La resistenza è una grandezza fisica che caratterizza il grado di ostruzione degli elementi circuitali alla trasmissione di corrente. La resistenza interna (resistenza interna) delle batterie al litio è uno degli indicatori importanti per valutare le prestazioni delle batterie. Nelle applicazioni pratiche, la resistenza interna delle batterie al litio ha tre ruoli importanti:

1. Può essere utilizzata per valutare lo stato di salute della batteria e prevederne la durata.

2. Può essere utilizzato per stimare il SOC della batteria.

3. Lo stato di connessione del circuito nel modulo batteria può essere identificato anche misurando la resistenza interna e si può effettuare un giudizio tempestivo quando la connessione è allentata.

Quando la corrente passa attraverso l'elettrodo, il fenomeno per cui l'elettrodo devia dal potenziale dell'elettrodo di equilibrio è chiamato polarizzazione della batteria e la polarizzazione genera il sovrapotenziale. Comprendere la polarizzazione è importante per comprendere la resistenza interna della batteria e sono relazioni corrispondenti. Nelle batterie al litio, la polarizzazione può essere divisa in tre categorie in base alla causa della polarizzazione:

1. Polarizzazione ohmica: la batteria è composta da materiali elettrodici, elettrolita, diaframma e varie parti, la polarizzazione ohmica è causata dalla resistenza della batteria collegata a in ogni parte, il valore della caduta di tensione segue la legge ohmica, la corrente si riduce, la polarizzazione si riduce immediatamente, la corrente smette di scomparire immediatamente.

2. Polarizzazione elettrochimica: dopo l'accensione della batteria, la superficie dell'elettrodo produce una reazione elettrochimica, in questo momento la velocità di trasferimento della carica di una fase del processo di reazione elettrochimica non raggiunge l'impedenza della velocità di scarica esterna, la batteria deve assegnare una certa tensione per soddisfare l'energia di attivazione della sua velocità di trasferimento. Al diminuire della corrente, la polarizzazione diminuisce significativamente in microsecondi. Di conseguenza, la polarizzazione elettrochimica produce una resistenza elettrochimica interna, nota anche come impedenza di trasferimento di carica.

3. Polarizzazione della concentrazione: a causa del consumo di reagenti causato dalla superficie dell'elettrodo, non è possibile integrarlo in tempo, con conseguente differenza di concentrazione di ioni sulla superficie di reazione, che è il risultato del trasferimento di materiale, ovvero polarizzazione della concentrazione. Questa polarizzazione diminuisce con la corrente, diminuendo o scomparendo sulla scala dei macrosecondi (da pochi secondi a decine di secondi). Di conseguenza, la polarizzazione della concentrazione produce una resistenza interna di concentrazione, nota anche come impedenza di migrazione degli ioni di litio.

Sulla scala temporale, la polarizzazione ohmica viene completata istantaneamente, la polarizzazione elettrochimica viene completata al livello del microsecondo e la polarizzazione della concentrazione viene completata al secondo livello.

Diversi concetti correlati:

1. Resistenza interna ohmica: la polarizzazione ohmica produce una resistenza interna ohmica.

2. Resistenza interna di polarizzazione: la resistenza causata dalla polarizzazione durante la reazione elettrochimica, inclusa la resistenza causata dalla polarizzazione elettrochimica e dalla polarizzazione della concentrazione, e il condensatore di polarizzazione in parallelo per formare un circuito di resistenza, utilizzato per simulare le caratteristiche dinamiche della generazione della polarizzazione della batteria e processo di eliminazione.

Le batterie possono essere approssimate dal modello del circuito equivalente di Thevenin, noto anche come modello del primo ordine, e le loro relazioni di connessione possono essere mostrate nella figura seguente. Dove, OCV è la tensione a circuito aperto della batteria, Ro è chiamata resistenza interna in ohm, Rp è la resistenza interna di polarizzazione equivalente, Cp è la capacità di polarizzazione equivalente.


