Latar belakang

Selama pengisian dan pengosongan baterai, kapasitasnya akan dipengaruhi oleh tegangan lebih yang disebabkan oleh hambatan internal. Sebagai parameter penting baterai, resistansi internal layak untuk diteliti untuk menganalisis degradasi baterai. Resistansi internal baterai mengandung:

• Ohm hambatan dalam (R_Ω) –Resistansi dari tab, elektrolit, separator dan komponen lainnya.
• Mengisi resistansi internal transmisi (R_ct) –Ketahanan ion melewati tab dan elektrolit. Ini mewakili kesulitan reaksi tab. Biasanya kita dapat meningkatkan konduktivitas untuk mengurangi resistensi ini.
• Resistensi Polarisasi (R_mt) adalah resistansi internal yang disebabkan oleh kepadatan ion litium yang tidak merata di antara keduanyakatodadan anoda. Resistensi Polarisasi akan lebih tinggi dalam situasi seperti pengisian daya rendahsuhuatau biaya berperingkat tinggi.

Biasanya kita mengukur ACIR atau DCIR. ACIR adalah resistansi internal yang diukur dalam arus AC 1k Hz. Resistansi internal ini juga dikenal sebagai resistansi Ohm. ItukekuranganSalah satu datanya adalah tidak bisa langsung menunjukkan kinerja sebuah baterai. DCIR diukur dengan arus konstan yang dipaksakan dalam waktu singkat, dimana tegangannya terus berubah. Jika arus sesaat adalah I, dan perubahan tegangan dalam jangka pendek adalahΔＵ, menurut hukum OhmＲ＝ΔＵ／ＩKita bisa mendapatkan DCIR. DCIR tidak hanya tentang resistansi internal Ohm, tetapi juga resistansi transfer muatan dan resistansi polarisasi.

Analisis standar Tiongkok dan negara lain

It'Selalu ada kesulitan dalam penelitian DCIR baterai lithium-ion. Dia'Hal ini terutama karena resistansi internal baterai litium-ion sangat kecil, biasanya hanya beberapa mΩ. Sedangkan sebagai komponen aktif, resistansi internalnya sulit diukur secara langsung. Selain itu, resistansi internal dipengaruhi oleh status lingkungan, seperti suhu dan status muatan. Di bawah ini adalah standar yang telah disebutkan tentang cara menguji DCIR.

• Standar internasional:

IEC 61960-3: 2017:Sel dan baterai sekunder yang mengandung elektrolit basa atau elektrolit non-asam lainnya – Sel litium sekunder dan baterai untuk aplikasi portabel – Bagian 3: Sel sekunder litium prismatik dan silinder serta baterai yang terbuat dari bahan tersebut.

IEC 62620:2014:Sel dan baterai sekunder yang mengandung elektrolit basa atau elektrolit non-asam lainnya – Sel dan baterai litium sekunder untuk digunakan dalam aplikasi industri.

• Jepang:JIS C 8715-1:2018: Sel litium dan baterai sekunder untuk digunakan dalam aplikasi industri – Bagian 1: Pengujian dan persyaratan kinerja
• Tiongkok tidak memiliki standar yang relevan tentang pengujian DCIR.

Varietas

Metode pengujiannya serupaIEC 61960-3:2017,IEC 62620:2014DanJIS C 8715-1:2018. Perbedaan utamanya adalah sebagai berikut:

