磷酸铁锂电池直流内阻测定
锂离子电池直流内阻测试方法与相关技术
本技术公开了一种锂离子电池直流内阻测试方法，其特征在于：包括如下步骤：包括数据采集步骤和内阻计算步骤，所述数据采集步骤通过多组不同的恒定电流进行充放电并分别记录充放电过程中的电压、容量信息；所述内阻计算步骤包括确定计算内阻的电池SOC；获取不同恒定电流充电过程中该SOC对应的电压形成多组恒定电流与电压相匹配的数据对或者获取不同恒定电流放电过程中该SOC对应的电压形成多组恒定电流与电压相匹配的数据对；以电流为自变量x、电压为因变量y，通过最小二乘法计算出自变量与因变量关系式y＝kx+b中的系数k，所述系数k即为电池直流内阻。
采用本技术测试方法，可计算某温度下全SOC内充放电内阻，为电池应用提供更多应用信息。
技术要求1.一种锂离子电池直流内阻测试方法，其特征在于：包括如下步骤：包括数据采集步骤和内阻计算步骤，所述数据采集步骤通过多组不同的恒定电流进行充放电并分别记录充放电过程中的电压、容量信息；所述内阻计算步骤包括确定计算内阻的电池SOC；获取不同恒定电流充电过程中该SOC对应的电压形成多组恒定电流与电压相匹配的数据对或者获取不同恒定电流放电过程中该SOC对应的电压形成多组恒定电流与电压相匹配的数据对；以电流为自变量x、电压为因变量y，通过最小二乘法计算出自变量与因变量关系式y ＝kx+b中的系数k，所述系数k即为电池直流内阻。
2.如权利要求1所述的一种锂离子电池直流内阻测试方法，其特征在于：所述数据采集步骤包括：步骤a、将电池搁置至常温，然后控制电池以设置的放电制度放空；步骤b、将电池静置至常温；步骤c、在常温下，将电池以设置的充电制度充满电；步骤d、将电池静置至测试温度；步骤e、在测试温度下，将电池以电流Id恒流放电至截止电压并记录此过程中电池实时电压、容量信息；步骤f、将电池静置至测试温度；步骤g、控制电池以电流Ig恒流充电至截止电压并记录此过程中电池实时电压、容量信息；步骤h：更换Id、Ig数值，重复步骤a－步骤g，并记录步骤e、步骤g中的实时电压、容量信息。
磷酸铁锂电池内阻分量快速检测方法
DOI: 10.3785/j.issn.1008-973X.2021.01.022磷酸铁锂电池内阻分量快速检测方法潘斌1，董栋2，钱东培2，钮树强1，刘双宇2，姜银珠1(1. 浙江大学 材料科学与工程学院，浙江 杭州 310058；2. 浙江华云信息科技有限公司，浙江 杭州 310008)摘 要：为了实现锂离子电池（LIB ）内阻分量快速检测，提出通过直流内阻（DCR ）测试及交流内阻测试，辨识各内阻分量的方法. 以磷酸铁锂电池为研究对象，分别采用Bulter-Volmer 方程和二阶等效电路模型，模拟研究表征界面电荷转移、浓差极化过程等效电路的时间常数. 由于电荷转移速度足够快，采用直流脉冲测试获得的瞬时响应内阻通常由欧姆内阻和电化学极化内阻组成，结合交流内阻测试仪内阻检测结果，可以计算得到电化学极化内阻分量. 实验结果显示，该内阻分量测试方法不仅操作简便且具有较高的可靠性，电化学极化内阻辨识结果与电化学阻抗测试结果的最小误差小于5%.关键词： 锂离子电池（LIB ）；健康状态；内阻；等效电路；时间常数中图分类号： TM 912 文献标志码： A 文章编号： 1008−973X （2021）01−0189−06Quick identification of internal resistance componentsfor lithium ion battery with LiFePO 4 cathodePAN Bin 1, DONG Dong 2, QIAN Dong-pei 2, NIU Shu-qiang 1, LIU Shuang-yu 2, JIANG Yin-zhu 1(1. School of Materials Science and Engineering , Zhejiang University , Hangzhou 310058, China ;2. Zhejiang Huayun Imformation Technology Limited Company , Hangzhou 310008, China )Abstract: A resistance identification method was proposed by measuring direct current resistance (DCR) andalternating current (AC) resistance in order to quickly test internal resistance components of lithium ion battery (LIB). The characteristics and time constants of each resistance component were analyzed in a case study of LiFePO 4(LFP) battery based on Bulter-Volmer equation and the second order equivalent circuit model. Since the charge transfer process is fast enough, the resistance corresponding to the instantaneous voltage change in DCR test generally includes