磷酸铁锂电池直流内阻测定精编
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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磷酸铁锂电池内阻标准对照表
磷酸铁锂电池内阻标准对照表
根据我所了解的信息，磷酸铁锂电池内阻标准对照表是由相应的电池制造商或研究机构提供的，用于指导电池内阻测试和相应数据的解读。
以下是一个示例的磷酸铁锂电池内阻标准对照表（仅供参考）：内阻范围(mΩ) | 电池状态
0 - 20 | 优良
20 - 40 | 良好
40 - 60 | 正常
60 - 80 | 警告
80以上 | 需维护/更换
请注意，不同的电池型号、容量和生产技术等因素，可能会有不同的内阻标准对照表。
因此，最好咨询具体的电池供应商或相关专业机构以获取准确的信息。
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。
锂电池内阻的测试原理,方法及应用
锂电池内阻的测试原理，方法及应用锂电池的内阻是电池性能评估的重要指标之一，无论是在电池设计，电池生产过程，电池出货控制，电池使用过程以及电池的报废一整条线上都对电池当前的质量起着重要的衡量指标。
锂电池的内阻分为通常可分为直流内阻（DCR）和交流内阻（ACR）2种。
在比较这2种内阻之前，先看一下由电池组成的一个简单电路图：V ocv 为电池开路电压 RΩ为欧姆内阻 Rct为电荷转移电阻C dl 为双电层电容 Rw为扩散电阻如果给锂电池正负极之间加一个高频的正弦波电流信号，Cdl相当于导通短路状态，高频正弦波电流不会造成电极表面物质的消耗，根据电化学知识我们可知 Rct 、Cdl和Rw均可忽略，那么我们测试得到的内阻大小就是RΩ；将正弦波电流信号的频率降低到不会造成电极表面物质大量消耗时，那么Rw仍可忽略，通过模拟计算就可以推导出Rct 和Cdl；将正弦波电流信号的频率继续降低到低频时，比如到0.01Hz，此时电池的电极表面物质被大量消耗，需要通过扩散来补充消耗的锂离子，计算得到的就是Rw。
一．交流内阻：交流内阻测试过程就是给就是通过在电池正负极注入正弦波电流信号I=Imaxsin(2πft)，同时通过另外两端在电池正负极检测得到正弦波电压信号U=Umaxsin(2πft+ψ)，进而可以推导出电池的交流阻抗。
其中绘制的图片我们称交流阻抗谱，又叫奈奎斯特图，是电化学领域里研究电池的主要图谱之一，测试的主要设备为电化学工作站。
图中大概1kHz左右测得的电阻一般被认为是电池的欧姆电阻，1kHz~1Hz左右的半圆弧代表的是电池的Rct 和Cdl，1Hz~mHz代表的是电池的扩散电阻。
在专业的文献里通常写到：实轴的截距代表欧姆阻抗，是由电子与离子迁移阻力产生的；半圆是由电解质与电极材料界面上的电荷转移产生的；低频部分是由锂离子在电解质中的扩散和在正负极材料中的扩散产生的。
二．直流内阻直流内阻就是给电池施加一个直流信号来测试电池内阻，一般通过HPPC (HybridPulsePowerCharacterization)测试计算得到,常用的直流电阻测试方法有三个：1.美国《FreedomCar电池测试手册》的HPPC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75%，具体电流的选择根据电池特性制定。
191111 锂离子电池内阻对比分析
4、总结
18650-LFP体系电池内阻实验
Tab position (0<x<1) x=0 x = 1/2 x = 1/3 x=x x1=1/3, x2=1 x1=1/4, x2=3/4
Geometric fact
Reff / Ro
1/2 (I/2)2(Ro/4) + (I/2)2(Ro/4) (I/3)2(Ro/6) + (2I/3)2(Ro/3)
1
中间
2
首、尾两段
LFP-18650HP-TJ
1
中间
2
三等分位
3、设置不同的采集数据时间.读取
1S、2S、3S时电压计算直流内阻值
设备设置采集时间 0.001S 0.005S 0.1S 0.3S 0.5S 0.7S 1S
采集时间对应号 1 2 3 4 5 6 7
4、测试结果
说明：（1）设备采集时间最 小为0.11S （2）不同的采集时间读数计 算的值相差在1mΩ以内 （3）1S、2S、3S读数计算得 到的值持续增长大约2mΩ （4）NMC体系负极1个极耳
结论： 增加负极极耳个数及调整焊接位置可以降低电池内阻
方案2(调整正极耳实验） DCR测试结果
结论：
增加正极极耳个数及调整焊接位置可以降低电池内阻
Geometrical factor of foil impedance
