Primeiro, a definição e o papel da resistência interna
(1) Definição de resistência interna
A resistência interna refere-se à resistência encontrada pela corrente que passa pelo interior da
bateria de lítio durante a descarga ou carregamento. É determinado pela condutividade do material dentro da bateria, pela taxa de transporte de íons do eletrólito, pela resistência de contato entre o eletrodo e o eletrólito e muitos outros fatores. O tamanho da resistência interna afeta diretamente o desempenho da bateria de lítio, incluindo a potência de saída, ciclo de vida, características de temperatura e assim por diante.
(2) O papel da resistência interna nas baterias de lítio
1. A resistência interna é um dos fatores limitantes para a potência de saída das baterias de lítio. Quando a resistência interna da bateria é grande, a corrente que passa pela bateria produzirá uma grande queda de tensão, resultando em uma diminuição na potência de saída da bateria.
2. A resistência interna produzirá autodescarga da bateria. Devido à existência de resistência no interior da bateria, a bateria também terá um determinado fluxo de corrente quando não estiver funcionando, resultando na autodescarga da bateria.
3. A resistência interna afeta as características de temperatura da bateria. Baterias com grande resistência interna gerarão mais calor durante a descarga ou carregamento, o que fará com que a temperatura da bateria aumente, afetando ainda mais o desempenho da bateria.
Em segundo lugar, avalie as características da bateria pela resistência interna DC
. Em aplicações práticas, a resistência interna DC é frequentemente usada para avaliar a saúde das baterias de lítio, para prever a vida útil e para estimar o SOC (Estado de Carga) e SOP (Estado de Energia) de a bateria. Ao medir a resistência interna CC da bateria, podem ser obtidas informações sobre o status da bateria, fornecendo uma base para o gerenciamento e controle da bateria e melhorando ainda mais a eficiência e a vida útil da bateria, como segue: 1. Avaliação da saúde: A
saúde
do uma bateria de lítio refere-se ao grau de degradação da bateria durante o uso, geralmente avaliado pela taxa de redução da capacidade e pela taxa de aumento da resistência interna. A mudança na resistência interna DC pode refletir as mudanças físicas e químicas dentro da bateria, portanto pode ser usada para avaliar a saúde da bateria. Quando a saúde da bateria diminui, sua resistência interna tende a aumentar.
2. Previsão de vida:
O aumento da resistência interna da bateria é uma manifestação importante do envelhecimento da bateria. Ao monitorar a resistência interna DC da bateria, a vida útil da bateria pode ser prevista. Quando a resistência interna DC aumenta até certo ponto, isso indica que a vida útil da bateria está próxima ou excedeu sua vida útil projetada e precisa ser substituída ou reparada.
3. Estimativa SOC do sistema:
O SOC de uma bateria refere-se ao estado atual de carga da bateria, ou seja, a relação entre a energia restante disponível na bateria e a energia total. Existe uma certa relação entre a resistência interna DC e o SOC da bateria. O SOC da bateria pode ser estimado medindo a resistência interna DC da bateria. De acordo com o modelo existente de relação entre resistência interna e estado de carga, o SOC da bateria pode ser calculado medindo a resistência interna DC da bateria.
4. Estimativa do SOP do sistema:
O SOP da bateria refere-se ao estado atual de energia da bateria, ou seja, a potência máxima que a bateria pode fornecer. Também existe uma relação entre a resistência interna DC e o SOP da bateria. O SOP da bateria pode ser estimado medindo a resistência interna DC da bateria. De acordo com o modelo existente de relação entre resistência interna e estado de potência, o SOP da bateria pode ser calculado medindo a resistência interna DC da bateria.
A resistência interna DC desempenha um papel importante na avaliação da saúde, previsão de vida e estimativa de SOC e SOP da bateria de lítio.
Três , Método de medição de resistência interna
Os métodos de medição de resistência interna são divididos principalmente em medição estática e medição dinâmica.