Ohmic resistance and charge transfer resistance. Then the charge transfer resistance can be distinguished combined with AC internal resistance test results. Results show that the proposed method with simple operations is effective and reliable. The minimum error of the charge transfer resistance is no larger than 5%.Key words: lithium ion battery (LIB); state of health; internal resistance; equivalent circuit; time constant为了保证电池系统稳定、可靠运行，对锂离子电池的健康状态（state of health ，SOH ）进行准确评估是电池运维环节的重点之一[1]. 锂离子电池内阻对应电池内部的电化学过程，是表征电池健康状态的关键参数[2-3]，主要包括欧姆内阻和极化内阻[4]. 其中欧姆内阻R o 包含电极材料、集流体等电池零部件的接触电阻以及电解液、隔膜电阻，在充放电过程中一般保持稳定. 极化内阻被认为由界面电荷转移引起的电化学极化内阻R ct 和浓差极化内阻R d 组成. 研究各内阻分量的检测和参数辨识方法，对于分析电池健康状态具有重要意义.电化学交流阻抗谱（electrochemical impedance spectroscopy ，EIS ）是较常用的表征电池电化学性能的分析方法[3-5]，可以测试电池的欧姆内阻、极收稿日期：2020−06−10. 网址：/eng/article/2021/1008-973X/202101022.shtml 基金项目：国家自然科学基金资助项目（51722105）.作者简介：潘斌（1989—），男，博士，从事电池检测技术的研究. /0000-0002-0467-4681. E-mail ：****************.cn通信联系人：姜银珠，男，教授. /0000-0003-0639-2562. E-mail ：***************.cn第 55 卷第 1 期 2021 年 1 月浙 江 大 学 学 报(工学版)Journal of Zhejiang University (Engineering Science)Vol.55 No.1Jan. 2021化内阻及扩散内阻信息. EIS测试受频率响应速度的限制，通常测试时间较长[6]，同时EIS检测设备复杂且昂贵[7]，不适合于现场快速无损检测. 基于交流注入法的电池内阻测试仪因精度高、操作简单，得到广泛应用；测试仪通过测试电池端电压响应计算R o[8]，由于输出信号的频率高、振幅小，可以忽略该过程中的极化效应. 交流内阻测试只能得到欧姆内阻，无法测试极化内阻分量.直流脉冲测试是常用的电池直流内阻（direct current resistance，DCR）测试方法，原理是对处于稳态的电池进行短时间的充电或放电后静置，分析该过程中电池的电压变化，进而计算电池内阻[9-11]. 由于电池内部界面电荷转移速度非常快，在实际测量过程中，很难将电荷转移内阻与欧姆内阻分离开[12]. 超短的采样时间可以避免电化学极化的影响，但会造成严重的数据冗余，并降低系统可靠性[13]. 采用数值模拟方法间接计算电池极化内阻，得到研究人员的广泛关注[6, 14]，但这些研究中都没有考虑电化学极化过程时间常数，限制了辨识方法的适用性.考虑到电池中锂离子扩散过程远慢于界面电荷转移过程[15]，一般DCR测试采样时间远大于界面电荷转移时间，可以认为DCR测试中瞬时电压变化对应的电阻R1主要由欧姆内阻和电化学极化内阻组成. 基于该假设，本文通过EIS、DCR以及交流内阻测试，分析电池各内阻分量的特性.以磷酸铁锂电池为例，研究锂离子电池内阻分量的无损检测方法. 在分析各内阻分量对应的时间常数范围的基础上，提出直流脉冲测试结合交流内阻测试的内阻分量检测辨识方法. 本文提出的辨识方法简单易用，可靠性较高且可以实现在线测量，为评估储能电池系统SOH提供了支持.1 实验过程使用额定容量C为1 500 mA·h的商用18650磷酸铁锂电池为研究对象，进行循环老化测试. 电池测试使用深圳新威BTS-5V3A测试仪，测试在常温条件（25 °C）下开展，最大电压采样频率为10 Hz.为了获得电池实际最大容量，采用恒流-恒压充电方法，将电池充电至荷电状态（state of charge，SOC）为100%，以C/25电流放电至截止电压，记录此时的容量，将此时的容量作为电池实际可用容量.采用直流脉冲法，结合交流内阻测试仪测试电池内阻分量. 具体包括以下步骤.1）以1 C倍率对电池进行短时间放电，使得放电完毕后电池SOC为10%~90%，之后静置15 min.图1中，V为电池端电压，I为电流. 如图1所示，t1时刻前电池脉冲放电，此时电池SOC调整至设定值，t1至t2时间段的15 min停止放电，电池静置.图 1 直流脉冲测试电流及电压信号示意图Fig.1 Schematic of current and voltage profile in direct current pulse 2）记录电池最后一次静置初始时刻的瞬时电压跃变ΔU1及缓慢电压变化值ΔU2. 