ประการแรก คำจำกัดความและบทบาทของความต้านทานภายใน

(1) คำจำกัดความของ

ความต้านทานภายในหมายถึงความต้านทานที่กระแสไฟฟ้าไหลผ่านด้านในของแบตเตอรี่ลิเธียมในระหว่างการคายประจุหรือการชาร์จ โดยจะพิจารณาจากค่าการนำไฟฟ้าของวัสดุภายในแบตเตอรี่ อัตราการขนส่งไอออนของอิเล็กโทรไลต์ ความต้านทานการสัมผัสระหว่างอิเล็กโทรดกับอิเล็กโทรไลต์ และปัจจัยอื่นๆ อีกมากมาย ขนาดของความต้านทานภายในส่งผลโดยตรงต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียม รวมถึงกำลังขับ อายุการใช้งานของวงจร ลักษณะอุณหภูมิ และอื่นๆ

(2) บทบาทของความต้านทานภายในแบตเตอรี่ลิเธียม

1. ความต้านทานภายในเป็นหนึ่งในปัจจัยจำกัดสำหรับกำลังขับของแบตเตอรี่ลิเธียม เมื่อความต้านทานภายในของแบตเตอรี่สูง กระแสไฟฟ้าที่ไหลผ่านแบตเตอรี่จะทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมมาก ส่งผลให้กำลังไฟฟ้าเอาท์พุตของแบตเตอรี่ลดลง

2. ความต้านทานภายในจะทำให้แบตเตอรี่คายประจุเอง เนื่องจากมีความต้านทานอยู่ภายในแบตเตอรี่ แบตเตอรี่จึงมีกระแสไฟที่แน่นอนเมื่อไม่ทำงาน ส่งผลให้แบตเตอรี่คายประจุเอง

3. ความต้านทานภายในส่งผลต่อลักษณะอุณหภูมิของแบตเตอรี่ แบตเตอรี่ที่มีความต้านทานภายในสูงจะทำให้เกิดความร้อนมากขึ้นในระหว่างการคายประจุหรือการชาร์จ ซึ่งจะทำให้อุณหภูมิของแบตเตอรี่สูงขึ้น ซึ่งส่งผลต่อประสิทธิภาพของแบตเตอรี่มากยิ่งขึ้น

ประการที่สอง ประเมินคุณลักษณะของแบตเตอรี่ด้วยความต้านทานภายใน DC

ในการใช้งานจริง ความต้านทานภายใน DC มักใช้เพื่อประเมินความสมบูรณ์ของแบตเตอรี่ลิเธียม เพื่อทำนายอายุการใช้งาน และเพื่อประเมิน SOC (สถานะการชาร์จ) และ SOP (สถานะพลังงาน) ของ แบตเตอรี่. โดยการวัดความต้านทานภายใน DC ของแบตเตอรี่ สามารถรับข้อมูลเกี่ยวกับสถานะของแบตเตอรี่ได้ ซึ่งเป็นพื้นฐานสำหรับการจัดการและการควบคุมแบตเตอรี่ และปรับปรุงประสิทธิภาพและอายุการใช้งานของแบตเตอรี่เพิ่มเติม ดังนี้ 1. การประเมินสุขภาพ:

สุขภาพ

ของ แบตเตอรี่ลิเธียมหมายถึงระดับการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ระหว่างการใช้งาน โดยปกติจะประเมินโดยอัตราการสลายตัวของความจุและอัตราการเพิ่มขึ้นของความต้านทานภายใน การเปลี่ยนแปลงความต้านทานภายใน DC สามารถสะท้อนถึงการเปลี่ยนแปลงทางกายภาพและเคมีภายในแบตเตอรี่ ดังนั้นจึงสามารถใช้เพื่อประเมินความสมบูรณ์ของแบตเตอรี่ได้ เมื่อสุขภาพของแบตเตอรี่ลดลง ความต้านทานภายในมีแนวโน้มที่จะเพิ่มขึ้น

2. การทำนายชีวิต:

