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目录:电池技术发布时间:2020-12-16 18:26:19点击率:
在电池的充放电过程中,电池阻抗是制约其性能的重要因素之一,阻抗不仅额外消耗电池的能量,而且会将消耗的能量转变为热量,对系统温度造成影响。对于PACK行业人员而言,了解电池阻抗特性,掌握其异常的表现规律,有助于分析、解决电池包电性能测试的多种异常,提升工艺素养。
电池阻抗是指电流在通过电池时受到的阻力,它包括欧姆内阻和极化内阻以及外部接触阻抗。
图1 极化内阻与SOC的关系
(3)接触阻抗是指电池在使用中,正负极与外接电路间的接触不良导致的阻抗。接触阻抗主要发生在PACK过程中,例如焊接不良、串联螺栓扭矩不紧等异常都会导致较大的接触阻抗,且随着时间的推移会逐渐出现扭力衰减问题,一般要求过电流的地方接触越紧密越好(不同型号螺栓存在扭力标准范围,过大可能导致螺栓损坏)。电池阻抗对充放电性能的影响:
图2 某磷酸铁锂电池的充/放电SOC-电压曲线
图3为基于阻抗分解的电池等效电路图。其中,C1为理想电源,表示电池存储电荷的能力,其电压为U1,不受充放电状态的影响;R1为欧姆阻抗,R2为极化阻抗,R3为接触阻抗,V1为电池正负极间测量的电压值。结合该等效电路图对电池充放电过程中的电压变化进行分析。
图3 基于阻抗分解的电池等效电路图
在电池处于静置状态时,此时测量的V1为电池的开路电压,极化电阻R2为0,且由于测量的电流极小,欧姆内阻与接触内阻产生的分压也极小,因此V1≈U1。电池阻抗对产热的影响:
当电池通过电流时,其阻抗会将部分电能转化为热能消耗掉,就表现出电池的产热现象。电池包产热会造成电池的温度升高,一般电池的工作温度要求再20~45之间,过高或过低的温度会对电池的寿命造成影响。Q=I2*R*t,在正常的使用情况下,电池的阻抗变化较小,其产热量基本与电流大小的平方线性相关,下图为某电池包在电性能测试中分别使用1C与0.5C放电的温升曲线,变换电流大小是生产中电测可选的温度控制方式之一。
图3 某电池包电测温度曲线(环境温度20℃)
欧姆内阻与极化内阻导致电池内部产热,而电池与极片间的接触阻抗则导致电池外部产热。产热量与阻抗大小线性相关,由于接触不紧密的导致的大阻抗会产生大量热量,在电动汽车的实际使用中存在极大的安全隐患,严重的会导致电动汽车烧毁。因此,保证螺栓扭力达标,尽可能消除接触阻抗是PACK过程中的关键控制点之一。
总结
电池阻抗是电池的重要属性,了解其组成及影响对分析电池包性能异常具有较大的作用。在PACK生产中,保证通过电流的器件紧密接触,以消除接触阻抗的任务至关重要。由于小编水平有限,暂未对欧姆内阻与极化内阻展开分析。
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