电池的直流内阻R1和R2为3）使用交流电池内阻测试仪（RC 3562）对静置后的电池进行交流内阻测试，记为R o，表征电池欧姆内阻. 该设备通过测试交流电压响应自动计算内阻，测试精度为0.5%，最小电阻分辨率为1 µΩ，交流测试信号为频率为1 kHz的5 mA电流.在电池稳定后，使用IVIUM VERTEX电化学工作站进行电池EIS测试，仪器的最小电流分辨率为15 pA，电压分辨率为0.4 µV. 测试频率为0.05~ 1000 Hz，交流电压振幅为5 mV. 使用Zview 软件拟合测试得到Nyquist图，获得欧姆内阻和极化内阻.锂离子电池电化学阻抗谱与各内阻分量的对应关系如图2所示.2 结果与讨论2.1 界面电荷转移电阻EIS测试结果如图3所示，当电池SOC为1/6~ 5/6时，电化学极化内阻与SOC的关系不大.如表1所示为不同SOC下的电池EIS拟合值.表中，R ct与C ct分别为电荷转移内阻和双电层等效电容，τ为RC环节时间常数. 电化学极化反映锂离子在电极活性材料界面转移的过程. 该过程190浙江大学学报（工学版）第 55 卷的速度很快，当电池不处于满充或者满放状态时，界面电荷转移阻抗可以认为近似相同[16].界面电荷转移过程可以用Bulter-Volmer 方程[6, 14]描述：式中：F 、R 、T 分别为法拉第系数、理想气体常数和绝对温度；A 为界面面积；i 0为交换电流密度；η为反应过电位；α为传递系数，通常保持稳定，此处α=0.5[14]. 式（3）可以写为式中：I 0为界面交换电流. 由式（4）可得电荷转移过程中界面双电层的电流和电压的关系，如图4所示，其中交换电流与电池极片面积有关. 当电压小于阈值时，电流与电压基本线性相关. 考虑到R ct 很小，对于1 C 倍率充放电的使用条件，双电层上电压通常不会大于100 mV ，由电阻计算公式R ct ∝i −10可知，当过电位很小时，，R ct 只与平均交换电流密度有关. 在一定SOC 范围内，当正、负极界面的活性不变时，可以认为R ct 不变化，这与文献[17]相符.当SOC=0时，磷酸铁锂电极由于持续嵌锂，活性材料内可嵌锂空位减少至一定程度引起界面反应变慢，此时锂离子嵌入会受到已占锂离子库仑斥力，导致交换电流减小，从而表现为R ct 突然增大. 当SOC=100%时，石墨负极由于嵌锂率较高，R ct 会显著增大[15].锂离子电池等效电路模型可以由图5表示.在稳态情况下，表征电化学极化阻抗的R c t及C ct 二者两端的电压相等. 对于RC 环节，当电池由恒流放电转为静置状态时，电压变化为表 1 不同荷电状态下电池电化学阻抗参数拟合结果Tab.1 EIS parameters of cell with different SOCSOC R o /mΩC ct /F R ct /mΩτ /ms 160.09 2.6820.6955.455/659.77 1.5114.0021.074/663.35 1.4911.5017.083/660.82 1.3813.3418.402/660.28 1.3813.4718.551/660.36 1.2312.6715.63060.602.5826.7068.88图 2 锂离子电池电化学阻抗谱与内阻分量的对应关系Fig.2 Corresponding relationship between EIS and internal resist-ance of lithium ion battery图 3 不同荷电状态下电池电化学阻抗测试结果Fig.3 EIS of cell with different SOC图 4 界面电荷转移过程中的电流变化图 5 锂离子电池等效电路模型Fig.5 Equivalent circuit model of lithium ion battery第 1 期潘斌, 等：磷酸铁锂电池内阻分量快速检测方法[J]. 浙江大学学报：工学版,2021, 55(1): 189–194.191式中：U p为R ct两端电压. 由EIS测试结果可以看出，在一定的SOC范围内，τ保持为15~20 ms（见表1），远小于采样时间间隔. 由式（6）可知，当静置阶段电压采样开始时，U p已经衰减至可忽略不计，故R1可以认为是欧姆内阻和电荷转移内阻之和.2.2 浓差极化内阻分析直流脉冲测试及交流内阻测试仪测试结果如图6所示. 图中，R int为使用交流内阻测试仪测得的电池欧姆内阻. R1大于R int，且在SOC工作范围内基本不变，说明电池欧姆内阻和界面电荷转移内阻相对保持稳定. 在该SOC区间内，电池正负极与电解液界面的电化学活性总体变化较小. R2随着SOC的增加上下波动，并出现明显峰值，表明浓差极化内阻不仅受电池内锂离子浓度分布的影响，而且与电极活性材料嵌锂率有关，这可能是由于电极材料发生相变过程导致的[18].通常采用RC环节模拟电池浓差极化过程，即图1中最大值为U2的缓慢回复电压[10].由于电池正极、负极活性材料的扩散系数不同，往往单RC环节不能很好地拟合电压释放曲线[19].采用双RC环节等效元件模拟，将浓差极化内阻及等效电容R d/C d表示为由R d1/C d1与R d2/C d2串联，式（8）、（9）的模拟结果如图7（a）、（b）所示，双RC环节模型显示了更高的精度，这与报道结果相符[7, 20].二阶RC等效模型计算结果如表2所示. 由于电池内不同材料组分中的锂离子扩散过程具有一定差异[6]，2个不同的RC环节参数计算结果差别较大，R d随SOC变化的主要贡献源自具有较大时间常数的内阻分量. 