ความต้านทานภายในแบตเตอรี่ที่เพิ่มขึ้นถือเป็นสัญญาณสำคัญของการเสื่อมสภาพของแบตเตอรี่ ด้วยการตรวจสอบความต้านทานภายใน DC ของแบตเตอรี่ ทำให้สามารถคาดการณ์อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ได้ เมื่อความต้านทานภายใน DC เพิ่มขึ้นในระดับหนึ่ง แสดงว่าอายุการใช้งานแบตเตอรี่ใกล้หรือเกินอายุการออกแบบ และจำเป็นต้องเปลี่ยนหรือซ่อมแซม

3. การประมาณค่า SOC ของระบบ:

SOC ของแบตเตอรี่หมายถึงสถานะปัจจุบันของการชาร์จแบตเตอรี่ ซึ่งก็คืออัตราส่วนของพลังงานที่เหลืออยู่ในแบตเตอรี่ต่อพลังงานทั้งหมด มีความสัมพันธ์บางอย่างระหว่างความต้านทานภายใน DC และ SOC ของแบตเตอรี่ SOC ของแบตเตอรี่สามารถประมาณได้โดยการวัดความต้านทานภายใน DC ของแบตเตอรี่ ตามแบบจำลองความสัมพันธ์สถานะความต้านทานภายใน-ประจุที่มีอยู่ SOC ของแบตเตอรี่สามารถคำนวณได้โดยการวัดความต้านทานภายใน DC ของแบตเตอรี่

4. การประมาณค่า SOP ของระบบ:

SOP ของแบตเตอรี่หมายถึงสถานะพลังงานปัจจุบันของแบตเตอรี่ ซึ่งก็คือพลังงานสูงสุดที่แบตเตอรี่สามารถให้ได้ นอกจากนี้ยังมีความสัมพันธ์ระหว่างความต้านทานภายใน DC และ SOP ของแบตเตอรี่ SOP ของแบตเตอรี่สามารถประมาณได้โดยการวัดความต้านทานภายใน DC ของแบตเตอรี่ ตามแบบจำลองความสัมพันธ์สถานะความต้านทานภายในและพลังงานที่มีอยู่ SOP ของแบตเตอรี่สามารถคำนวณได้โดยการวัดความต้านทานภายใน DC ของแบตเตอรี่

ความต้านทานภายใน Dc มีบทบาทสำคัญในการประเมินสุขภาพ การทำนายอายุ และการประมาณค่า SOC และ SOP ของแบตเตอรี่ลิเธียม

สามวิธีการวัดความต้านทานภายใน

วิธีการวัดความต้านทานภายในส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นการวัดแบบคงที่และการวัดแบบไดนามิก

1. วิธีการวัดแบบคงที่

วิธีการวัดแบบคงที่คือการคำนวณความต้านทานภายในของแบตเตอรี่โดยการวัดความแตกต่างระหว่างแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดและกระแสไฟฟ้าลัดวงจร ขั้นตอนเฉพาะมีดังนี้:

(1) วางแบตเตอรี่ไว้สักระยะหนึ่งเพื่อให้ปฏิกิริยาเคมีไฟฟ้าภายในแบตเตอรี่มีแนวโน้มสมดุล

(2) วัดแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดของแบตเตอรี่

(3) เชื่อมต่อโหลดระหว่างขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่เพื่อวัดกระแสไฟฟ้าลัดวงจร

(4) ตามกฎของโอห์ม ให้คำนวณความต้านทานภายในของแบตเตอรี่

2. วิธีการวัดแบบไดนามิก วิธีการวัดแบบไดนามิกคือการวัดความต้านทานภายในของแบตเตอรี่โดยใช้สัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับ ขั้นตอนเฉพาะมีดังนี้:

(1) ส่งสัญญาณไฟฟ้ากระแสสลับระหว่างขั้วบวกและขั้วลบของแบตเตอรี่

(2) วัดสัญญาณกระแสและแรงดันของแบตเตอรี่

(3) คำนวณความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ตามความแตกต่างของเฟสและอัตราส่วนแอมพลิจูดของสัญญาณกระแสและแรงดันไฟฟ้า

สี่ปัจจัยที่ส่งผลต่อความต้านทานภายใน

ขนาดของความต้านทานภายในได้รับผลกระทบจากปัจจัยหลายประการ ซึ่งส่วนใหญ่รวมถึงประเด็นต่อไปนี้:

