CN105445558A - 检测电池直流内阻的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种检测电池直流内阻的方法,该方法首先使锂电池的SOC处于50%的状态,再分别以0.5C/1C/1.5C/2C/2.5C/3C/3.5C/4C对锂电池进行短时充放电,然后选取不同倍率时的放电数据,以放电电流为横坐标,不同电流放电结束时的电压为纵坐标,画出散点图,用最小二乘法拟合为一条直线,该直线的斜率即为锂电池的直流内阻值。本发明测试方法简单,用时短,结合8个不同倍率的放电数据,检测出的数值准确,可排除因偶然因素导致的异常高值或低值,能够准确反应出锂电池内部的阻抗情况。

Description

检测电池直流内阻的方法
技术领域
本发明涉及一种检测电池直流内阻的方法。
背景技术
在锂离子电池的各项性能中,内阻是评价电池性能的重要指标之一。锂电池的内阻测试包括交流内阻与直流内阻。
交流内阻是用1KHz的正弦交流信号加载到电池上,通过测量其交流压降而获得其内阻。其测试方法简单,用时短,用内阻测试仪即可完成,所以一般用交流内阻来评价电池的性能。但是交流内阻并不能准确反应电池阻抗的情况,电池中除了正负极材料、电解液、隔膜、电池壳体等材料的接触电阻外,还包括正负极材料反应、锂离子穿过电解液而产生的电化学极化内阻与浓差极化内阻,这些在直流放电过程中总的阻抗,称为直流内阻。直流内阻才能够反应出电池内阻抗的真实情况。
直流内阻的测试具有非常重要的意义:直流内阻的大小与电池的倍率充放电性能息息相关,直接影响到倍率充放电时平台的高低;直流内阻的大小决定电池低温放电时放电平台的高低;另外,电池注液量不足,极耳断带,极耳与导带虚焊,导带与极柱虚焊等,都可以通过直流内阻值反应出来。
发明内容
本发明针对直流内阻值的测试在电池性能评价中的重要地位,公开了一种检测电池直流内阻的方法。
本发明的技术方案为:
一种检测电池直流内阻的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将电池以1/3C恒流恒压充满电,恒压充电的截止电流为初始充电电流的10%,搁置30min,以1/3C放电1.5h,搁置30min;
(2)电池以0.5C恒流充电一定时间T;
(3)搁置10s;
(4)以0.5C恒流放电一定时间T,并记录放电电流I1,放电结束时电池电压U1
(5)搁置10s;
(6)电池分别以1C/1.5C/2C/2.5C/3C/3.5C/4C充放电电流执行上述步骤(2)~(5),并分别记录下放电电流I2~I2,放电结束时电池电压U2~U2
(7)搁置1min;
(8)按上述步骤(2)~(6)再测试一遍。
所述直流内阻的计算方法为:
以电流值I1~I2为横坐标,相应的电压值U1~U2为纵坐标,画出8个点的散点曲线图,拟合为一条直线,可以得到该直线的斜率,两次测试的斜率的平均值即为该锂电池的直流内阻值。
所述充放电一定时间T在同一次检测中必须相同,T的取值范围为5s~10s。
所述散点曲线拟合为直线的方法为最小二乘法。
本发明具有以下有益效果:
(1)锂电池的直流内阻值不是一个定值,它随着电池电量SOC的变化而变化,我们通过试验得出结论:当锂电池SOC在30%~80%之间时,其直流内阻值变化比较平稳。所以,本发明选择测试锂电池SOC为50%时的直流内阻值,该值对锂电池的直流内阻性能有很大的代表性;
(2)传统的直流内阻测试方法只是取2个不同的电流值对锂电池进行恒流放电,然后根据压差与电流差计算出该电池内阻值,该方法存在一定偶然性,得出的内阻值并不一定很准确。本发明对锂电池进行8个不同倍率的充放电,充放电电流值与充放电时间都通过试验选择出最佳,然后利用这16个点画出散点曲线图,拟合为直线,取直线的斜率,该方法得到的值可以排除某些由于偶然因素测得的高值或者低值,更能够准确反应出锂电池的真实内阻值;
(3)本发明方法简单,用时短,且适用于各种类型不同容量的锂电池,适用范围广。
附图说明
图1为本发明实施例1第1次测试的电流与电压关系曲线图;
图2为本发明实施例1第2次测试的电流与电压关系曲线图;
图3为本发明实施例2第1次测试的电流与电压关系曲线图;
图4为本发明实施例2第2次测试的电流与电压关系曲线图。
具体实施方式
下面通过具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
本实施例选择40Ah方形铝壳磷酸铁锂叠片电池,测试步骤如下:
(1)将电池以13.3A恒流充电至3.6V,再3.6V恒压充电至电流降至1.3A,搁置30min,以13.3A放电1.5h,搁置30min;
(2)电池以20A恒流充电10s;
(3)搁置10s;
(4)以20A恒流放电10s,并记录放电电流I1,放电结束时电池电压U1
(5)搁置10s;
(6)电池分别以40A/60A/80A/100A/120A/140A/160A充放电电流执行上述步骤(2)~(5),并分别记录下放电电流I2~I2,放电结束时电池电压U2~U8
(7)搁置1min;
(8)按上述步骤(2)~(6)再测试一遍。
测试完成后,2次测试的电流及放电结束时电压值如下表1所示:
表1实施例1电流及电压值
将2组数据分别画成散点图,如图1和图2所示,用最小二乘法拟合为两条直线,两条直线的斜率分别为0.000893和0.000899,所以2次直流内阻的测试值分别为0.89mΩ和0.90mΩ。
实施例2
本实施例选择10Ah方形铝壳三元材料卷绕电池,测试步骤如下:
(1)将电池以3.3A恒流充电至4.2V,再4.2V恒压充电至电流降至0.33A,搁置30min,以3.3A放电1.5h,搁置30min;
(2)电池以5A恒流充电5s;
(3)搁置10s;
(4)以5A放电5s,并记录放电电流I1,放电结束时电池电压U1
(5)搁置10s;
(6)电池分别以10A/15A/20A/25A/30A/35A/40A充放电电流执行上述步骤(2)~(5),并分别记录下放电电流I2~I2,放电结束时电池电压U2~U2
(7)搁置1min;
(8)按上述步骤(2)~(6)再测试一遍。
测试完成后,2次测试的电流及放电结束时电压值如下表2所示:
表2实施例2电流及电压值
将2组数据分别画成散点图,如图3和图4所示,用最小二乘法拟合为两条直线,两条直线的斜率分别为0.00530和0.00524,所以2次直流内阻的测试值分别为5.30mΩ和5.24mΩ。
综上所述,本发明直流内阻检测方法用时短,检测数值准确,可排除因偶然因素导致的偏高或偏低的不正常值,检测出的直流内阻值可以准确反应出电池的阻抗情况。
尽管发明的实施方案已公开如上,但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用,它完全可以被适用于各种适合本发明的领域,对于熟悉本领域的人员而言,可容易地实现另外的修改,因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下,本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的配比示例。