由模拟结果可以发现，2个浓差极化分量的时间常数均远大于测试系统采样时间和电化学极化时间常数，说明R2为浓差极化内阻，基本不存在界面电荷转移内阻分量.表 2 采用二阶等效电路时的浓差极化内阻模拟计算结果Tab.2 Calculation results of concentration polarization resist-ance by second order RC modelsSOCτ1 /sτ2 /s R d1 /mΩR d2 /mΩR d /mΩ1/625.18193.5224.409.7434.14 2/630.97921.0523.9915.1239.11 3/622.74183.1521.979.6631.63 4/621.86256.0425.3612.2137.57 5/629.12301.7031.8620.6852.54 2.3 电池内阻分量计算交流测试仪输出1 kHz的小电流信号，通过测量电压响应，经过锁相放大器滤除噪声后，获得内阻. 由于信号频率高且强度很小，可以忽略测试过程中的极化效应，测量值可以认为是电池欧姆内阻分量. 不同SOC下交流内阻测试值如图8所示. 结果显示了较高的精度，与EIS欧姆内阻测试结果比较，平均误差为3.7%.图 6 不同荷电状态下直流内阻测试结果Fig.6 Measurement results of DCR at different SOC图 7 直流内阻测试中电压释放阶段模拟结果Fig.7 Fitting results of voltage relaxation process in DCR test192浙江大学学报（工学版）第 55 卷考虑到直流脉冲测试R1包含了欧姆内阻和电化学极化内阻，有DCR测试电流为1.5 A，双电层上电压U p仅约为20 mV. 由式（3）~（5）可知，R ct可以认为与测试电流无关. 如图9所示为R ct辨识结果与EIS 测试值的对比，两者保持了较高的一致性，R ct误差为0.61~4.80 mΩ，最小误差不大于5%. 当SOC=0时，尽管R ct明显增大，计算结果仍较准确，显示了辨识方法较高的可靠性.图 8 交流内阻测试仪与电化学阻抗测得电池欧姆内阻Fig.8 Ohmic resistance obtained by AC resistance tester and EIS图 9 电池电化学极化内阻辨识结果Fig.9 Activation polarization resistance identified by proposed method3 结 语锂离子电池内阻是表征健康状态的重要参数，本文通过EIS、DCR及交流内阻测试分析电池各内阻分量的特性，以磷酸铁锂电池为例，研究锂离子电池内阻分量的无损检测方法.电池欧姆内阻不受SOC和测试电流的影响，但在SOC接近100%或0时，由于电荷转移困难，R ct显著增大. Bulter-Volmer方程的模拟结果表明，在电池正常工作电流范围内，R ct基本不随电流变化，可以认为界面电荷转移过程时间常数始终为15~20 ms，远小于DCR采样周期. 由于电池正负极内锂离子扩散的差异，浓差极化过程表示为二阶RC环节能够获得更高的精度.根据RC环节零输入响应状态下的极化电压计算公式可知，在DCR测试得到的瞬时响应内阻R1包含欧姆内阻分量和电化学极化内阻分量，可以通过R1与交流内阻测试得到的欧姆内阻作差，得到电化学极化内阻. 使用该方法得到的辨识结果显示较好的准确性.电池内阻分量分别对应了电池各组分的健康状态[4]，欧姆内阻增加表征电池电接触衰减（CL），电池电化学极化内阻增加受可用锂离子损失（LLI）的影响，浓差极化内阻增加与电极活性材料损失（LAM）密切相关. 采用提出的内阻分量辨识方法，通过测试不同循环次数后电池的内阻分量，可以有效评价SOH，为电池系统的稳定可靠运行提供重要支持.参考文献(References):BERECIBAR M. Accurate predictions of lithium-ion battery life [J]. Nature, 2019, 568(7752): 325–326.[1]SAFARI M, DELACOURT C. Aging of a commercial Graphite/LiFePO4cell [J]. Journal of the Electrochemical Society, 2011, 158(10): A1123–A1135.[2]ANDRE D, MEILER M, STEINER K, et al. Characterization of high-power lithium-ion batteries by electrochemical impedance spectroscopy. I. Experimental investigation [J]. Journal of Power Source, 2011, 196(12): 5334–5341.[3]PASTOR-FERNANDEZ C, UDDIN K, CHOUCHELAMANE G H, et al. 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锂电池内阻测试方案
锂电池内阻测试方案一、引言锂电池是目前最常用的电池之一，其内阻是评估锂电池性能和健康状态的重要参数之一。
内阻是指电池在工作过程中电流通过时所产生的电压降，它既受电池本身结构和材料的影响，也受电池使用环境的影响。
