什么是锂电池的内阻和容量？内阻和容量的测试方法是什么？
来源：宝鄂实业
2019-07-06 16:48
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锂电池容量就是指它的容纳的电量，单位通常是“安时”、”毫安时“。如：锂电池容量是500mAh，表示电池如果工作时电流是10mA，则可连续工作50小时。
锂电池内阻主要包括两个部分，欧姆内阻和极化内阻在温度恒定的条件下，欧姆电阻基本稳定不变，而极化电阻会随着影响极化水平的因素变动。欧姆电阻主要由电极材料、电解液、隔膜电阻及集流体、极耳的连接等各部分零件的接触电阻组成，与电池的尺寸、结构、连接方式等有关。锂电池的端电压，指锂电池被连接在回路中处于工作状态时，检测到的电池正负极之间的电压，其数值等于锂电池电势减去欧姆内阻占压后，剩余的电压值。
测试锂电池内阻的意义：
1、工厂中出厂检验的项目之一；
2、组装锂电池组时，需挑选内阻相近的电池单元组成一组；
3、因锂电池的容量Ah越大，内阻就越小，因此可以根据内阻大小粗略判断电池容量；
4、锂电池老化和失效后突出的表现为内阻增大，因此测试电池内阻就可以快速判断出电池的老化程度；
5、锂电池组维护过程中，需要经常测试各电池单元的内阻，以便把内阻增大的单元挑出来，换个好的。
锂电池内阻测试方法：
根据物理公式R=U/I，测试设备让锂电池在短时间内(一般为2～3秒)强制通过一个很大的恒定直流电流(目前一般使用40A～80A的大电流)，测量此时锂电池两端的电压，并按公式计算出当前的锂电池内阻。
1、测量电池的开路电压：U1
2、电池两端并联一固定阻值电阻：R，进行放电；
3、测量锂电池放电期间电池的两端电压：U2;
4、计算电池内阻：r=(U1-U2)/(U2/R)
例如，某电池开路电压为12V，并联一个10欧姆电阻后电压降为10V，则该电池的内阻为：r=(U1-U2)/(U2/R)=(12-10)/(10/10)=2欧姆。
通常情况下，锂电池的内阻r越大，表明电池带负载越差，大功率电池(如蓄电池)的内阻r通常都非常小。小功率电池(如9V叠层电池)的内阻通常都比较大。
交流压降内阻测量法：
因为锂电池实际上等效于一个有源电阻，因此我们给锂电池施加一个固定频率和固定电流(目前一般使用1kHz频率、50mA小电流)，然后对其电压进行采样，经过整流、滤波等一系列处理后通过运放电路计算出该锂电池的内阻值。交流压降内阻测量法的锂电池测量时间极短，一般在100毫秒左右。这种测量方法的精确度也不错，测量精度误差一般在1%～2%之间。
锂电池容量测试方法：
锂电池容量测试是以满电电压和设定的终止电压为参数的，因为锂电池的最低放电电压是2.75V，所以，小于3V的电压已经对锂电池测试没有意义；固定电流放电一般用多少C表示，锂电池一般用0.5C放电进行测试。
1、把电池充满电，单只锂电池充充满电后的电压是4.2V;
2、用万用表是锂电池恒流0.5C，相对于电池容量而言放电，终止电压设定为3v;
3、用恒流放电的时间乘以放电电流就是电池容量了；检验：如果恒流放电不能达到两个小时，那么标称电压就是不够的，锂电池就有假冒伪劣的可能性。(1)用恒流40A 限压4.2V 将电池充满；
(2)用100A电流放出10%DOD(放电深度Depth Of Discharge)的电量，此时电池SOC 为90%；
(3)静止1 小时；
(4)按下图脉冲功率试验图进行一次试验；
(5)重复(1)-(3)的试验，每次放电深度增加10%，直到放出90%DOD 进行最后的测试；
(6)将电池放出100%的DOD 。
电流时间曲线如上图所示。 t0 ~ t1 时刻，对电池以120A的电流放电；t1 ~ t2时
刻,电池断电静置；t2 ~ t3 时刻，对电池以100A 的电流充电。电池,内阻可以通过电池电压变化量与电流变化量的比值求出,具体计算公式如下：
式中Rd 为放电内阻， Rc 为充电内阻， Id为放电电流, Ic 为充电电流。脉冲放电和充电的时间不能过长，避免极化内阻产生明显影响。
3 一些锂电池内阻测试方法
通过上面的描述可看到，标准给出的直流内阻测试法，需要给电池一个脉冲大电流，这种测试方法的准确程度，不但与使用的充放电设备以及传感器的检测器具的精度有关，电池内阻本身大小，也会对误差产生影响。于是研究人员根据自身产品，设备条件研究出一系列方法，对锂电池内阻进行检测，下面列举其中几个比较典型的测试方式。
方法1，双电阻法测量电池内阻
如图所示，电池串联一个电阻形成回路，测量负载电阻的分压，进而推算电池内阻。这是一个非常简易的方法，从接触电路开始，我们几乎就知道存在这么一个方法。使用这个方法的一个要点是，当外接电阻值与电池内阻越接近，测量结果的误差将越小。电阻计算公式：E/(r+ R)=U/R，所以 r=(E/U- 1)R
用单片机实现上述电阻测量原理，
单片机主导的电池内阻测量过程如下：单片机复位后，其控制端输出高电平，将模拟开关的控制端IN 置1， 然后连续对电压表进行检测。当检测到电压表有输入电压时， 单片机将模拟开关的IN 控制端置0，则D 端与S2端之间呈断开状态，此时电压表测量所得的电压值为电源的电动势E。单片机通过数据总线将数字电压表测量所得的电压数据存入单片机存储器中。
然后单片机再将模拟开关的IN 端置1， 则D 端与S2 端之间呈导通状态。此时电压表测量所得的电压值为模拟开关、电阻rˊ和R 三者承受的总电压Uˊ，单片机将该电压数据读入到单片机存储器中。利用串联电路分压公式U=100 Uˊ/199.5，单片机计算出U。再利用公式“r=(E/U- 1)R”，单片机计算出电池内阻r(公式中的r1=rˊ+0.5 =99.5Ω)。单片机通过接口电路将计算结果送入电压表显示电路，显示出电池内阻r 的值。
