磷酸鐵锂電池直流内阻对电池性能的影响

TIME: 2021-02-08 磷酸鐵锂電池知识百科

磷酸鐵锂電池的直流内阻是评价电池性能的重要指标之一。内阻的测试包括交流内阻与直流内阻。对于磷酸鐵锂電池单体，一般以交流内阻来进行评价，即通常称为欧姆内阻。但对于大型磷酸鐵锂電池组应用，如电动车用电源系统来说，由于测试设备等方面的限制，不能或不方便来直接进行交流内阻的测试，一般通过直流内阻来评价电池组的特性。在实际应用中，也多用直流内阻来评价电池的健康度，进行寿命预测，以及进行系统SOC、輸出輸入能力等的估計。在生産中，可以用來檢測故障電池如微短路等現象。

磷酸鐵锂電池直流内阻的测试原理是通过对电池或电池组施加较大的电流（充电或放电），持续较短时间，在电池内部还没有达到完全极化的情况下，根据施加电流前后电池的电压变化和施加的电流，计算电池的直流内阻。测试直流内阻必须选择好四个参数：电流（或采用的倍率）、脉冲时间、荷电状态（SOC）、测试环境温度。这些参数的变化对直流内阻有较大的影响。

直流內阻不僅包括了電池組的歐姆內阻部分，還部分包括了電池組的一些極化電阻。

而电池的极化受电流、时间等影响比较大。目前常用的磷酸鐵锂電池直流内阻测试方法有以下三个：（1）美国《FreedomCAR电池测试手册》中的HPPC测试方法：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0.75。具体电流的选择根据电池的特性来制定。

（2）日本JEVSD7132003的測試方法，原來主要針對Ni/MI電池，後也應用于锂離子電池，首先建立0~100%SOC下電池的電流一電壓特性曲線，分別以1C、2C、5C、10C的電流對設定SOC下的電池進行交替充電或放電，充電或放電時間分別爲10s，計算電池的直流內阻。（3）我國“863”計劃電動汽車重大專項《HEV用高功率锂離子動力蓄電池性能測試規範》中提出的測試方法，測試持續時間爲5s，充電測試電流爲3C，放電測試電流爲9C。

JEVS法、HPPC法兩種測試方法各有特點，JEVS法采用0~10C“系列”電流可以避免采用單一電流産生的結果偏差，其假定電池的內阻主要成分是近似恒定的歐姆阻抗，因此在放電倍率較低情況下可靠性較高。實際上在電池高倍率充放電時，整個電池反應的速率控制步驟由小倍率下的電荷轉移過程控制變爲傳質過程控制，電池的阻抗構成中不僅有電池本體歐姆阻抗，還有極化反應阻抗等，並且隨電流和脈沖時間發生變化。HPPC法同時采用中低倍率及高倍率兩個電流段測試電池的功率能力，兼顧了電池在中低兩種倍率及高倍率充電或放電電流下不同的電壓響應特性，但采用某一電流（5C、15C）分別代表中低倍率或高倍率電池功率能力的方法缺乏全面性，不同電池某一電流（5C、15C）下的電壓響應不同，造成了測試結果的片面和偏差。“863“測試規範中采用一種充電電流和放電電流，並且兩者差距比較大，具有一定的片面性。每種測試方法均可以作爲一個基准方法來測試，對不同的電源系統進行比較。但每種電池均有一定的適應性，其受測試電流和時間的不同，內阻的變化規律也會發生變化。

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