因此，准确测量锂电池的内阻对于评估电池性能和健康状态具有重要意义。
二、常用的锂电池内阻测试方法常用的锂电池内阻测试方法主要包括恒流放电法、电压法和交流阻抗法。
1. 恒流放电法恒流放电法是通过将锂电池放电，测量电池在放电过程中的电压和电流变化，从而求得电池的内阻。
该方法测试简单，设备要求较低，但需要将电池完全放电，且测试时间较长。
2. 电压法电压法是通过测量电池在开路状态下的电压变化，结合电池的放电曲线，计算得到电池的内阻。
该方法测试时间较短，但需要考虑电池的放电特性和开路电压的测量误差。
3. 交流阻抗法交流阻抗法是通过在不同频率下施加交流信号，测量电池的电压和电流响应，从而计算得到电池的内阻。
该方法测试准确度较高，但设备要求较高，测试过程复杂。
三、锂电池内阻测试方案根据锂电池内阻测试的目的和需求，可以选择适合的测试方案。
以下是一种常用的锂电池内阻测试方案：1. 设备准备准备一台高精度的电流源和电压源，用于施加恒流和交流信号。
同时准备一台高精度的电压采集仪，用于测量电池的电压响应。
2. 测试步骤a. 将锂电池充满电，并静置一段时间，使其达到平衡状态。
b. 使用恒流放电法，将电池放电至一定程度，记录电池的电流和电压响应。
c. 使用电压法，测量电池在开路状态下的电压，并记录时间。
d. 使用交流阻抗法，施加不同频率的交流信号，测量电池的电压和电流响应，并记录数据。
3. 数据处理根据测得的数据，可以利用数学模型对锂电池的内阻进行计算和分析。
根据测试结果，可以评估电池的性能和健康状态，提出改进措施。
四、测试注意事项在进行锂电池内阻测试时，需要注意以下几点：1. 测试环境应保持稳定，避免温度、湿度等因素对测试结果的影响。
磷酸铁锂电池测试方法
磷酸铁锂电池测试方法磷酸铁锂电池是一种新型的锂离子电池，具有较高的能量密度、循环寿命长和安全性好等优点，因此被广泛应用于电动汽车、储能系统等领域。
为了确保电池的质量和性能，需要进行一系列的测试。
下面将介绍磷酸铁锂电池的测试方法。
1.电池外观检查在测试之前，首先需要对电池的外观进行检查。
检查电池外壳是否完整，无破损或变形，并检查电池接口是否松动。
2.电池容量测试电池容量是指电池储存和释放能量的能力。
常用的测试方法有：恒流放电法、恒功率放电法和恒阻放电法。
其中，恒流放电法是最常用的方法。
具体步骤如下：（1）首先，将电池充电至满电状态；（2）将电池连接到恒流放电装置，并设置合适的放电电流；（3）记录电池的放电时间和放电电压，直至电池电压降至截止电压；（4）根据放电时间和放电电流计算电池的容量。
3.循环寿命测试循环寿命是指电池能够进行充放电循环的次数。
常用的测试方法是充放电循环测试。
具体步骤如下：（1）将电池充电至满电状态；（2）将电池连接到恒流放电装置，并设置合适的放电电流，将电池放空；（3）将电池再次充电至满电状态；（4）重复步骤（2）和步骤（3）直至达到预设的循环次数；（5）记录每个循环周期的放电容量和循环次数。
4.安全性测试安全性测试主要包括短路、过充、过放等测试。
具体步骤如下：（1）短路测试：将正、负极端子短接，并记录短路后的电池温度变化和电池外壳是否变形等情况；（2）过充测试：将电池连接到过充装置，并进行电池过充，观察并记录电池的温度和电压变化；（3）过放测试：将电池连接到过放装置，并进行电池过放，观察并记录电池的温度和电压变化。
5.电池内阻测试电池内阻是指电池的内部电阻，影响电池的性能和输出功率。
常用的测试方法是交流内阻测试和直流内阻测试。
具体步骤如下：（1）交流内阻测试：将电池连接到交流内阻测试装置，进行频率为1kHz的交流内阻测试，并记录测试结果；（2）直流内阻测试：将电池连接到直流内阻测试装置，进行直流内阻测试，并记录测试结果。
锂电池内阻测量原理
锂电池内阻测量原理
锂电池内阻是指锂电池正负极之间的电阻，它对电池的性能和寿命有重要影响。
测量锂电池内阻的目的是评估电池的健康状态和性能。
锂电池内阻的测量原理是利用电流和电压的关系来计算电阻值。
我们知道，根据欧姆定律，电阻的大小与电流和电压的比值成正比。
因此，通过测量电池的电流和电压，我们可以计算出电池的内阻。
具体测量锂电池内阻的方法有很多种，常用的有交流内阻法和直流内阻法。
交流内阻法是通过将交流电源连接到电池上，测量电流和电压的相位差来计算内阻。
这种方法测量简单，但需要专门的仪器和技术支持。
直流内阻法是通过在电池上施加一个短暂的脉冲电流，然后测量电压的变化来计算内阻。
这种方法简单易行，适用于一般的实验室测量。
无论是采用哪种方法，测量锂电池内阻的关键是准确测量电流和电压。
为了提高测量的准确性，通常需要使用高精度的测量仪器，并在测量过程中注意消除外界干扰。
测量锂电池内阻的结果可以用来评估电池的健康状况和性能。
一般来说，内阻越大，电池的性能越差，寿命也越短。
因此，在电池的
使用和维护过程中，定期测量内阻并及时处理异常情况是非常重要的。
测量锂电池内阻的原理是基于电流和电压的关系计算电阻值。
通过准确测量电流和电压，我们可以评估电池的健康状态和性能，并采取相应的措施来提高电池的使用寿命和性能。
如何检测锂电池的内阻问题
如何检测锂电池的内阻问题随着科技的不断进步和应用的广泛普及，锂电池作为一种高效、高性能的电池类型，被广泛应用于手机、平板电脑、电动车等设备中。
然而，在长时间使用后，锂电池内部可能会出现内阻问题，这将导致电池性能下降、容量减少、电压不稳定等问题。
为了准确检测锂电池的内阻问题，本文将介绍几种常用的方法。
一、恒流放电法恒流放电法是一种常见的检测锂电池内阻问题的方法。