1. Suhu pengujian berbeda. IEC 62620:2014 danJIS C 8715-1:2018mengatur 5℃suhu lingkungan lebih tinggi dari IEC 61960-3:2017. Suhu yang lebih rendah akan membuat viskositas elektrolit lebih tinggi, yang akan menyebabkan pergerakan ion lebih rendah. Dengan demikian reaksi kimia akan lebih lambat, dan resistansi Ohm serta resistansi polarisasi akan menjadi lebih besar, yang akan menyebabkan tren peningkatan DCIR.
2. SoCnya berbeda. SoC diperlukan diIEC 62620:2014DanJIS C 8715-1:2018adalah 50％±10％, ketikaIEC 61960-3:2017adalah 100%. Status muatan sangat berpengaruh terhadap DCIR. Biasanya hasil pengujian DCIR akan semakin rendah seiring dengan peningkatan SoC. Hal ini berkaitan dengan prosedur reaksi. Dalam SoC rendah,resistensi perpindahan muatanR_ct akan lebih tinggi; DanR_ct akan berkurang dengan meningkatnya SoC, sehingga DCIR.
3. Periode pemakaiannya berbeda. IEC 62620:2014 dan JIS C 8715-1:2018 memerlukan periode pengosongan yang lebih lama dibandingkanIEC 61960-3:2017. Periode pulsa yang panjang akan menyebabkan tren peningkatan DCIR yang lebih rendah, dan menimbulkan penyimpangan dari linearitas. Alasannya adalah semakin bertambahnya waktu pulsa akan menyebabkan semakin tinggiR_ct dan menjadidominan.
4. Arus pelepasannya berbeda. Namun arus pelepasan tidak selalu berhubungan langsung dengan DCIR. Hubungannya ditentukan olehitudesain.
5. MeskipunJIS C 8715-1:2018mengacu padaIEC 62620:2014, mereka memiliki definisi berbeda tentang baterai berperingkat tinggi.IEC 62620:2014mendefinisikan bahwa baterai berperingkat tinggi dapat mengeluarkan arus tidak kurang dari 7,0C.WhihiJIS C 8715-1:2018mendefinisikan baterai berperingkat tinggi adalah baterai yang dapat dikeluarkan pada suhu 3,5C.

Analisis Pengujian

Di bawah ini adalah grafik fungsi tegangan-waktu dari ukuran pengujian DCIR. Kurva menunjukkan resistensi sel, sehingga kita dapat mengevaluasi kinerjanya.

• Seperti yang ditunjukkan pada gambar, panah merah mewakiliR_Ω. Nilainya terkait dengan iR-drop. iR-drop berarti perubahan tegangan secara tiba-tiba setelah perubahan arus. Biasanya ketika sel dialiri listrik, ada'sa penurunan tegangan. Oleh karena itu kita dapat mengetahui bahwaR_Ω dari sel adalah0,49mΩ.
• Panah hijau melambangkanR_ct. R_ct DanR_mt memerlukan waktu untuk mengaktifkannya. Biasanya ini terjadi setelah turunnya Tegangan Ohm. Nilai dariR_ct dapat diukur 1 ms setelah perubahan arus. Nilainya adalah0,046mΩ. BiasanyaR_ct akan berkurang dengan meningkatnya SoC.
• Panah biru melambangkan perubahanR_mt. Tegangannya terus menurun karena penyebaran lithium-ion yang tidak merata. Nilai dariR_mt is 0,19mΩ 

Kesimpulan

Tes DCIR dapat menunjukkan kinerja baterai. Dia'Ini juga merupakan parameter penting untuk Penelitian dan Pengembangan. Namun ada beberapa hal yang perlu diperhatikan untuk menjaga keakuratan pengukuran.

• Cara menghubungkan antara baterai dan peralatan pengisian dan pengosongan harus dipertimbangkan. Resistansi sambungan harus serendah mungkin (disarankan tidak lebih besar dari0,02mΩ).
• Sambungan kabel pengumpul tegangan dan arus juga penting.IAkan lebih baik jika terhubung di sisi tab yang sama. Perlu diperhatikan bahwa jangan sambungkan kabel pengumpul ke kabel pengisi daya peralatan.
• Keakuratan peralatan pengisian dan pengosongan serta waktu respons juga harus dipertimbangkan. Waktu respons disarankan tidak lebih dari 10 ms. Semakin pendek waktu respons, semakin akurat hasilnya.