In generale, i risultati dei test comunemente utilizzati dalle imprese sono divisi in due categorie: 1. Resistenza interna della comunicazione; 2 Resistenza interna CC

Resistenza interna CA: La resistenza interna CA serve ad iniettare il segnale di corrente sinusoidale I=Imaxsin(2πft) negli elettrodi positivo e negativo della batteria e, allo stesso tempo, rilevando la caduta di tensione U=Umaxsin(2πft +ψ) su entrambe le estremità della batteria è possibile ricavare l'impedenza CA della batteria; Generalmente, il segnale di corrente CA sinusoidale di 1kHz viene immesso sui terminali positivo e negativo della batteria e il valore parallelo di Rp e Cp della batteria a questa frequenza è generalmente piccolo (nota: poiché il condensatore è approssimativamente cortocircuitato sotto il segnale ad alta frequenza), che può essere ignorato. Pertanto, la resistenza rilevata dal segnale di corrente CA è relativamente vicina al valore della resistenza interna in ohm Ro e la resistenza interna CA può generalmente essere considerata come la resistenza interna in ohm della batteria; Nella linea di produzione della batteria, il misuratore di resistenza interno viene spesso utilizzato per misurare la resistenza interna della batteria e viene misurata la resistenza CA, che viene utilizzata principalmente per valutare il processo di produzione del nucleo della batteria. Attraverso la forma d'onda della tensione, è possibile valutare l'effetto di rivestimento dei materiali degli elettrodi positivi e negativi e migliorare l'effetto della saldatura degli elettrodi.

Resistenza interna CC: la resistenza interna CC consiste nell'applicare un segnale CC alla batteria per testare la resistenza interna della batteria, generalmente una corrente impulsiva di corrente costante. La resistenza interna CC può generalmente essere considerata come la resistenza interna in ohm + impedenza di trasferimento di carica + impedenza di migrazione degli ioni di litio della batteria (la differenza nei metodi di test porterà all'assenza di polarizzazione della concentrazione, quindi potrebbe contenere solo la resistenza interna in ohm + impedenza di trasferimento di carica).


La resistenza interna ohm è correlata alle dimensioni, alla struttura e all'assemblaggio della batteria, e il suo valore di resistenza non ha nulla a che fare con lo stato di carica e scarica ed è quasi inalterato dallo stato SOC.

La resistenza interna di polarizzazione si verifica solo durante il processo di carica e scarica della batteria e la resistenza interna di polarizzazione è influenzata dallo stato del SOC. Quando il SOC della batteria è vicino allo 0% o al 100%, la sua resistenza interna alla polarizzazione è elevata e quando il SOC è compreso tra il 20% e l'80%, la sua resistenza interna alla polarizzazione è relativamente piccola. E questo fenomeno aumenterà gradualmente con l’aumento del numero di cicli della batteria. Perché dopo molti cicli della batteria, l'interfaccia tra la sostanza attiva dell'elettrodo e l'elettrolita della batteria agli ioni di litio si degrada gradualmente, determinando un aumento dell'impedenza elettrochimica.

Metodo di prova della resistenza interna CC:

Al termine del processo di scarica, la tensione della batteria aumenta a causa della presenza di polarizzazione. La misurazione dell'impedenza CC serve a calcolare la resistenza interna della batteria utilizzando la differenza di tensione tra la tensione nel momento prima della fine della scarica e la tensione dopo la fine della scarica. Nello specifico, la batteria viene scaricata con una corrente costante di dimensione I, come mostrato di seguito:




Registrare e tracciare la curva della tensione ai terminali della batteria nel tempo e raccogliere la caduta di tensione e l'aumento di tensione della batteria, come mostrato nella figura seguente: A tempo t0 si entra nella fase iniziale della scarica. A causa dell'esistenza di una resistenza interna ohm, la tensione del terminale della batteria scende dal punto A al punto B, quindi entra nella fase di stabilizzazione della scarica finché la tensione non scende al punto C (tempo t1). A questo punto, a causa dell'interruzione della corrente, la caduta di tensione della resistenza interna ohm scompare e si può osservare che la tensione sale al punto D. Allo stesso tempo, a causa dell'esistenza del condensatore polarizzato, la tensione del condensatore non può cambia e la tensione della batteria si ripristina gradualmente ed entra nella fase di recupero della scarica, finché il condensatore polarizzato nel punto E non viene scaricato e la tensione del terminale della batteria non cambia.


La resistenza interna CC è uguale alla variazione di tensione del terminale della batteria C-> Fase E divisa per la corrente di scarica I.

Metodo di prova della resistenza di polarizzazione:

fare riferimento alla figura sopra, nella fase di recupero della scarica, la tensione su entrambe le estremità del condensatore di polarizzazione Cp non cambia bruscamente ed è uguale alla tensione della resistenza di polarizzazione Rp, il suo valore è il valore della fase di ripristino della tensione della batteria e la corrente che scorre attraverso la resistenza di polarizzazione Rp prima di interrompere la scarica è la corrente di scarica I. Pertanto, la polarizzazione la resistenza Rp può essere lasciata passare da D-. La formula di calcolo della variazione della tensione terminale nella fase E è la seguente: variazione della tensione terminale divisa per la corrente di scarica I.