[發明專利]一種電池內阻的測量方法

在審

• 申請號: 201711058232.2
• 申請日: 2017-11-01
• 公開（公告）號: CN109752663A
• 公開（公告）日: 2019-05-14
• 發明（設計）人: 方偉峰;董學忠;李綺茹;高坡;文娟·劉·麥蒂斯
• 申請（專利權）人: 微宏動力系統（湖州）有限公司
• 主分類號: G01R31/389
• 分類號: G01R31/389;G01R31/385
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種電池內阻的測量方法，對被測電池以預設的電流進行充電或放電操作后，記錄充電或放電截止時到電壓穩定時的電壓值，計算得出電池的三種極化(即歐姆/電阻極化、電化學極化和濃差極化)各自對應的內阻。本發明利用了上述三種極化在充電或放電結束后恢復到新平衡態的特征時間量級的差別，通過清晰明確的界定方法來將這三個極化的值提取并區分開來并用于各自對應內阻的計算。經過與其他相關實驗對比以及多個實施例驗證表明本發明提出的方法具有較高的可信度和很強的實用性。

技術領域

本發明涉及一種電池內阻的測量方法。

背景技術

電池的內阻對電池容量的釋放和大功率充放電性能以及內部產熱都有很大的影響。因此在設計電池時，內阻是需要重點檢測的一個參數。而影響內阻大小的因素很多，比如極片、電解液、集流體本身的導電性能，電極活性物和電解液之間電化學性能，以及電荷在固相和液相中的傳輸性能等。如果能找到把這些不同原因造成的內阻區分開的方法，將對電芯和模組設計的優化、失效機理的分析等起到重要的作用。

目前對電池內阻測量最常用的方法主要有兩種：一種是直流法，一種是交流法。

直流法測內阻通常的做法是：在電池某個荷電狀態(SOC,State of Charge)下進行一定時間(可以是5s，10s，20s等)的恒流放電，記錄放電前的電壓(這時候是開路電壓)和放電終止電壓(通常是指放電電壓的最低點)，并將這兩個電壓的差值(一般是前者減去后者)除以恒流放電的電流，其值被看作電池的直流內阻。比如專利申請CN 103529301A。第二種測量方法是利用放電(或充電)之后電壓的回升(或回落)來測內阻的。這些方法主要是通過測量電池在停止放電(或充電)后電壓回升(或回落)時測得的第一個點的電壓值與放電(或充電)結束時的電壓值之間的差再除以放電(或充電)結束前的電流來計算電池的歐姆內阻。這些方法存在的問題是對放電(或充電)結束后電壓回升(或回落)的第一個點依賴于測量儀器的分辨率而并沒有一個清晰明確的判定標準，所以得到的結果比較隨意，并且不能反映實際物理意義。實際上由于歐姆極化(或稱電阻極化)的特征時間(也稱時間常數)非常短，即一般在10微秒左右的數量級，上述所提到的第二種直流測量方法所描述的將根據測量儀器分辨率得到的電壓回升(或回落)的第一個點看作為歐姆極化消失的點具有極大的隨意性和不準確性。而如果即使相差0.1秒，相對于歐姆極化的特征時間來說誤差也是巨大的。此外由于電極表面存在雙電層。在放電(或充電)電流停止的最初階段，電壓并不是立刻回升(或回落)的，而是有個緩慢的變化過程(需要對雙電層進行充或放電)。基于上述原因，僅通過選擇電壓回升(或回落)的第一點來判斷歐姆極化的消失是不可行的，得到的結果也是不準確的。

通常來說，根據充放電時極化產生的不同原因，可以簡單的分為三類：歐姆極化、電化學極化和濃差極化。上面描述的直流法測內阻的另一個缺陷在于它無法將這些不同原因造成的極化區分開來。

交流法測內阻的通常做法有兩種。一種是使用交流內阻測量儀直接測量，一般頻率選擇在1KHz左右。但是這種方法只能測量到歐姆內阻，而對于電荷轉移內阻(由電化學極化引起)和擴散內阻(由濃差極化引起)無法測得。另一種方法是使用交流阻抗譜也叫電化學阻抗譜(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)。用EIS可以測得電池在接近平衡狀態下的歐姆內阻和電荷轉移內阻，但是無法測得擴散內阻。因為在用EIS法測交流阻抗譜時要求電壓擾動幅度非常小(一般在5mV左右)，所以用這種方法將無法測得電池在實際使用中(實際電流遠遠大于EIS測量所允許的范圍)的上述兩個內阻值。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種電池內阻的測量方法，包括：

A.提供電池，控制電池溫度達到測試溫度；

B.采用預設電流I對電池進行恒流放電或充電一段預設的時間后截止，記錄從放電或充電截止時刻到電壓平穩時的電池電壓；