Der Innenwiderstand der Batterie ist einer der wichtigsten charakteristischen Parameter der Batterie. Er ist ein wichtiger Parameter zur Charakterisierung der Batterielebensdauer und des Betriebszustands der Batterie und ein wichtiges Symbol zur Messung der Schwierigkeit der Übertragung von Elektronen und Ionen in der Elektrode. Der Innenwiderstand spiegelt auch den Zustand der Batterie wider. Der Innenwiderstand der Batterie ist beim Verlassen des Werks sehr gering, aber nach längerem Laden und Entladen steigt der Innenwiderstand aufgrund des Verlusts des Elektrolyts in der Batterie und der Verringerung der Aktivität der chemischen Substanzen in der Batterie allmählich an, der Elektrolyt denaturiert bei mehreren Lade- und Entladevorgängen allmählich und der Innenwiderstand steigt an, bis der Innenwiderstand groß genug ist, dass der Strom in der Batterie nicht mehr normal freigesetzt werden kann und die Batterie altert. Die relative Batteriekapazität nimmt ebenfalls ab.

Der Innenwiderstand von Lithium-Ionen-Akkus ist kein fester Wert. Er hängt mit dem Betriebszustand des Lithium-Ionen-Akkus zusammen und besteht aus den beiden Teilen Ohmscher Innenwiderstand und Polarisationsinnenwiderstand
1) Ohmscher Innenwiderstand
Der Ohmsche Innenwiderstand ist der Eigenwiderstand von Lithium-Ionen-Akkus, d. h. der Gleichstrom-Innenwiderstand, der bei einem bestimmten SOC-Zustand als fest angesehen werden kann. Er setzt sich hauptsächlich aus dem Elektrodenmaterial, dem Widerstand des Elektrolyts, der Membran und dem Innenwiderstand anderer Materialteile zusammen. Dieses Diagramm zeigt den Entladevorgang eines Lithium-Ionen-Akkus in einem bestimmten SOC-Zustand. Wenn der Lithium-Ionen-Akku zu entladen beginnt, zeigt der Ohmsche Innenwiderstand an beiden Enden des Lithium-Ionen-Akkus einen sofortigen Spannungsabfall ΔU1. Dieser Spannungsabfall dauert nur kurz (weniger als 2 ms). Daher sind weitere Tests des dynamischen Innenwiderstands von Lithium-Ionen-Akkus erforderlich. Kurze Reaktionszeit. Nach kurzer Zeit wird die Polarisation des Lithium-Ionen-Akkus wirksam. Der Spannungsabfall an beiden Enden der Lithium-Ionen-Batterie wird hauptsächlich durch den Innenwiderstand der Polarisation verursacht. Während des Ladevorgangs führt der ohmsche Innenwiderstand auch dazu, dass die momentane Spannung an beiden Enden der Lithium-Ionen-Batterie ansteigt. Nach der Änderung spielt der Innenwiderstand der Polarisation eine Rolle.
2) Innenwiderstand der Polarisation
Der Spannungsabfall der Lithium-Ionen-Batterie wird kurz nach der Entladung durch den ohmschen Widerstand verursacht, und der nachfolgende Spannungsabfall wird hauptsächlich durch die Polarisation verursacht. Aufgrund der internen chemischen Reaktion der Lithium-Ionen-Batterie führt die Verwendung der Polarisation und die Änderung des SOC-Zustands der Batterie zu einem Abfall der Batterieausgangsspannung, aber diese Änderung ist langsam, was sich von dem momentanen Spannungsabfall an beiden Enden der Batterie unterscheidet, der durch den ohmschen Innenwiderstand verursacht wird. Der Innenwiderstand zu diesem Zeitpunkt wird durch die Ionenkonzentration in der chemischen Reaktion der Lithium-Ionen-Batterie verursacht, die als polarisierter Innenwiderstand bezeichnet wird. Der Innenwiderstand variiert mit der Reaktion und seine Größe hängt von der Erkennungszeit und der Stromstärke ab. Während des Entladevorgangs fällt die Spannung innerhalb von 10 bis 20 Sekunden langsam ab, und nach dem 20-sekündigen Ladevorgang steigt die Spannung aufgrund des Innenwiderstands der Polarisation langsam weiter an.
Faktoren, die den Innenwiderstand beeinflussen

Der AC- und DC-Innenwiderstand von Lithium-Ionen-Batterien weist eine signifikante umgekehrte Beziehung zur Temperatur auf, d. h. der Innenwiderstand steigt, wenn die Temperatur sinkt, und zeigt eine typische nichtlineare Charakteristik. In praktischen Anwendungen sollte verhindert werden, dass Lithium-Ionen-Batterien bei niedrigen Temperaturen geladen und entladen werden, da insbesondere das Laden bei niedrigen Temperaturen einen großen Einfluss auf die Batterieleistung hat.

Der Gleichstrom-Innenwiderstand von Lithium-Ionen-Batterien in verschiedenen SOC-Zuständen zeigt eine Tendenz zur Erhöhung der Entladetiefe und des Gleichstrom-Innenwiderstands. Aus der Abbildung ist ersichtlich, dass der Wechselstrom-Innenwiderstand von Lithium-Ionen-Batterien in verschiedenen SOC-Zuständen sehr nahe beieinander liegt. Man kann davon ausgehen, dass sich der Innenwiderstand des Wechselstroms der Lithium-Ionen-Batterie mit der Änderung des SOC nicht ändert. Der Wechselstrom-Innenwiderstand von Lithium-Ionen-Batterien in verschiedenen SOC-Zuständen ändert sich grundsätzlich nicht. Daher kann im Anwendungsprozess nur der Gleichstrom-Innenwiderstandswert in verschiedenen SOC-Zuständen untersucht werden.

Innenwiderstandseigenschaften von Lithiumbatterien

Bei der Verwendung von Lithiumbatterien nimmt die Batterieleistung kontinuierlich ab, hauptsächlich aufgrund der Abnahme der Kapazität, der Zunahme des Innenwiderstands und der Abnahme der Leistung. Die Änderung des Innenwiderstands der Batterie wird durch verschiedene Nutzungsbedingungen wie Temperatur und Entladetiefe beeinflusst. Der Innenwiderstand ist einer der wichtigen Indizes zur Bewertung der Leistung einer Lithiumbatterie. Bei großen Lithiumbatteriepack-Anwendungen, wie z. B. Stromversorgungssystemen für Elektrofahrzeuge, ist es aufgrund der Einschränkungen der Testgeräte nicht möglich oder praktisch, den Wechselstrom-Innenwiderstand direkt zu testen. Normalerweise werden die Eigenschaften des Batteriepacks anhand des Gleichstrom-Innenwiderstands bewertet. In praktischen Anwendungen werden Gleichstrom-Innenwiderstände auch verwendet, um den Zustand der Batterie zu beurteilen, die Lebensdauer vorherzusagen und den System-SOC, die Ausgabe-/Eingabefähigkeiten usw. zu bewerten.