[发明专利]一种电池内阻的测量方法

说明书

本发明提供了一种电池内阻的测量方法，对被测电池以预设的电流进行充电或放电操作后，记录充电或放电截止时到电压稳定时的电压值，计算得出电池的三种极化(即欧姆/电阻极化、电化学极化和浓差极化)各自对应的内阻。本发明利用了上述三种极化在充电或放电结束后恢复到新平衡态的特征时间量级的差别，通过清晰明确的界定方法来将这三个极化的值提取并区分开来并用于各自对应内阻的计算。经过与其他相关实验对比以及多个实施例验证表明本发明提出的方法具有较高的可信度和很强的实用性。

技术领域

本发明涉及一种电池内阻的测量方法。

背景技术

电池的内阻对电池容量的释放和大功率充放电性能以及内部产热都有很大的影响。因此在设计电池时，内阻是需要重点检测的一个参数。而影响内阻大小的因素很多，比如极片、电解液、集流体本身的导电性能，电极活性物和电解液之间电化学性能，以及电荷在固相和液相中的传输性能等。如果能找到把这些不同原因造成的内阻区分开的方法，将对电芯和模组设计的优化、失效机理的分析等起到重要的作用。

目前对电池内阻测量最常用的方法主要有两种：一种是直流法，一种是交流法。

直流法测内阻通常的做法是：在电池某个荷电状态(SOC,State of Charge)下进行一定时间(可以是5s，10s，20s等)的恒流放电，记录放电前的电压(这时候是开路电压)和放电终止电压(通常是指放电电压的最低点)，并将这两个电压的差值(一般是前者减去后者)除以恒流放电的电流，其值被看作电池的直流内阻。比如专利申请CN 103529301A。第二种测量方法是利用放电(或充电)之后电压的回升(或回落)来测内阻的。这些方法主要是通过测量电池在停止放电(或充电)后电压回升(或回落)时测得的第一个点的电压值与放电(或充电)结束时的电压值之间的差再除以放电(或充电)结束前的电流来计算电池的欧姆内阻。这些方法存在的问题是对放电(或充电)结束后电压回升(或回落)的第一个点依赖于测量仪器的分辨率而并没有一个清晰明确的判定标准，所以得到的结果比较随意，并且不能反映实际物理意义。实际上由于欧姆极化(或称电阻极化)的特征时间(也称时间常数)非常短，即一般在10微秒左右的数量级，上述所提到的第二种直流测量方法所描述的将根据测量仪器分辨率得到的电压回升(或回落)的第一个点看作为欧姆极化消失的点具有极大的随意性和不准确性。而如果即使相差0.1秒，相对于欧姆极化的特征时间来说误差也是巨大的。此外由于电极表面存在双电层。在放电(或充电)电流停止的最初阶段，电压并不是立刻回升(或回落)的，而是有个缓慢的变化过程(需要对双电层进行充或放电)。基于上述原因，仅通过选择电压回升(或回落)的第一点来判断欧姆极化的消失是不可行的，得到的结果也是不准确的。

通常来说，根据充放电时极化产生的不同原因，可以简单的分为三类：欧姆极化、电化学极化和浓差极化。上面描述的直流法测内阻的另一个缺陷在于它无法将这些不同原因造成的极化区分开来。

交流法测内阻的通常做法有两种。一种是使用交流内阻测量仪直接测量，一般频率选择在1KHz左右。但是这种方法只能测量到欧姆内阻，而对于电荷转移内阻(由电化学极化引起)和扩散内阻(由浓差极化引起)无法测得。另一种方法是使用交流阻抗谱也叫电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)。用EIS可以测得电池在接近平衡状态下的欧姆内阻和电荷转移内阻，但是无法测得扩散内阻。因为在用EIS法测交流阻抗谱时要求电压扰动幅度非常小(一般在5mV左右)，所以用这种方法将无法测得电池在实际使用中(实际电流远远大于EIS测量所允许的范围)的上述两个内阻值。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种电池内阻的测量方法，包括：

A.提供电池，控制电池温度达到测试温度；

B.采用预设电流I对电池进行恒流放电或充电一段预设的时间后截止，记录从放电或充电截止时刻到电压平稳时的电池电压；