyten zu ändern, die Übertragungsrate der Ionen im Elektrolyten zu verbessern und dadurch den Innenwiderstand zu verringern.
3. Verbessern Sie den Kontakt zwischen Elektrode und Elektrolyt, indem Sie den Kontaktmodus zwischen Elektrode und Elektrolyt ändern, den Kontaktwiderstand zwischen Elektrode und Elektrolyt verringern und dadurch den Innenwiderstand verringern.
4. Optimieren Sie das strukturelle Design der Batterie. Durch Ändern des strukturellen Designs der Batterie vergrößern Sie die Fläche der Elektrode und verringern so den Innenwiderstand.
5. Kontrollieren Sie die Temperatur Kontrollieren Sie die Betriebstemperatur der Batterie ordnungsgemäß, um übermäßige Temperaturen zu vermeiden und den Innenwiderstand zu verringern.
Sechs. Abschluss
Der Innenwiderstand ist ein wichtiger Index bei der Leistungsbewertung von Lithiumbatterien, der sich direkt auf die Ausgangsleistung, die Lebensdauer und die Temperatureigenschaften der Batterie auswirkt. Durch sinnvolle Messmethoden und Optimierungsmaßnahmen kann der Innenwiderstand der Batterie reduziert und die Leistung der Lithiumbatterie verbessert werden. Man geht davon aus, dass der Innenwiderstand von Lithiumbatterien mit dem kontinuierlichen Fortschritt von Wissenschaft und Technologie weiter verringert wird, was die Entwicklung von Lithiumbatterieanwendungen besser unterstützen wird.
