Resistansi adalah besaran fisik yang mencirikan tingkat hambatan elemen rangkaian terhadap transmisi arus. Resistansi internal (resistansi internal) baterai lithium merupakan salah satu indikator penting untuk mengevaluasi kinerja baterai. Dalam aplikasi praktis, resistansi internal baterai lithium memiliki tiga peran penting:

1. Dapat digunakan untuk mengevaluasi kesehatan baterai dan memprediksi masa pakai baterai.

2. Dapat digunakan untuk memperkirakan SOC baterai.

3. Status sambungan rangkaian dalam modul baterai juga dapat diidentifikasi dengan mengukur resistansi internal, dan penilaian tepat waktu dapat dilakukan jika sambungan longgar.

Ketika arus melewati elektroda, fenomena penyimpangan elektroda dari potensial elektroda kesetimbangan disebut polarisasi baterai, dan polarisasi tersebut menghasilkan potensi berlebih. Memahami polarisasi penting untuk memahami resistansi internal baterai, dan hubungan tersebut berkaitan. Pada baterai lithium, polarisasi dapat dibagi menjadi tiga kategori menurut penyebab polarisasinya:

1. Polarisasi ohmik: baterai terdiri dari bahan elektroda, elektrolit, diafragma dan berbagai bagian, polarisasi ohmik disebabkan oleh hambatan baterai yang dihubungkan ke masing-masing bagian, nilai jatuh tegangan mengikuti hukum Ohmik, arus berkurang, polarisasi segera berkurang, arus berhenti segera hilang.

2. Polarisasi elektrokimia: Setelah baterai dinyalakan, permukaan elektroda menghasilkan reaksi elektrokimia, pada saat ini, laju transfer muatan suatu langkah dalam proses reaksi elektrokimia tidak mencapai impedansi laju pelepasan eksternal, baterai harus mengalokasikan tegangan tertentu untuk memenuhi energi aktivasi kecepatan transfernya. Ketika arus berkurang, polarisasi berkurang secara signifikan dalam mikrodetik. Sejalan dengan itu, polarisasi elektrokimia menghasilkan hambatan internal elektrokimia, yang juga dikenal sebagai impedansi transfer muatan.

3. Polarisasi konsentrasi: Karena konsumsi reaktan yang disebabkan oleh permukaan elektroda tidak dapat ditambah pada waktunya, mengakibatkan perbedaan konsentrasi ion pada permukaan reaksi, yang merupakan hasil perpindahan material, yaitu polarisasi konsentrasi. Polarisasi ini menurun seiring dengan arus, menurun atau menghilang pada skala makro kedua (beberapa detik hingga puluhan detik). Sejalan dengan itu, polarisasi konsentrasi menghasilkan resistansi internal konsentrasi, yang juga dikenal sebagai impedansi migrasi ion litium.

Pada skala waktu, polarisasi ohmik selesai seketika, polarisasi elektrokimia selesai pada tingkat mikrodetik, dan polarisasi konsentrasi selesai pada tingkat kedua.

Beberapa konsep terkait:

1. Resistansi internal ohmik: Polarisasi ohmik menghasilkan resistansi internal ohmik.

2. Resistansi internal polarisasi: resistansi yang disebabkan oleh polarisasi selama reaksi elektrokimia, termasuk resistansi yang disebabkan oleh polarisasi elektrokimia dan polarisasi konsentrasi, dan kapasitor polarisasi secara paralel membentuk loop resistansi, digunakan untuk mensimulasikan karakteristik dinamis dari pembangkitan polarisasi baterai dan proses eliminasi.

Baterai dapat didekati dengan model rangkaian ekuivalen Thevenin, juga dikenal sebagai model orde pertama, dan hubungan koneksinya dapat ditunjukkan pada gambar di bawah. Dimana, OCV adalah tegangan rangkaian terbuka baterai, Ro disebut resistansi internal ohm, Rp adalah resistansi internal polarisasi ekivalen, Cp adalah kapasitansi polarisasi ekivalen.


