教你认识锂电池内阻的组成

　　锂电池内阻的组成

　　广义而言，和欧姆电阻(IR)一样，活化极化和浓差极化都可以理解成电池内阻的组成因素，或者说成是活化阻抗和浓差阻抗。活化极化和浓差极化的大小需要建立复杂的数学模型加以计算。

　　内部阻抗由以下几部分组成

　　1、离子电阻

　　①隔膜内部的电解液

　　影响因素

　　电解液电导率，隔膜面积、厚度、孔隙率、曲折系数(Gurley)

　　②正极内部的电解液

　　影响因素

　　电解液电导率，正极厚度、厚度、孔隙率、曲折系数

　　③负极内部的电解液

　　影响因素

　　电解液电导率，正极厚度、厚度、孔隙率、曲折系数

　　2、电子电阻

　　①两个电极的活性物质

　　影响因素

　　电极电导率、厚度、面积

　　②集流体(铜箔和铝箔)

　　影响因素

　　集流体厚度、宽度、长度，极耳数量、位置

　　③引线(极耳、极柱、内部导电连接元件)

　　影响因素

　　外形尺寸、电导率

　　3、活性物质与集流体的接触电阻

　　正极物质与铝箔

　　负极物质与铜箔

　　电池的电化学阻抗

　　把电极做一个等效电路图，主要有欧姆阻抗Rb，双电层电容Cd、电化学反应阻抗Rct以及扩散电阻Rw组成。一般来讲，在锂离子的嵌入和脱出循环过程中，Rb值变化一般不大，而Cd和Rct的变化却较为明显。

　　电池阻抗主要体现为电化学反应阻抗，而欧姆阻抗相对较小。由下图可知。随着温度的下降，电池阻抗逐渐上升，且下降至0°C以后，阻抗速度增大，阴极阻抗呈类似的趋势，从数值上来看，电池的阻抗主要来源于阴极阻抗的贡献。

　　其实在电池的整个循环过程中，阴极的阻抗占据整个电池阻抗的主要部分，只比整体电池的阻抗略小一些，随着充放电循环的进行，阴极阻抗增大，电池的阻抗也随之增加。所以在电极制作的过程中需要特别注意阴极电阻的测试，极片电阻率特别重要。

　　交流内阻与直流内阻

　　用交流法测出的是电池的阻抗，其实在企业里都往往要求测试电池的直流内阻(DCR)，IEC标准也对电池直流阻抗的测试做出了规定。

　　IEC测试方法

　　电池满充电后，以0.2C放电10s，测试电压为U1，电流I1.然后以1C放电1s，此时电压为U2,电流I2.那么电流直流内阻为：

　　那么直流内阻和交流到底有多少差别呢?

　　如下为测试数据，从数据上看，电池的交流内阻和直流内阻相关，基本符合线性关系。

　　根据电池EIS测试结果，电池的交流内阻与欧姆电阻相近，但是直流内阻却包含了欧姆内阻和活化阻抗，所以总的来说，直流内阻的测定有很重要的意义。

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