锂电池的内阻知识你了解多少呢？

极化与内阻

1.电阻（resistance）

The measure of an electrical circuit element's inability to carry eletrical current.The measurement of the resistance


is the ohm

电阻表示一个电路元件对电流传递的阻碍程度的大小。单位是欧姆。

那么极化是怎么来的呢？

电池放电时所有这些能量都不能完全转化为电能，电化学反应总是伴随着能量的损失，这些能量损失包括：1）活化极化



--它引起电极表面的电化学反应 2）浓差极化--它是由于电极表面和体相中反应物和产物浓度的不同而产生的，是物质传


递的结果。极化的存在消耗了部分能量，并以热的形式放出。

2.极化（ polarization）

电池在充放电过程中是存在极化的，通常可将锂离子电池极化分为欧姆极化、电化学极化和浓差极化三类。几类极化各


自的响应速度也不一样。影响极化程度的因素很多，但一般情况下充放电电流密度越大，极化也就越大。

以下分类解释一下：

(1)欧姆极化

顾名思义，有锂离子电池的欧姆内阻引起的极化，叫欧姆极化，也成电阻极化。电池的欧姆内阻(R)由电极材


料、电解液、隔膜电阻及各部分零件的接触电阻组成（有些解释还把膜电阻也算上），通过一定的电流时，其极化电势可以计算，E=IR(欧)。

欧姆极化是瞬时发生的。

(2)电化学极化

指由于正、负极上电化学反应速度小于电子运动速度而造成的极化。电化学极化一般认为是微秒级的

(3)浓差极化

指由于参与反应的锂离子在固相中的扩散速度小于电化学反应速度而造成的极化。

浓差极化一般认为是秒级的。

鋰電池內阻的組成

廣義而言，和歐姆電阻（IR）一樣，活化極化和濃差極化都可以理解成電池內阻的組成因素，或者說成是活化阻抗和濃差阻抗。活化極化和濃差極化的大小需要建立複雜的數學模型加以計算。

內部阻抗由以下幾部分組成

☆ 離子電阻

①隔膜內部的電解液

影響因素：電解液電導率，隔膜面積、厚度、孔隙率、曲折系數（Gurley）

②正極內部的電解液

影響因素：電解液電導率，正極厚度、厚度、孔隙率、曲折系數

③負極內部的電解液

影響因素：電解液電導率，正極厚度、厚度、孔隙率、曲折系數

☆ 電子電阻

①兩個電極的活性物質

影響因素：電極電導率、厚度、面積

②集流體（銅箔和鋁箔）

影響因素：集流體厚度、寬度、長度，極耳數量、位置

③引線（極耳、極柱、內部導電連接元件）

影響因素：外形尺寸、電導率

☆ 活性物質與集流體的接觸電阻

正極物質與鋁箔、負極物質與銅箔

電池的電化學抗阻

把電極做一個等效電路圖，主要有歐姆阻抗Rb，雙電層電容Cd、電化學反應阻抗Rct以及擴散電阻Rw組成。一般來講，在鋰離子的嵌入和脫出循環過程中，Rb值變化一般不大，而Cd和Rct的變化卻較為明顯。

電池阻抗主要體現為電化學反應阻抗，而歐姆阻抗相對較小。由下圖可知。隨著溫度的下降，電池阻抗逐漸上升，且下降至0°C以後，阻抗速度增大，陰極阻抗呈類似的趨勢，從數值上來看，電池的阻抗主要來源於陰極阻抗的貢獻。

其實在電池的整個循環過程中，陰極的阻抗佔據整個電池阻抗的主要部分，只比整體電池的阻抗略小一些，隨著充放電循環的進行，陰極阻抗增大，電池的阻抗也隨之增加。所以在電極製作的過程中需要特別注意陰極電阻的測試，極片電阻率特別重要。

交流內阻與直流內阻

用交流法測出的是電池的阻抗，其實在企業里都往往要求測試電池的直流內阻（DCR），IEC標準也對電池直流阻抗的測試做出了規定。

IEC測試方法

電池滿充電後，以0.2C放電10s，測試電壓為U1，電流I1.然後以1C放電1s，此時電壓為U2,電流I2.那麼電流直流內阻為：

那麼直流內阻和交流到底有多少差別呢？

如下為測試數據，從數據上看，電池的交流內阻和直流內阻相關，基本符合線性關係。

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。