锂电池回收内阻的重要性

锂电池回收内阻的重要性

 

锂电池的内阻，静态内阻和工作内阻常常不同，在不同环境下，温度不同内阻也有变化。而且锂电池内阻在工程实践中的应用也较多，主要有以下几个方面：

 

内阻与电池荷电量有紧密关系，因此被应用于电池管理系统中的SOC估计；

 

锂电池的容量Ah越大，内阻就越小，可以根据内阻大小粗略判断电池容量

 

内阻直接体现电池老化程度，有人把电芯内阻作为电池健康状态SOH的评估依据；

 

单体内阻一致性直接影响成组后的模组容量和寿命，因而被作为电芯分选/配组的静态指标普遍应用；

 

内阻又是电池故障的重要指征，在动力电池包的故障诊断系统中，被研究使用；

 

内阻配合容量损失等指标，还可以判断电池是否存在析锂现象，被应用在梯次利用退役电池领域。

 

广义而言，和欧姆电阻（IR）一样，活化较化和浓差较化都可以理解成电池内阻的组成因素，或者说成是活化阻抗和浓差阻抗。活化较化和浓差较化的大小需要建立复杂的数学模型加以计算。

 

内部阻抗由以下几部分组成

 

☆离子电阻

 

①隔膜内部的电解液

 

影响因素

 

电解液电导率，隔膜面积、厚度、孔隙率、曲折系数（Gurley）

 

②正极内部的电解液

 

影响因素

 

电解液电导率，正极厚度、厚度、孔隙率、曲折系数

 

③负极内部的电解液

 

影响因素

 

电解液电导率，正极厚度、厚度、孔隙率、曲折系数

 

☆电子电阻

 

①两个电极的活性物质

 

影响因素

 

电极电导率、厚度、面积

 

②集流体（铜箔和铝箔）

 

影响因素

 

集流体厚度、宽度、长度，较耳数量、位置

 

③引线（较耳、较柱、内部导电连接元件）

 

影响因素

 

外形尺寸、电导率

 

☆活性物质与集流体的接触电阻

 

正极物质与铝箔

 

负极物质与铜箔

 

电池的电化学阻抗

 

把电极做一个等效电路图，主要有欧姆阻抗Rb，双电层电容Cd、电化学反应阻抗Rct以及扩散电阻Rw组成。一般来讲，在锂离子的嵌入和脱出循环过程中，Rb值变化一般不大，而Cd和Rct的变化却较为明显。

 

交流内阻与直流内阻

 

用交流法测出的是电池的阻抗，其实在企业里都往往要求测试电池的直流内阻（DCR），IEC标准也对电池直流阻抗的测试做出了规定。

 

IEC测试方法

 

电池满充电后，以0.2C放电10s，测试电压为U1，电流I1.然后以1C放电1s，此时电压为U2,电流I2.那么电流直流内阻为：

 

那么直流内阻和交流到底有多少差别呢？

 

直流放电内阻测试方法：

 

根据物理公式R=U/I，测试设备让锂电池在短时间内(一般为2～3秒)强制通过一个很大的恒定直流电流(目**般使用40A～80A的大电流)，测量此时锂电池两端的电压，并按公式计算出当前的锂电池内阻。

 

1、测量电池的开路电压：U1

 

2、电池两端并联一固定阻值电阻：R，进行放电;

 

3、测量锂电池放电期间电池的两端电压：U2;

 

4、计算电池内阻：r=(U1-U2)/(U2/R)

 

例如，某电池开路电压为12V，并联一个10欧姆电阻后电压降为10V，则该电池的内阻为：r=(U1-U2)/(U2/R)=(12-10)/(10/10)=2欧姆。

 

通常情况下，锂电池的内阻r越大，表明电池带负载越差，大功率电池(如蓄电池)的内阻r通常都非常小。小功率电池(如9V叠层电池)的内阻通常都比较大。

 

交流压降内阻测量法：

 

因为锂电池实际上等效于一个有源电阻，因此我们给锂电池施加一个固定频率和固定电流(目**般使用1kHz频率、50mA小电流)，然后对其电压进行采样，经过整流、滤波等一系列处理后通过运放电路计算出该锂电池的内阻值。交流压降内阻测量法的锂电池测量时间较短，一般在100毫秒左右。这种测量方法的精确度也不错，测量精度误差一般在1%～2%之间。

 

此外，锂电池在充电态和放电态时的内阻是一致的，但是锂电池内阻和电池的电压和温度有关系，电压越高内阻越低（在可使用状态），温度越高内阻越低（在可使用状态），但是这种差别不会**过5%。