• A, C-tab and A-tab at termination
磷酸铁锂电池性能测试手册
前言本手册制定依据：Q/CA001‐2011《电动车辆用锂离子动力蓄电池》、QC/T 743‐2006《电动汽车用锂离子蓄电池》、《FreedomCar功率辅助型电池测试手册》等。
修订记录版本号 日期 修订内容 备注目 录前言 (1)目录 (1)一、外观 (1)1.1测试方法 (1)1.2判定标准 (1)二、交流内阻 (1)2.1测试方法 (1)2.2 判定标准 (1)三、外形尺寸及重量 (1)3.1 测试方法 (1)3.2 判定标准 (1)四、电性能 (1)4.1标准充电 (1)4.2标准放电 (1)4.3不同温度下放电 (1)4.3.1 测试方法 (1)4.3.2 判定标准 (2)4.4倍率放电 (2)4.4.1测试方法 (2)4.4.2判定标准 (3)4.5倍率充电 (3)4.5.1测试方法 (3)4.5.2判定标准 (4)4.6 HPPC测试 (4)4.6.1测试方法 (4)4.7 DCR测试 (5)4.7.1测试方法 (5)4.7.2判定标准 (6)4.8荷电保持与容量恢复能力 (6)4.8.1 测试方法 (6)4.8.2 判定标准 (8)4.9储存 (8)4.9.1 测试方法 (8)4.9.2 判定标准 (8)4.10 循环寿命 (8)4.10.1测试方法 (8)4.10.2判定标准 (8)五、安全性能 (9)5.1 要求 (9)5.2 判定标准 (9)5.3 试验方法 (9)5.3.1 过放电 (9)5.3.2 过充电 (9)5.3.3 短路 (9)5.3.4 跌落 (9)5.3.5 加热 (10)5.3.6 挤压 (10)5.3.7 针刺 (10)5.3.8 振动 (10)磷酸铁锂蓄电池单体性能测试手册一、外观1.1测试方法在良好光线条件下目视检查。
1.2判定标准蓄电池外观不得有变形及裂纹，表面应平整、干燥、无外伤、无污物，标识清晰、正确。
二、交流内阻2.1测试方法用交流内阻测试仪测量蓄电池交流内阻。
锂离子电池用炭复合磷酸铁锂正极材料电阻率测试四探针方法
锂离子电池用炭复合磷酸铁锂正极材料电阻率测试四探针方法工作原理：放置于固体模具中的粉末样品收到压力的变化，从而体积被压缩，在压缩的过程中，实时测量粉末样品受到压力后，体积变化过程中电阻，电阻率，电导率的变化，直至压实至稳定体积状态；即空隙率很小接近于零.解决粉体样品无法压片成型或压片后取出测量带来的人为误差.应用说明：粉体受到压缩直至平稳时，粉体空隙率非常小，压实密度接近于真密度状态，则此时测试出来的粉末电导率为接近于理论值.1.描述了粉体在压缩体积变化过程中，电性能的变化趋势.2.描述粉体压缩后压力减少过程中粉体因自身特性内聚力反弹形变或恢复过程变化曲线图谱.3.锂离子电池用炭复合磷酸铁锂正极材料电阻率的测量.4.四探针法测量的导体或半导体粉末材料的分析与检测.满足标准：Meet Standard1）四探针测试仪满足GB/T 1551、GB/T1552-1995，ASTM F84美国A.S.T.M 标准。
2）四探针法粉末测试平台依据GBT 30835-2014《锂离子电池用炭复合磷酸铁锂正极材料》中关于粉末电导率的测定方法中用于仲裁方法的四探针法要求制作.功能概述：Functional overview1.大量程方阻测量范围、最小测量到-5次方或-6次方2.采用高精度集成电路模块；智能一体化结构设计，整体大方，B，232通讯接口，高精恒直流恒流源，4.四点探针法测量模式，5.全程采用PC软件操作，6.自动测试过程数据曲线及图谱分析7.报表生成，存储，打印适用范围：Scope of application1.广泛用于锂离子电池用炭复合磷酸铁锂正极材料.2.需要采用四探针法测量的导体或半导体粉末材料3.石墨类粉状材料电阻率的测量.4.用于国内外企业品质检测；研发部门，大中专院校；科研院所；及质量检测机构.技术参数资料Technical Parameters整机示意图步骤及流程1.运行清零2.将称重样品3.固定上电极旋钮.4.软件设置测试参数. 运行5.测试数据图谱及过程数据生成报表.6. 样品脱模7. 测试结束.优势描述：1.PC软件分析2.重复性误差2%.3.粉末压缩位移变化采集至千分位.4.自带校准功能.5.大测试量程及超低阻值测量范围.6.吸尘系统7.配置标准校准件.8.具有防尘、防腐保护盖.9.操作便捷.10.稳定性好.