该方法通过以恒定的电流放电，并测量电池输出电压和电流，根据电压和电流的变化，计算出电池内阻的数值。
具体操作步骤如下：1. 将待测锂电池充满电，保持静置片刻以稳定状态。
2. 使用专业的放电设备连接电池，并设置合适的恒定放电电流。
3. 同时测量电池的电压和电流，记录数据。
4. 根据放电时间内电压和电流的变化，进行相应的计算，得出电池的内阻数值。
二、交流阻抗法交流阻抗法是一种比较精确的检测锂电池内阻问题的方法。
该方法通过向电池施加交流电信号，并测量电压和电流的相位差与振幅变化，从而计算出电池的内阻数值。
1. 使用专业的测试设备，连接待测锂电池。
2. 设置测试设备，选择交流阻抗测试模式，并设置相应的参数，如频率、电流振幅等。
3. 启动测试设备，对电池进行测试，记录数据。
4. 根据测试数据，进行计算，得出电池的内阻数值。
三、热印法热印法是一种简单、直观的检测锂电池内阻问题的方法。
该方法通过观察电池在工作状态下的温升情况，判断电池的内阻是否存在问题。
具体操作步骤如下：1. 将待测锂电池充满电，并连接至负载设备。
2. 对电池进行实际工作，使其处于充放电状态。
3. 使用红外线热像仪等温度检测设备，对电池进行测量。
4. 根据测量结果，观察电池是否存在异常的温升情况，判断内阻是否存在问题。
四、电化学阻抗谱法电化学阻抗谱法是一种高精度的检测锂电池内阻问题的方法。
该方法利用交流小信号频率扫描电化学阻抗，通过分析得到的频率响应曲线，计算出电池的内阻数值。
1. 使用专业的测试设备，连接待测锂电池。
磷酸铁锂电池测试方法
磷酸铁锂电池测试方法磷酸铁锂电池是一种常用的锂离子电池，具有高能量密度、长循环寿命、较高的安全性等特点，广泛应用于电动汽车、储能系统等领域。
为了确保磷酸铁锂电池的质量和性能，需要进行各种测试方法。
本文将详细介绍磷酸铁锂电池的测试方法。
1.电池外观检查电池外观检查主要是检查电池是否有明显的外观缺陷，如破损、变形、漏液等，同时还需要检查电池的容量和标志等信息是否正常。
2.电池尺寸测量通过测量电池的尺寸，可以判断电池的制造工艺是否符合要求，同时还可以检查电池的内部结构是否正常。
3.电池容量测试电池容量是反映电池储存能量大小的重要指标，可以通过以下方法进行测试：(1)充放电测试：将电池充电到一定电量，然后将其放电直到电量完全耗尽，记录电池的放电时间和放电电压，通过计算可得电池的容量。
(2)静态测试：将电池放置一段时间后，通过测量电池的开路电压来判断电池的容量。
开路电压高于标准电压则表示容量高，开路电压低于标准电压则表示容量低。
4.电池内阻测试电池内阻是指电池内部的电流在电池内部流动时会遇到的阻力，是评估电池性能的重要指标。
可以通过四线法或二线法进行测试，常用方法有：(1)AC内阻测试：使用交流信号进行测试，通过测量电池放电时电流与电压的关系，计算得到电池的内阻值。
(2)DC内阻测试：使用直流信号进行测试，通过测量电池充电或放电时电流和电压的关系，计算得到电池的内阻值。
5.循环寿命测试循环寿命是指电池在一定循环次数后保持一定容量的能力，是评估电池使用寿命的重要指标。
可以通过以下方法进行测试：(1)充放电循环测试：将电池进行充放电循环，通过测量电池容量的衰减情况来判断电池的循环寿命。
(2)快充循环测试：将电池进行快速充放电循环，通过测量电池的温升情况来判断电池的循环寿命。
6.安全性测试安全性是电池最重要的性能之一，为了确保电池的使用安全，需要进行安全性测试，主要包括短路测试、过充测试、过放测试、高温测试等，以评估电池的安全性能。
电池包直流内阻测试方法
电池包直流内阻测试方法1. 引言电池是现代生活中不可或缺的能源供应设备，广泛应用于各个领域，如汽车、电动工具、移动设备等。
然而，随着使用时间的增长，电池的性能会逐渐下降，其中一个重要指标就是内阻。
了解电池包的直流内阻可以帮助我们评估电池的健康状况和性能表现。
本文将介绍电池包直流内阻测试方法，包括测试原理、测试步骤和注意事项等内容。
2. 测试原理2.1 直流内阻概念直流内阻是指在恒定直流条件下，测量电源输出端和负载之间的总电压降与负载电流之间的比值。
它可以反映出电源输出端对负载供能时所产生的损耗情况。
2.2 测试仪器与设备进行电池包直流内阻测试需要以下仪器和设备：•直流恒流源：用于提供稳定的直流恒定电流。
•数字万用表：用于测量电压和电流。
•数据采集系统：用于自动记录并分析测试数据。
•电池包测试夹具：用于连接电池包和测试仪器。
2.3 测试原理电池包直流内阻测试的原理是通过施加恒定的直流电流，测量电源输出端和负载之间的总电压降，并根据欧姆定律计算出直流内阻。
测试步骤如下：1.将待测电池包连接到测试夹具上，确保连接牢固且接触良好。
2.设置直流恒流源的输出电流值，并将其与测试夹具连接。
3.使用数字万用表测量电源输出端和负载之间的总电压降。
4.根据欧姆定律计算出直流内阻：R = ΔV / I，其中R为直流内阻，ΔV为总电压降，I为恒定的直流电流。
3. 测试步骤以下是进行电池包直流内阻测试的详细步骤：1.准备工作：–确保测试仪器和设备处于正常工作状态。
–检查测试夹具和连接线路是否完好无损。
–确认待测电池包已充满并处于放置状态。
2.连接设备：–将待测电池包连接到测试夹具上，确保连接牢固且接触良好。
–将测试夹具与直流恒流源和数字万用表相连。
3.设置参数：–设置直流恒流源的输出电流值，根据需要选择合适的电流范围。
–确保数字万用表设置为正确的测量模式和量程。
