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为什么体积越大电池的容量就越大而内阻就越小

来源:宝鄂实业    2019-02-28 15:23    点击量:

一般地说,电池的容量和极板面积及厚度的平方根成正比。 

用涂膏式极板在密度1.300g/㎝3电解液中试验,得到极板的容量计算经验公式: 

单片极板容量=0.145×极板宽度×极板高度×极板厚度的开平方

单格容量=单格正极板的片数×单片极板容量

容量越大面积越大,电流经过的电阻越小。

锂电池的内阻肯定是越小越好内阻越小对于电池来说电能浪费越少而且对于电池的产热以及倍率等都有帮助

电池的内阻与电池的容量和类型有关

一般而言容量越大的电池内阻越小

相同容量下的电池倍率型的内阻要小于容量型的

比如最普遍的18650电池内阻从十几到几十毫欧不等

另外相同容量和类型的电池也可以通过技术工艺把内阻变小主要看投入的成本是否可行。

电池在工作时,电流流过电池内部所受到的阻力,它包括欧姆内阻和极化内阻,而极化内阻又包括电化学极化内阻和浓差极化内阻。欧姆内阻是由电极材料、电解液、隔膜及各个部分的接触电阻所组成。极化内阻是由电化学反应时极化引起的电阻,包括电化学极极化和浓差极化电阻。

 

上图右边是一个锂离子电池的等效电路,我们可以把电池和内阻拆开考虑,分为一个完全没有内阻的电源串接上一个阻值很小的电阻。左边的图是一个放电曲线X轴表示放电量,Y轴表示电压,理想状态是黑色的曲线,红色的是考虑到内阻的的时候真是状态。所以电池内阻做的越小,循环寿命和倍率放电性能就会越好。

 

内阻如何测量

通常电池内阻的测量方法有流(AC)测试法流(DC)测试法(当然在电化学分析中经常用到的是电化学阻抗谱EIS,各位可在后台回复关键词EIS获取简单易懂的《EIS入门教程》

 

  • 交流内阻法是采用1KHz的正选波电流,来测试引起的压降,计算内阻。

 

  • 直流测试又分为DCR法,MCCF法,HPPC法。

DCR法:使用不同的充电和放电倍率的电流,持续10S,记录电压和电流,形成一条直线,斜率即为内阻。

MCCF法:采用持续时间为5S的脉冲充放电电流,记录电压降,计算内阻。

HPPC法:美国PNGV规定,采用连续的充放电脉冲,测试引起的压降,有两种(放电时间18秒,充电2S;充放电时间均为10S)

 

两种方法的对比

 

 

我们可以看出直流方法都是根据物理公式R=U/I得出的。让电池在短时间内通过一个很大的恒定直流电流,测量此时电池两端的电压,并按公式计算出当前的电池内阻。这种测量方法的精确度较高,控制得当的话,测量精度误差可以控制在 0.1%以内。简单总结起来有以下几点:

1.只能测量大容量电池或者蓄电池,小容量电池无法在 2~3 秒钟内负荷40A~80A的大电流。

2.当电池通过大电流时,电池内部的电极会发生极化现象,产生极化内阻。故测量时间必须很短,否则测出的内阻值误差很大。

3.大电流通过电池对电池内部的电极有一定损伤。

 

而交流测试法仅测试电池的欧姆内阻,主要评价的是电池芯的生产工艺好坏。我们一般用交流内阻的值来评价电芯的合格与否,通过电压的波形来评价正负极材料的涂布效果,极耳焊接效果等来改善工艺。总结起来有以下几点

1.交流法可以测量几乎所有的电池。

2.交流法的测量精度很可能会受到纹波电流的影响,这对测量仪器电路中的抗干扰能力是一个考验。

3.由于电流较小用此法测量,对电池本身不会有太大的损害。

4.交流压降测量法的测量精度不如直流放电内阻测量法。

 

不同的测试方法偏重的应用环境不同。应该根据不同的应用环境选用相应的测试方法。电池在不同的SOC,不同的放电电流,内阻值也不相同,所以一般说内阻,是指充满电时的内阻。特别是动力电池,内阻是要测试整个充放电过程中的变化,在70%~30%SOC区间最稳定。


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