La résistance est une grandeur physique qui caractérise le degré d'obstruction des éléments du circuit à la transmission du courant. La résistance interne (résistance interne) des batteries au lithium est l'un des indicateurs importants pour évaluer les performances des batteries. Dans les applications pratiques, la résistance interne des batteries au lithium joue trois rôles importants :

1. Elle peut être utilisée pour évaluer l'état de santé de la batterie et prédire sa durée de vie.

2. Il peut être utilisé pour estimer le SOC de la batterie.

3. L'état de connexion du circuit dans le module de batterie peut également être identifié en mesurant la résistance interne, et un jugement rapide peut être effectué lorsque la connexion est lâche.

Lorsque le courant traverse l'électrode, le phénomène selon lequel l'électrode s'écarte du potentiel d'équilibre de l'électrode est appelé polarisation de la batterie, et la polarisation génère le surpotentiel. Comprendre la polarisation est important pour comprendre la résistance interne de la batterie, et ce sont les relations correspondantes. Dans les batteries au lithium, la polarisation peut être divisée en trois catégories selon la cause de la polarisation :

1. Polarisation ohmique : la batterie est composée de matériaux d'électrode, d'électrolyte, de diaphragme et de diverses pièces, la polarisation ohmique est provoquée par la résistance de la batterie connectée à Chaque partie, la valeur de chute de tension suit la loi Ohmique, le courant est réduit, la polarisation est immédiatement réduite, les arrêts de courant disparaissent immédiatement.

2. Polarisation électrochimique : Après la mise sous tension de la batterie, la surface de l'électrode produit une réaction électrochimique, à ce moment, le taux de transfert de charge d'une étape du processus de réaction électrochimique n'atteint pas l'impédance du taux de décharge externe, la batterie doit allouer une certaine tension pour répondre à l’énergie d’activation de son taux de transfert. À mesure que le courant diminue, la polarisation diminue considérablement en microsecondes. En conséquence, la polarisation électrochimique produit une résistance interne électrochimique, également appelée impédance de transfert de charge.

3. Polarisation de concentration : en raison de la consommation de réactifs provoquée par la surface de l'électrode, elle ne peut pas être complétée dans le temps, ce qui entraîne une différence de concentration d'ions sur la surface de réaction, qui est le résultat du transfert de matière, c'est-à-dire de la polarisation de concentration. Cette polarisation diminue avec le courant, diminuant ou disparaissant sur l'échelle macroseconde (quelques secondes à dizaines de secondes). En conséquence, la polarisation de concentration produit une résistance interne de concentration, également connue sous le nom d'impédance de migration des ions lithium.

Sur l'échelle de temps, la polarisation ohmique est terminée instantanément, la polarisation électrochimique est terminée au niveau de la microseconde et la polarisation de concentration est terminée au deuxième niveau.

Plusieurs concepts liés :

1. Résistance interne ohmique : La polarisation ohmique produit une résistance interne ohmique.

2. Résistance interne de polarisation : la résistance causée par la polarisation pendant la réaction électrochimique, y compris la résistance causée par la polarisation électrochimique et la polarisation par concentration, et le condensateur de polarisation en parallèle pour former une boucle de résistance, utilisée pour simuler les caractéristiques dynamiques de la génération de polarisation de la batterie. et le processus d'élimination.

Les batteries peuvent être approchées par le modèle de circuit équivalent de Thevenin, également connu sous le nom de modèle du premier ordre, et leurs relations de connexion peuvent être illustrées dans la figure ci-dessous. Où OCV est la tension en circuit ouvert de la batterie, Ro est appelée la résistance interne en ohm, Rp est la résistance interne de polarisation équivalente, Cp est la capacité de polarisation équivalente.


Généralement, les résultats des tests couramment utilisés par les entreprises sont divisés en deux catégories : 1. Résistance interne de communication ; 2 Résistance interne DC

