רקע כללי

במהלך טעינה ופריקה של סוללות, הקיבולת תושפע ממתח יתר הנגרם מהתנגדות פנימית.כפרמטר קריטי של הסוללה, התנגדות פנימית שווה מחקר לצורך ניתוח השפלת הסוללה.ההתנגדות הפנימית של סוללה מכילה:

• אוהם התנגדות פנימית (R_Ω) –ההתנגדות מלשוניות, אלקטרוליט, מפריד ורכיבים אחרים.
• מטעין התנגדות פנימית של שידור (R_ct) –ההתנגדות של יונים העוברים לשוניות ואלקטרוליט.זה מייצג את הקושי בתגובת הכרטיסיות.בדרך כלל אנו יכולים להגדיל את המוליכות כדי להפחית את ההתנגדות הזו.
• התנגדות לקיטוב (R_mt) היא ההתנגדות הפנימית הנגרמת מצפיפות לא אחידה של יוני ליתיום ביניהםקָטוֹדָהואנודה.התנגדות הקיטוב תהיה גבוהה יותר במצבים כמו טעינה במצב נמוךטֶמפֶּרָטוּרָהאו תשלום בדירוג גבוה.

בדרך כלל אנו מודדים את ACIR או DCIR.ACIR היא ההתנגדות הפנימית הנמדדת בזרם AC של 1k הרץ.התנגדות פנימית זו ידועה גם כהתנגדות אוהם.המחסורמהנתונים הם שהם לא יכולים להראות ישירות את הביצועים של סוללה.DCIR נמדד על ידי זרם קבוע מאולץ תוך זמן קצר, שבו המתח משתנה ללא הרף.אם הזרם המיידי הוא I, והשינוי במתח בטווח הקצר הזה הואΔＵ, על פי חוק אוהםＲ＝ΔＵ／Ｉאנחנו יכולים להשיג את ה-DCIR.DCIR עוסק לא רק בהתנגדות פנימית של Ohm, אלא גם בהתנגדות להעברת מטען והתנגדות לקיטוב.

ניתוח על סטנדרטים של סין ומדינות אחרות

It'זה תמיד קושי במחקר של DCIR של סוללת ליתיום-יון.זה'זה בעיקר בגלל שההתנגדות הפנימית של סוללת ליתיום-יון קטנה מאוד, בדרך כלל רק כמה מ'Ω.בינתיים כרכיב פעיל, קשה למדוד את ההתנגדות הפנימית ישירות.חוץ מזה, ההתנגדות הפנימית מושפעת ממצב הסביבה, כמו טמפרטורה ומצב מטענים.להלן תקנים שהזכירו כיצד לבדוק DCIR.

• תקן בינלאומי:

IEC 61960-3: 2017:תאים וסוללות משניות המכילים אלקטרוליטים אלקליין או אחרים שאינם חומציים - תאי ליתיום וסוללות משניות ליישומים ניידים - חלק 3: תאים משניים ליתיום מנסרים וגיליליים וסוללות העשויות מהם.

IEC 62620:2014:תאים וסוללות משניים המכילים אלקטרוליטים אלקליין או אחרים שאינם חומציים - תאי ליתיום וסוללות משניים לשימוש ביישומים תעשייתיים.

• יפן:JIS C 8715-1:2018: תאי ליתיום וסוללות משניים לשימוש ביישומים תעשייתיים - חלק 1: בדיקות ודרישות ביצועים
• לסין אין תקן רלוונטי לגבי בדיקות DCIR.