1. Método de medição estática
O método de medição estática consiste em calcular a resistência interna da bateria medindo a diferença entre a tensão de circuito aberto e a corrente de curto-circuito. As etapas específicas são as seguintes:
(1) Coloque a bateria por um período de tempo para que a reação eletroquímica dentro dela tenda a ser equilibrada.
(2) Meça a tensão de circuito aberto da bateria.
(3) Conecte uma carga entre os terminais positivo e negativo da bateria para medir a corrente de curto-circuito.
(4) De acordo com a lei de Ohm, calcule a resistência interna da bateria.
2. Método de medição dinâmica O método de medição dinâmica consiste em medir a resistência interna da bateria aplicando um sinal elétrico CA. As etapas específicas são as seguintes:
(1) Aplique um sinal elétrico CA entre os terminais positivo e negativo da bateria.
(2) Meça os sinais de corrente e tensão da bateria.
(3) Calcule a resistência interna da bateria de acordo com a diferença de fase e a relação de amplitude dos sinais de corrente e tensão.
Quatro , Fatores que afetam
a resistência interna O tamanho da resistência interna é afetado por muitos fatores, incluindo principalmente os seguintes aspectos:
1. A condutividade do material da bateria A condutividade do material da bateria determina a taxa na qual a corrente é transmitida dentro da bateria . Quanto maior for a condutividade do material dentro da bateria, menor será a resistência interna.
2. Taxa de transporte de íons do eletrólito A taxa de transporte de íons do eletrólito afeta diretamente a resistência interna da bateria. Quanto mais rápida for a taxa de transporte de íons no eletrólito, menor será a resistência interna.
3. Resistência de contato entre o eletrodo e o eletrólito A resistência de contato entre o eletrodo e o eletrólito também é um fator importante que afeta a resistência interna. Quanto menor for a resistência de contato, menor será a resistência interna.
4. O projeto estrutural da bateria O projeto estrutural da bateria também terá um certo impacto na resistência interna. Por exemplo, quanto maior for a área do eletrodo da bateria, menor será a resistência interna.
5. Temperatura A temperatura também tem um grande efeito na resistência interna. Em geral, quanto maior a temperatura, menor a resistência interna.
Cinco, Métodos para reduzir a resistência interna
Para melhorar o desempenho das baterias de lítio, algumas medidas precisam ser tomadas para reduzir a resistência interna. Aqui estão alguns métodos comuns:
1. Otimize o material da bateria Ao alterar a composição e estrutura do material da bateria, melhore a condutividade do material da bateria, reduzindo assim a resistência interna.
2. Otimize o eletrólito para alterar a composição e concentração do eletrólito, melhore a taxa de transmissão de íons no eletrólito, reduzindo assim a resistência interna.
3. Melhore o contato entre o eletrodo e o eletrólito alterando o modo de contato entre o eletrodo e o eletrólito, reduza a resistência de contato entre o eletrodo e o eletrólito, reduzindo assim a resistência interna.
4. Otimize o projeto estrutural da bateria Ao alterar o projeto estrutural da bateria, aumente a área do eletrodo, reduzindo assim a resistência interna.
5. Controle a temperatura Controle adequadamente a temperatura operacional da bateria para evitar temperatura excessiva e reduzir a resistência interna.
Seis. Conclusão
A resistência interna é um índice importante na avaliação de desempenho da bateria de lítio, que afeta diretamente a potência de saída, o ciclo de vida e as características de temperatura da bateria. Através de métodos de medição razoáveis e medidas de otimização, a resistência interna da bateria pode ser reduzida e o desempenho da bateria de lítio pode ser melhorado. Com o progresso contínuo da ciência e da tecnologia, acredita-se que a resistência interna das baterias de lítio será ainda mais reduzida, proporcionando melhor suporte para o desenvolvimento de aplicações de baterias de lítio.
