这样测量锂电池内阻可不可以？

hc061218

知乎：
锂电池的内阻是电池性能评估的重要指标之一。无论是在电池设计，电池生产过程，电池出货控制，电池使用过程以及电池的报废一整条线上都对电池当前的质量起着重要的衡量指标。

锂电池的内阻分为通常可分为直流内阻（DCR）和交流内阻（ACR）2种。在比较这2种内阻之前，先看一下由电池组成的一个简单电路图：


Vocv为电池开路电压 RΩ为欧姆内阻 Rct为电荷转移电阻

Cdl为双电层电容 Rw为扩散电阻

如果给锂电池正负极之间加一个高频的正弦波电流信号，Cdl相当于导通短路状态，高频正弦波电流不会造成电极表面物质的消耗，根据电化学知识我们可知 Rct、Cdl和Rw均可忽略，那么我们测试得到的内阻大小就是RΩ；将正弦波电流信号的频率降低到不会造成电极表面物质大量消耗时，那么Rw仍可忽略，通过模拟计算就可以推导出Rct和Cdl；将正弦波电流信号的频率继续降低到低频时，比如到0.01Hz，此时电池的电极表面物质被大量消耗，需要通过扩散来补充消耗的锂离子，计算得到的就是Rw。

一．交流内阻：

交流内阻测试过程就是给就是通过在电池正负极注入正弦波电流信号I=Imaxsin(2πft)，同时通过另外两端在电池正负极检测得到正弦波电压信号U=Umaxsin(2πft+ψ)，进而可以推导出电池的交流阻抗。其中绘制的图片我们称交流阻抗谱，又叫奈奎斯特图，是电化学领域里研究电池的主要图谱之一，测试的主要设备为电化学工作站。


图中大概1kHz左右测得的电阻一般被认为是电池的欧姆电阻，1kHz~1Hz左右的半圆弧代表的是电池的Rct和Cdl，1Hz~mHz代表的是电池的扩散电阻。在专业的文献里通常写到：实轴的截距代表欧姆阻抗，是由电子与离子迁移阻力产生的；半圆是由电解质与电极材料界面上的电荷转移产生的；低频部分是由锂离子在电解质中的扩散和在正负极材料中的扩散产生的。

二．直流内阻

直流内阻就是给电池施加一个直流信号来测试电池内阻，一般通过HPPC (HybridPulsePowerCharacterization)测试计算得到,

常用的直流电阻测试方法有三个：

美国《FreedomCar电池测试手册》的HPPC方法，测试持续时间为10s，施加的放电电流为5C或更高，充电电流为放电电流的75%，具体电流的选择根据电池特性制定。
日本JEVSD7132003的测试方法，原来主要针对Ni/MH电池，后也应用于锂离子电池：首先建立0~100%SOC下电池的电流-电压特性曲线，分别以1C、2C、5C、10C的电流对设定SOC下的电池进行交替充电或放电，充电或放电时间都为10s，计算电流的直流内阻。
我国“863”计划新能源汽车重大专项《HEV用高功率锂离子动力电池性能测试规范》中提出的测试方法。测试持续时间为5s，充电测试电流为3C，放电测试电流为9C。
以上几种测试方法的主要差别在于放电倍率差别。我国标准只规定了一个放电倍率，因此较为死板；HPPC方法通常选取两个倍率，一个是1C放电倍率，用于衡量小倍率放电电池电阻特性，另一个是5C放电倍率，用于衡量大倍率放电电池电阻特性；第二种方法则选择了多种放电倍率条件进行测试，测试更灵活。


至于在评估电池性能过程中，采用哪种方法比较好，这需要看你测试的目的和电池本身所处的状态，根据你需要合理选择。比如市场上我们购买的锂离子内阻测试仪器，测试电池的内阻，设备一般就是选用1kHz固定频率，得到的测试结果则是大略的电池内阻，如果需要详细了解电池的内部过程，建议选择电化学工作站测试电池的内阻，这样就会得到更准确一些的信息，更加了解电池本身所处的健康状态。当然对电化学阻抗谱的分析，绝对是一项需要专业理论知识的人才能够大概的推理，这不仅受到仪器的精度，测试条件，还受到电池本身的状态的影响，测试只是相对的，不是绝对的，但是大概能够推断出电池的一些性质。比如，磷酸铁锂电池的内阻由2毫欧增加到100m欧，我们可以根据电池的状态，基本确定电池报废了。

yiguangqiang88

应该是比较精确的……

abbey_tom

这个要看你需要的精度，
1A的电流测量误差还是比较大的。

淋湿的水滴

明白你的意思了 要积分给你了

zhengrob

锂电池内阻按测量方法分为直流内阻和交流内阻。楼主这个方法测得的是直流内阻，交流内阻是在1KHz正弦交流激励条件下测得的。在锂电池生产过程中大多是测量交流内阻，这是因为交流法测电池内阻不会改变其原始的端电压，这对于锂电池配组特别重要。而直流法测内阻是会使电池电压下降的，这给后序的电池串并联配组带来了一定的麻烦。

zhengrob

海阔天空9 发表于 2023-1-24 21:53
哦，学习了，谢谢。在业余条件下还是可以的吧？

是的，没问题的。测出的值有参考意义。

林健

是不是要专门工具？

wanwenhao1

海阔天空9 发表于 2023-1-24 21:11
却有人说理论上和实际上都是错误的！？我怀疑他是卖内阻仪的？

理论上正确，实际操作有点难。

电池1A放电（特别是小电池），其电压是在下降过程中，因此输出电流也在不断地下降，同一时间读出此刻电压和对应的电流有点困难，只能看个大概，不能追求精确度。

hc061218

按楼主测量方法，其实精度好的电子负载就能方便的测试，启动负载前，负载显示开路电压，启动负载后，显示负载两端电压和电流。

linyinet

你这是两线法测内阻的基础，但是如果电池内阻比较小，测量就比较困难，18650电池一般都是3-4A，放电1-2秒，进行计算。

martian618

按照这个方案，精度做不高的。