4.开始测试：–打开直流恒流源，使其输出设定的恒定电流。
–使用数字万用表测量电源输出端和负载之间的总电压降。
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LiFePO/C锂离子电池直流内阻测试研究4摘要：研究了圆柱形动力磷酸铁锂锂离子电池在不同电流、不同测试持续时间下的直流内阻。
分析了电池SOC、充电电流和放电电流、持续时间以及电流和时间的交互作用对电池直流内阻的影响。
研究表明，测试电流和持续时间对电池的直流内阻影响比较大，在30~80%SOC 范围内相同测试条件下电池的直流内阻变化不大；放电测试条件下的直流内阻略高于充电测试条件下的直流内阻；在0~10s内，电池的直流内阻测试值与测试时间呈线性变化关系；容量型电池与功率型电池的直流内阻变化规律相同。
关键词：直流内阻，磷酸铁锂,锂离子电池，动力电池，测试方法/C Li-ion battery Study on the DC internal resistance of LiFePO4Abstract: DC internal resistance of battery is an essential parameter for designing vehicle auxiliary system and battery pack. The effects of current, time, SOC on DC internal resistance of LiFePO4/C Li-ion battery were tested and analyzed respectively. The research shows that the DC internal resistance is similar at 30~80% SOC on the same test methods, the DC internal resistance with discharging methods is larger than it with charging methods, and the DC internal resistance is linear with the test time in 10s at the same SOC and current. The DC internal resistance variation rules of the high energy battery are similar to the high power battery., Li-ion battery, power battery, Keywords: DC internal resistance, LiFePO4test methods内阻是评价电池性能的重要指标之一。
内阻的测试包括交流内阻与直流内阻。
对于单体电池，一般以交流内阻来进行评价，即通常称为欧姆内阻。
但对于大型电池组应用，如电动车用电源系统来说，由于测试设备等方面的限制，不能或不方便来直接进行交流内阻的测试，一般通过直流内阻来评价电池组的特性。
在实际应用中，也多用直流内阻来评价电池的健康度，进行寿命预测，以及进行系统SOC、输出/输入能力等的估计。
在生产中，可以用来检测故障电池如微短路等现象。
直流内阻的测试原理是通过对电池或电池组施加较大的电流（充电或放电），持续较短时间，在电池内部还没有达到完全极化的情况下，根据施加电流前后电池的电压变化和施加的电流，计算电池的直流内阻。
测试直流内阻必须选择好四个参数：电流（或采用的倍率）、脉冲时间、荷电状态（SOC）、测试环境温度。
这些参数的变化对直流内阻有较大的影响。
直流内阻不仅包括了电池组的欧姆内阻部分(交流内阻部分)，还部分包括了电池组的一些极化电阻。
而电池的极化受电流、时间等影响比较大。
目前常用的直流内阻测试方法有以下三个：（1）美国《FreedomCAR电池测试手册》中的HPPC测试方法：测试持续时间为10s，施加的放电电流为5C或更高，充电电流为放电电流的0.75。
具体电流的选择根据电池的特性来制定。
（2）日本JEVSD713 2003的测试方法，原来主要针对Ni/MH电池，后也应用于锂离子电池，首先建立0～100％SOC下电池的电流一电压特性曲线，分别以1C、2C、5C、10C的电流对设定SOC下的电池进行交替充电或放电，充电或放电时间分别为10s，计算电池的直流内阻。
（3）我国“863”计划电动汽车重大专项《HEV用高功率锂离子动力蓄电池性能测试规范》中提出的测试方法，测试持续时间为5s，充电测试电流为3C，放电测试电流为9C。
JEVS法、HPPC法两种测试方法各有特点，JEVS法采用0～10C“系列”电流可以避免采用单一电流产生的结果偏差，其假定电池的内阻主要成分是近似恒定的欧姆阻抗，因此在放电倍率较低情况下可靠性较高。
实际上在电池高倍率充放电时，整个电池反应的速率控制步骤由小倍率下的电荷转移过程控制变为传质过程控制，电池的阻抗构成中不仅有电池本体欧姆阻抗，还有极化反应阻抗等，并且随电流和脉冲时间发生变化。
HPPC 法同时采用中低倍率及高倍率两个电流段测试电池的功率能力，兼顾了电池在中低两种倍率及高倍率充电或放电电流下不同的电压响应特性，但采用某一电流(5C 、15C)分别代表中低倍率或高倍率电池功率能力的方法缺乏全面性，不同电池某一电流(5C 、15C)下的电压响应不同，造成了测试结果的片面和偏差。
“863“测试规范中采用一种充电电流和放电电流，并且两者差距比较大，具有一定的片面性。