1. ค่าการนำไฟฟ้าของวัสดุแบตเตอรี่ ค่าการนำไฟฟ้าของวัสดุแบตเตอรี่จะกำหนดอัตราที่กระแสจะถูกส่งผ่านภายในแบตเตอรี่ . ยิ่งค่าการนำไฟฟ้าของวัสดุภายในแบตเตอรี่สูง ความต้านทานภายในก็จะยิ่งต่ำลง

2. อัตราการขนส่งไอออนของอิเล็กโทรไลต์ อัตราการขนส่งไอออนของอิเล็กโทรไลต์ส่งผลโดยตรงต่อความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ ยิ่งอัตราการขนส่งไอออนในอิเล็กโทรไลต์เร็วเท่าไร ความต้านทานภายในก็จะยิ่งต่ำลงเท่านั้น

3. ความต้านทานการสัมผัสระหว่างอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์ ความต้านทานการสัมผัสระหว่างอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์ยังเป็นปัจจัยสำคัญที่ส่งผลต่อความต้านทานภายใน ยิ่งความต้านทานหน้าสัมผัสน้อย ความต้านทานภายในก็จะยิ่งต่ำลง

4. การออกแบบโครงสร้างของแบตเตอรี่ การออกแบบโครงสร้างของแบตเตอรี่จะมีผลกระทบต่อความต้านทานภายในด้วย ตัวอย่างเช่น ยิ่งพื้นที่อิเล็กโทรดของแบตเตอรี่มีขนาดใหญ่ ความต้านทานภายในก็จะยิ่งต่ำลง

5. อุณหภูมิ อุณหภูมิยังส่งผลอย่างมากต่อความต้านทานภายใน โดยทั่วไป ยิ่งอุณหภูมิสูงเท่าใด ความต้านทานภายในก็จะยิ่งต่ำลง

ห้า วิธีการลดความต้านทานภายใน

เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียม จำเป็นต้องมีมาตรการบางอย่างเพื่อลดความต้านทานภายใน ต่อไปนี้เป็นวิธีการทั่วไปบางประการ:

1. ปรับวัสดุแบตเตอรี่ให้เหมาะสม โดยการเปลี่ยนองค์ประกอบและโครงสร้างของวัสดุแบตเตอรี่ ปรับปรุงค่าการนำไฟฟ้าของวัสดุแบตเตอรี่ ซึ่งจะช่วยลดความต้านทานภายใน

2. ปรับอิเล็กโทรไลต์ให้เหมาะสมเพื่อเปลี่ยนองค์ประกอบและความเข้มข้นของอิเล็กโทรไลต์ ปรับปรุงอัตราการส่งผ่านของไอออนในอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งจะช่วยลดความต้านทานภายใน

3. ปรับปรุงการสัมผัสระหว่างอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์โดยการเปลี่ยนโหมดการสัมผัสระหว่างอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์ ลดความต้านทานการสัมผัสระหว่างอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์ ซึ่งจะช่วยลดความต้านทานภายใน

4. เพิ่มประสิทธิภาพการออกแบบโครงสร้างแบตเตอรี่ โดยการเปลี่ยนการออกแบบโครงสร้างของแบตเตอรี่เพิ่มพื้นที่ของอิเล็กโทรดจึงช่วยลดความต้านทานภายใน

5. ควบคุมอุณหภูมิ ควบคุมอุณหภูมิการทำงานของแบตเตอรี่อย่างเหมาะสมเพื่อหลีกเลี่ยงอุณหภูมิที่สูงเกินไปและลดความต้านทานภายใน

หก. บทสรุป

ความต้านทานภายในเป็นดัชนีที่สำคัญในการประเมินประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียม ซึ่งส่งผลโดยตรงต่อกำลังขับ อายุการใช้งานของแบตเตอรี่ และลักษณะอุณหภูมิของแบตเตอรี่ ด้วยวิธีการวัดที่เหมาะสมและมาตรการเพิ่มประสิทธิภาพ ความต้านทานภายในของแบตเตอรี่จะลดลง และปรับปรุงประสิทธิภาพของแบตเตอรี่ลิเธียมได้ ด้วยความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องของวิทยาศาสตร์และเทคโนโลยี เชื่อว่าความต้านทานภายในของแบตเตอรี่ลิเธียมจะลดลงอีก ซึ่งให้การสนับสนุนการพัฒนาการใช้งานแบตเตอรี่ลิเธียมได้ดีขึ้น