Secara umum, hasil tes yang biasa digunakan oleh perusahaan dibagi menjadi dua kategori: 1. Komunikasi hambatan internal; 2 Resistansi internal DC

Resistansi internal ac: Resistansi internal AC adalah untuk menyuntikkan sinyal arus sinusoidal I=Imaxsin(2πft) ke elektroda positif dan negatif baterai, dan pada saat yang sama, dengan mendeteksi penurunan tegangan U=Umaxsin(2πft +ψ) di kedua ujung baterai, impedansi AC baterai dapat diturunkan; Umumnya sinyal arus AC sinusoidal 1kHz dimasukkan ke terminal positif dan negatif baterai, dan nilai paralel Rp dan Cp baterai pada frekuensi ini umumnya kecil (catatan: karena kapasitor kira-kira hubung singkat di bawah sinyal frekuensi tinggi), yang dapat diabaikan. Oleh karena itu, resistansi yang terdeteksi oleh sinyal arus AC relatif dekat dengan nilai resistansi internal ohm Ro, dan resistansi internal AC secara umum dapat dianggap sebagai resistansi internal ohm baterai; Di lini produksi baterai, pengukur resistansi internal sering digunakan untuk mengukur resistansi internal baterai, dan resistansi AC diukur, yang terutama digunakan untuk mengevaluasi proses produksi inti baterai. Melalui bentuk gelombang tegangan, efek pelapisan bahan elektroda positif dan negatif dapat dievaluasi, dan efek pengelasan elektroda dapat ditingkatkan.

Resistansi internal DC: Resistansi internal DC adalah menerapkan sinyal DC ke baterai untuk menguji resistansi internal baterai, umumnya arus pulsa arus konstan. Resistansi internal DC umumnya dapat dianggap sebagai resistansi internal ohm + impedansi transfer muatan + impedansi migrasi ion litium baterai (perbedaan metode pengujian akan menyebabkan tidak adanya polarisasi konsentrasi, sehingga mungkin hanya mengandung resistansi internal ohm + impedansi transfer biaya).


Resistansi internal ohm terkait dengan ukuran, struktur, dan perakitan baterai, dan nilai resistansinya tidak ada hubungannya dengan status pengisian dan pengosongan, dan hampir tidak terpengaruh oleh status SOC.

Resistansi internal polarisasi hanya terjadi selama proses pengisian dan pengosongan baterai, dan resistansi internal polarisasi dipengaruhi oleh keadaan SOC. Ketika SOC baterai mendekati 0% atau 100%, resistansi internalnya terhadap polarisasi besar, dan ketika SOC antara 20% dan 80%, resistansi internalnya terhadap polarisasi relatif kecil. Dan fenomena ini secara bertahap akan meningkat seiring dengan bertambahnya jumlah siklus baterai. Karena setelah beberapa siklus baterai, antarmuka antara zat aktif elektroda dan elektrolit baterai lithium-ion secara bertahap menurun, mengakibatkan peningkatan impedansi elektrokimia.

Metode pengujian resistansi internal DC:

Setelah proses pengosongan berakhir, tegangan baterai akan pulih kembali karena adanya polarisasi. Pengukuran impedansi DC adalah menghitung resistansi internal baterai dengan menggunakan selisih tegangan antara tegangan sebelum akhir pengosongan dan tegangan setelah akhir pengosongan. Secara khusus, baterai dikosongkan dengan arus konstan sebesar I, seperti yang ditunjukkan di bawah ini:




Catat dan gambarkan kurva tegangan terminal baterai dari waktu ke waktu, dan kumpulkan penurunan tegangan dan kenaikan tegangan baterai, seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini: Pada waktu t0, tahap awal pelepasan dimasukkan. Karena adanya hambatan dalam ohm, tegangan terminal baterai turun dari titik A ke titik B, kemudian memasuki tahap stabilisasi pelepasan hingga tegangan turun ke titik C (waktu t1). Pada saat ini, karena gangguan arus, penurunan tegangan resistansi internal ohm menghilang, dan tegangan dapat diamati naik ke titik D. Pada saat yang sama, karena adanya kapasitor terpolarisasi, tegangan kapasitor tidak dapat berubah, dan tegangan baterai secara bertahap pulih dan memasuki tahap pemulihan pelepasan, hingga kapasitor terpolarisasi di titik E habis, dan tegangan terminal baterai tidak berubah.


Resistansi internal DC sama dengan perubahan tegangan terminal baterai C-> Fase E dibagi dengan arus pelepasan I.

Metode pengujian resistansi polarisasi:

Lihat gambar di atas, pada tahap pemulihan pelepasan, tegangan di kedua ujung kapasitor polarisasi Cp tidak berubah tajam, dan sama dengan tegangan resistansi polarisasi Rp, nilainya adalah nilai tahap pemulihan tegangan baterai, dan arus yang mengalir melalui resistansi polarisasi Rp sebelum penghentian pelepasan adalah arus pelepasan I. Oleh karena itu, polarisasi hambatan Rp dapat dilewati oleh D-. Rumus perhitungan perubahan tegangan terminal fasa E adalah sebagai berikut: perubahan tegangan terminal dibagi arus luahan I.