每种测试方法均可以作为一个基准方法来测试，对不同的电源系统进行比较。
但每种电池均有一定的适应性，其受测试电流和时间的不同，内阻的变化规律也会发生变化。
本文以IFR18650功率型电池及IFR26650能量型电池为研究对象，测试和分析了直流内阻随SOC 、测试电流、电流施加时间、电流方向等的变化规律，提出了直流内阻测试和比较的适宜方法。
1 试验对象与设备测试对象：IFR18650P 型磷酸铁锂电池，标称容量1100mAh （功率型），标称电压3.20V 。
IFR26650E 型磷酸铁锂电池，标称容量3000mAh （容量型），标称电压3.20V 。
测试设备：ARBIN 电池组性能测试仪 2 实验将IFR18650型电池按常规的容量检测方法循环2~3次，使电池性能稳定后进行直流内阻测试。
（1）充电情况下的直流内阻测试：电池的基准充放电电流为1C ，首先以基准电流将电池放电至终止电压2.0V ，搁置1h ，以1C 电流充电10s ，然后以基准充电电流将电池充电至10%SOC ，搁置1h ，再以1C 充电10s 。
依次循环，直至测试到90%SOC 。
按照此方法依次测试1C 、2C 、4C 、5C 、6C 、8C 、10C 电流下的充电直流内阻。
测试过程中，控制电池电压最高不超过3.90V ，若达到3.90V ，则停止该步骤及该电流以下的测试。
（2）放电情况下的直流内阻测试：电池的基准充放电电流为1C ，首先按容量测试的充电方法将电池充满电，搁置1h ，以1C 电流放电10s ，然后以基准充电电流将电池放电至90%SOC ，搁置1h ，再以1C 放电10s 。
依次循环，直至测试到10%SOC 。
按照此方法依次测试1C 、2C 、4C 、5C 、6C 、8C 、10C 电流下的放电直流内阻。
测试过程中，控制电池电压最低不低于2.0V ，若达到3.90V ，则停止该步骤及该电流以下的测试。
用相同的方法测试IFR26650型电池的直流内阻。
所有测试均在环境温度20±2℃的条件下进行。
直流内阻的计算：10000⨯-=IV V R t R ：直流内阻，m ΩV t ：脉冲充电或放电t 时刻的电压，V 。
V 0：脉冲充电或放电前的电池电压，V 。
I ：电流，充电为正，放电为负，A 。
3 结果与讨论3.1 直流内阻与SOC 的对应关系图1、图2为1C 、5C 、8C 充电和放电情况下、持续5s 测试的电池直流内阻随SOC 的变化情况。
从图中可以看出，在较低的SOC 下（30%以下），电池直流内阻比较高，在30~80%期间保持比较平稳，之后，充电测试的直流内阻又逐渐上升，而放电测试的直流内阻仍保持比较平稳。
充电测试的直流内阻在SOC中间阶段有逐渐下降的趋势，而放电测试的直流内阻有逐渐上升趋势，与某些报道的情况并不相符，与采用的电池、实验电流、持续时间以及测量误差等有关。
从图中可以明显看出，无论是放电还是充电，在30~80%SOC范围内，电池的直流内阻相差不大。
所以对电池或电源系统的直流内阻的评价，应当选取此SOC范围进行比较。
而30%、80%SOC作为内阻变化的临界点，可以为混合电动汽车的控制作为参考（混合电动车电源系统应用SOC范围一般在30~80%）。
由于在此范围内直流内阻变化比较小，并且受电流、温度等其他因素影响比较大，不适宜作为SOC判断的依据。
超出此范围，电池放电/充电的极化电阻比较大，引起的电池内阻增大。
在相同的测试电流下，放电测试情况下的直流内阻要略大于充电情况下的直流内阻。
但两者相差不大。
图1 充电检测条件下直流内阻与SOC关系（5s）图2放电检测条件下直流内阻与SOC关系（5s）Fig.1 internal resistance vs. SOC in charging test Fig.2 internal resistance vs. SOC in discharging test3.2 时间与直流内阻的关系图3、4分别为4C充电情况下0.1~0.9s内和1~10s内测试计算的直流内阻。
从图中可以看出，无论充电还是放电测试，直流内阻对测试持续时间有强烈的依赖性，随着持续时间的增加，直流内阻明显加大，但在不同时间段内，其增加的速率不同。
在1s以内，直流内阻与测试持续时间呈良好的线性关系，不同SOC下（30~80%）的拟合曲线的斜率相差不大；但在1~10s内，随着SOC的增大，虽然曲线也呈较好的线性关系，但斜率的变化随SOC的增大而增大。
图5、6分别为4C放电情况下的0.1~0.9s和1~10s内测试的直流内阻，直流内阻随测试时间也呈现较好的线性关系。
在0.1~0.9s内，随着SOC增大，拟合曲线的斜率逐渐减小，1~10s内，斜率变化不大。
图3 4C充电0~1s测试直流内阻变化图4 4C充电1~10s测试直流内阻变化Fig.3 internal resistance vs. test time (0~1s) in 4C charging test Fig.4 internal resistance vs. test time (1~10s) in 4C charging test图5 4C放电0~1s测试直流内阻变化图6 4C放电1~10s测试直流内阻变化Fig.5 internal resistance vs. test time (0~1s) in 4C discharging test Fig.6 internal resistancevs. test time (1~10s) in 4Cdischarging test 这种变化与电池内部的反应有关。