Claims (4)

1.一种检测电池直流内阻的方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将电池以1/3C恒流恒压充满电,恒压充电的截止电流为初始充电电流的10%,搁置30min,以1/3C放电1.5h,搁置30min;
(2)电池以0.5C恒流充电一定时间T;
(3)搁置10s;
(4)以0.5C恒流放电一定时间T,并记录放电电流I1,放电结束时电池电压U1
(5)搁置10s;
(6)电池分别以1C/1.5C/2C/2.5C/3C/3.5C/4C充放电电流执行上述步骤(2)~(5),并分别记录下放电电流I2~I8,放电结束时电池电压U2~U8
(7)搁置1min;
(8)按上述步骤(2)~(6)再测试一遍。
2.如权利要求1所述检测电池直流内阻的方法,其特征在于,所述直流内阻的计算方法为:
以电流值I1~I8为横坐标,相应的电压值U1~U8为纵坐标,画出8个点的散点曲线图,拟合为一条直线,可以得到该直线的斜率,两次测试的斜率的平均值即为该锂电池的直流内阻值。
3.如权利要求1所述检测电池直流内阻的方法,其特征在于,所述充放电一定时间T在同一次检测中必须相同,T的取值范围为5s~10s。
4.如权利要求2所述检测电池直流内阻的方法,其特征在于,所述散点曲线拟合为直线的方法为最小二乘法。
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