部分客户案例：武汉大学化学院上海交通大学电子科技大学青岛路博伟业环保科技有限公司中科院过程工程研究院广州见您康医疗器械有限公司南宁英鑫生物科技有限公司北京君研碳极科技有限公司朝阳立塬新能源有限公司常州君泽电极新材料有限公司湖南国盛石墨科技有限公司北京肯瑞科技有限公司山东联科新材料股份有限公司黑龙江天林科技有限公司西安交通大学常州二维碳素科技股份有限公司中科院广州能源研究所武汉优卓科技有限公司深圳市斯诺实业发展有限公司极限资源科技有限公司湖北泽川科技有限公司贵州安达科技能源股份有限公司江西奥盛新能源有限公司杭州科阳新材料科技有限公司鸡西市昌隆石墨制品有限公司西安拓普电气有限公司北京杰诚永兴科技有限公司广东东岛新能源股份有限公司哈尔滨穿石科技开发有限公司江苏清源新材料科技有限公司湖南大学康柏医疗器械惠州有限公司江苏墨泰新材料有限公司惠州市兴绿科技有限公司上海应用技术学院大连泰斗建材有限公司江西金石高科技开发有限公司深圳市聚和原科技有限公司新乡市赛博瑞新能源有限公司江门市信诺新材料有限公司深圳粤网节能技术有限公司扬州德瑞夫科技有限公司同济大学南开大学西华大学中科院过程工程研究院河北工程大学温州大学盐城工学院山东希诚新材料科技有限公司广州菲博生物科技有限公司七台河万锂泰电材料有限公司常州九朝新能源科技有限公司天津大学高确有限公司福建鑫森碳业股份有限公司东莞理工大学北京联合涂层技术有限公司多氟多新能源科技有限公司天元羲王(深圳)新能源材料科技有限公司软件操作界面图测试报表样本服务项目1.质保：12个月，终身维护.2.培训：操作培训：电话教学；视频教学文件；远程视频沟通；现场教学；说明书教学文件3.保养和维护：提供因知保养和维护文件、标识、表格、保养提醒.4.验证文件：3Q验证文件、计量证书5.扩展服务：延保服务，样品测试服务，后延技术服务，仪器租赁服务.粉体行业本机常用配套方案：1.粉体行业常用仪器方案：水分仪，松装密度仪，休止角测试仪，粉体流动性测试仪，筛分粒度仪，振实密度仪，粉末电导率测试仪，体积密度仪.粉体综合分析解决方案：FT-3400粉体流动行为分析仪（静态力学，剪切法）FT-7100粉体流动测试仪（动态力学，转鼓法或旋转圆筒法）FT-3900粉末屈服强度分析仪（单轴压缩法）FT-3500粉体压缩强度测试仪（可压性，压缩方程）FT-2000智能颗粒和粉末特性分析仪系列(传统方法)FT-301系列智能粉末电阻率测试系统（电性能）品牌分享：ROOKO瑞柯品牌-----专注于粉体&新材料测量与分析仪器解决方案---解决粉体表征：流与不流分析；粒度；水分；体积分析；电导性、静电电荷分析.----我们一直在做：研发、生产、销售、租赁、实验室样品分析及后延扩展服务.商标、专利知识产权。
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Study on the DC internal resistance of LiFePO4/C Li-ion battery
Abstract:DC internal resistance of battery is anessentialparameter for designing vehicle auxiliary system and battery pack. Theeffectsof 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 withdischarging 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 rulesofthe high energy batteryaresimilarto thehigh power battery.
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。
Keywords:DC internal resistance, LiFePO4, Li-ion battery, power battery, test 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。
磷酸铁锂电池直流内阻测定精编
LiFePO4/C锂离子电池直流内阻测试研究
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。
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。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Байду номын сангаас(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。
IFR26650E型磷酸铁锂电池，标称容量3000mAh（容量型），标称电压。
测试设备：ARBIN电池组性能测试仪