זנים

שיטות הבדיקה דומות ביןחברת החשמל 61960-3:2017,IEC 62620:2014וJIS C 8715-1:2018.ההבחנות העיקריות הן כדלקמן:

1. טמפרטורות הבדיקה שונות.IEC 62620:2014 וJIS C 8715-1:2018מסדיר 5℃גבוה יותר מטמפרטורת הסביבה מאשר IEC 61960-3:2017.טמפרטורה נמוכה יותר תגרום לו לצמיגות גבוהה יותר של אלקטרוליט, מה שיגרום לתנועה נמוכה יותר של יונים.כך התגובה הכימית תאט, והתנגדות אוהם ועמידות הקיטוב תגדלנה, מה שיגרום למגמה של עליית DCIR.
2. SoC שונה.ה-SoC הנדרש בIEC 62620:2014וJIS C 8715-1:2018הוא 50％±10％, בזמןחברת החשמל 61960-3:2017הוא 100%.מצב המטען משפיע מאוד על DCIR.בדרך כלל תוצאת בדיקת DCIR תהיה נמוכה יותר עם עליית ה- SoC.זה קשור להליך התגובה.ב-SoC נמוך,התנגדות העברת המטעןR_ct יהיה גבוה יותר;וR_ct יקטן עם עליית ה-SoC, כך כמו DCIR.
3. תקופת השחרור שונה.IEC 62620:2014 ו-JIS C 8715-1:2018 דורשים תקופת פריקה ארוכה יותר מאשרחברת החשמל 61960-3:2017.תקופת הדופק הארוכה תגרום למגמת עלייה נמוכה יותר של DCIR, ותציג סטייה מליניאריות.הסיבה היא שהגדלת זמן הדופק תגרום לעלייהR_ct ולהיותדוֹמִינָנטִי.
4. זרמי הפריקה שונים.עם זאת זרם הפריקה אינו בהכרח קשור ישירות ל-DCIR.היחס נקבע על ידיהלְעַצֵב.
5. אמנםJIS C 8715-1:2018מתייחס לIEC 62620:2014, יש להם הגדרות שונות על סוללות בדירוג גבוה.IEC 62620:2014מגדיר שסוללות בדירוג גבוה יכולות לפרוק זרם של לא פחות מ-7.0C.WהילJIS C 8715-1:2018מגדיר סוללות בדירוג גבוה הן אלו שיכולות להתרוקן עם 3.5C.

ניתוח על בדיקה

להלן טבלת פונקציית מתח-זמן של מדידת בדיקת DCIR.העקומה מציגה את ההתנגדות של התאים, כדי שנוכל להעריך את הביצועים.

• כפי שמוצג בתמונה, החצים האדומים מייצגיםR_Ω. הערך קשור ל-iR-drop.iR-drop פירושו השינוי הפתאומי של המתח לאחר שינוי הזרם.בדרך כלל כאשר תא מחושמל, שם'נפילת מתח.לכן אנו יכולים לדעת כיR_Ω של התא הוא0.49mΩ.
• החץ הירוק מייצגR_ct. R_ct וR_mt צריך קצת זמן כדי להפעיל.בדרך כלל זה קורה לאחר נפילה של מתח אוהם.הערך שלR_ct ניתן למדוד 1ms לאחר השינוי הנוכחי.הערך הוא0.046mΩ.בדרך כללR_ct יקטן עם העלאת SoC.
• החץ הכחול מייצג את השינוי שלR_mt. המתח ממשיך לרדת בגלל פיזור לא אחיד של ליתיום-יון.הערך שלR_mt is 0.19mΩ 

סיכום

בדיקת DCIR יכולה להראות את הביצועים של סוללות.זה'הוא גם פרמטר קריטי למו"פ.עם זאת יש כמה בעיות שיש לקחת בחשבון כדי לשמור על דיוק המדידה.

• יש לשקול את דרך החיבור בין סוללות לציוד טעינה ופריקה.התנגדות החיבור צריכה להיות נמוכה ככל האפשר (הצע לא גדול מ0.02mΩ).
• החיבור של חוטי איסוף מתח וזרם חשוב גם כן.Iלא עדיף להתחבר באותו צד של כרטיסיות.יש לשים לב שאין לחבר את חוטי האיסוף לחוטי הטעינה של הציוד.
• יש לקחת בחשבון גם את הדיוק של ציוד הטעינה והפריקה ואת זמן התגובה.זמן התגובה מומלץ לא יעלה על 10ms.ככל שזמן התגובה קצר יותר, כך התוצאה מדויקת יותר.