Résistance interne AC : La résistance interne AC consiste à injecter un signal de courant sinusoïdal I=Imaxsin(2πft) dans les électrodes positives et négatives de la batterie, et en même temps, en détectant la chute de tension U=Umaxsin(2πft +ψ) aux deux extrémités de la batterie, l'impédance CA de la batterie peut être dérivée ; Généralement, le signal de courant alternatif sinusoïdal de 1 kHz est entré aux bornes positives et négatives de la batterie, et la valeur parallèle du Rp et du Cp de la batterie à cette fréquence est généralement faible (remarque : parce que le condensateur est approximativement court-circuité sous le signal haute fréquence), qui peut être ignoré. Par conséquent, la résistance détectée par le signal de courant alternatif est relativement proche de la valeur de la résistance interne ohmique Ro, et la résistance interne AC peut généralement être considérée comme la résistance interne ohmique de la batterie ; Dans la chaîne de production de batteries, le compteur de résistance interne est souvent utilisé pour mesurer la résistance interne de la batterie et la résistance CA est mesurée, ce qui est principalement utilisé pour évaluer le processus de production du noyau de la batterie. Grâce à la forme d'onde de tension, l'effet de revêtement des matériaux d'électrodes positives et négatives peut être évalué et l'effet de soudage des électrodes peut être amélioré.

Résistance interne CC : la résistance interne CC consiste à appliquer un signal CC à la batterie pour tester la résistance interne de la batterie, généralement un courant d'impulsion à courant constant. La résistance interne DC peut généralement être considérée comme la résistance interne en ohm + l'impédance de transfert de charge + l'impédance de migration des ions lithium de la batterie (la différence dans les méthodes de test entraînera l'absence de polarisation de concentration, elle ne peut donc contenir que la résistance interne en ohm + impédance de transfert de charge).


La résistance interne en ohms est liée à la taille, à la structure et à l'assemblage de la batterie, et sa valeur de résistance n'a rien à voir avec l'état de charge et de décharge, et n'est presque pas affectée par l'état SOC.

La résistance interne de polarisation se produit uniquement pendant le processus de charge et de décharge de la batterie, et la résistance interne de polarisation est affectée par l'état du SOC. Lorsque le SOC de la batterie est proche de 0% ou 100%, sa résistance interne à la polarisation est grande, et lorsque le SOC est compris entre 20% et 80%, sa résistance interne à la polarisation est relativement faible. Et ce phénomène va progressivement s’accentuer avec l’augmentation du nombre de cycles de batterie. Car après de nombreux cycles de batterie, l'interface entre la substance active de l'électrode et l'électrolyte de la batterie lithium-ion se dégrade progressivement, entraînant une augmentation de l'impédance électrochimique.

Méthode de test de la résistance interne DC :

après la fin du processus de décharge, la tension de la batterie rebondira en raison de l'existence d'une polarisation. La mesure de l'impédance CC consiste à calculer la résistance interne de la batterie en utilisant la différence de tension entre la tension au moment avant la fin de la décharge et la tension après la fin de la décharge. Plus précisément, la batterie est déchargée avec un courant constant de taille I, comme indiqué ci-dessous :




Enregistrez et tracez la courbe de tension aux bornes de la batterie au fil du temps, et collectez la chute de tension et l'augmentation de tension de la batterie, comme indiqué dans la figure ci-dessous : au temps t0, on entre dans la phase initiale de décharge. En raison de l'existence d'une résistance interne en ohms, la tension aux bornes de la batterie chute du point A au point B, puis entre dans la phase de stabilisation de décharge jusqu'à ce que la tension chute au point C (temps t1). À ce moment, en raison de l'interruption du courant, la chute de tension de la résistance interne ohmique disparaît et on peut observer que la tension augmente jusqu'au point D. En même temps, en raison de l'existence du condensateur polarisé, la tension du condensateur ne peut pas changement, et la tension de la batterie récupère progressivement et entre dans la phase de récupération de décharge, jusqu'à ce que le condensateur polarisé au point E soit déchargé et que la tension aux bornes de la batterie ne change pas.


La résistance interne CC est égale au changement de tension aux bornes de la batterie C-> Phase E divisé par le courant de décharge I.

Méthode de test de la résistance de polarisation :

reportez-vous à la figure ci-dessus, dans l'étape de récupération de décharge, la tension aux deux extrémités du condensateur de polarisation Cp ne change pas brusquement et est égal à la tension de la résistance de polarisation Rp, sa valeur est la valeur de l'étage de récupération de tension de la batterie et le courant circulant à travers la résistance de polarisation Rp avant d'arrêter la décharge est le courant de décharge I. Par conséquent, la polarisation la résistance Rp peut être dépassée par D-. La formule de calcul de la variation de tension aux bornes dans la phase E est la suivante : variation de tension aux bornes divisée par le courant de décharge I.