溫度對鋰離子電池內阻影響的研究

2024年4月2日發(作者：通脈湯)

第46卷第15期

2018年8月

廣搖州搖化搖工

GuangzhouChemicalIndustry

Vol郾46No郾15

Aug郾2018

溫度對鋰離子電池內阻影響的研究

梁順超

(廣東國光電子有限公司,廣東搖廣州搖510800)

摘搖要:

鋰離子電池內阻是一項重要的指標,特別是小容量電池內阻大,隨溫度變化內阻變化較大,影響在不同溫度下對

電池內阻的判斷。本文對鋰離子電池內阻與溫度的關系進行了測試,并針對內阻與溫度的關系擬合出一次和二次方程,一次方程

中斜率與內阻又呈現良好的線性關系,R

2

達0郾98以上,通過此方程可解決不同溫度電池內阻的標準問題。也為研究電池內阻與

溫度關系探索出了一種方法。

關鍵詞:

鋰離子電池;內阻;溫度;方程

搖中圖分類號:

TQ152

搖文獻標志碼:

A搖搖

文章編號:

1001-9677(2018)15-0066-02

StudyonEffectofTemperatureonResistanceofLi-ionBattery

LIANGShun-chao

(ApowerElectronicsCo郾,Ltd郾,GuangdongGuangzhou510800,China)

Abstract:Resistanceisanimportantindicatorforlithium-ionbattery,especiallytheminusculecapacitywithhigh

resistance郾Resistancechangeswithtemperature,whichhaffectonestimatingtheresistanceindifferenttemperatures郾

Therelationshipbetweenresistanceandtemperaturewasdetected,andsimpleequationandquadraticequationforitwere

fitted郾Inthesimpleequation,theslopeandresistancehadagoodlinearrelationship,R

2

wasover0郾98郾Itcansolvethe

standardproblemofresistanceinrangesoftemperaturethroughthiquation郾Amethodforstudyingtherelationship

betweenresistanceandtemperaturewaxplored郾

Keywords:lithium-ionbattery;resistance;temperature;equation

鋰離子電池具有能量密度高、低自放電率、壽命長等優

點被廣泛地應用于便攜式電子產品

[2]

,如手機、智能手表、

藍牙耳機等。伴隨著鋰離子電池的小型化,電池的內阻變大成

了一個突出的問題,電池容量從幾十mAh到上百mAh,電池的

內阻從上百m贅到幾百m贅不等,甚至有些電池內阻達1000m贅

以上。這樣大的內阻在溫度發生變化時發生明顯的變化,對于

電池生產廠來說這不是一個好現象,如電池內阻350m贅的鋰離

子電池在溫度降低5益時內阻變化高達35m贅以上,如果客戶

給出的內阻較為苛刻,很容易內阻超標,如果溫度升高5益,又

會使內阻降低35m贅以上,導致不合格電池被認定為合格,因

此弄清溫度與內阻之間的關系

[3-4]

來指導生產至關重要。鋰離子

電池內阻主要由歐姆內阻和極化內阻兩部分組成

[5-6]

,歐姆內阻

主要是極片的內阻、極耳與極片之間的接觸內阻等物理內阻,

極化內阻則是電化學極化和濃差極化兩方面共同決定,且隨電

流的增加極化內阻也越嚴重,我們進行測量時主要采用交流法

測試內阻,測得的內阻為歐姆內阻,在同一條件下不會發生變

化。本文針對五種不同內阻的電池進行了測試,發現內阻與溫

度之間呈現二次函數關系,在15~30益之間呈現良好的線性關

系,并通過線性關系總結出相應的公式,用于指導生產。

[1]

搖搖內阻均值為162m贅、240m贅、283m贅、350m贅和580m贅

的鈷酸鋰鋰離子電池(25益時內阻),每種電池實驗數量為6。

ZT010L恒溫箱(依0郾1益),上海增達環境試驗設備有限公

司;BTS-4002內阻儀(依0郾1m贅),深圳市泰斯電子有限公司。

1郾2搖實驗方法

將需要測定的電池放置在恒溫箱中,設定好溫度,待溫度

達到設定值時保持恒溫1h(測試結果表明40min內阻已恒定),

記錄內阻值,重新調整溫度重復上述步驟,進行測試。

2搖結果與討論

2郾1搖測試條件

表1搖測試條件

Table1搖Testcondition

編號

1

2

3

4

5

電池內阻均值

(25益下的內阻)/m贅

162

240

283

350

580

溫度

范圍/益

0~30

-1~31

10~30

0~30

0~30

測試間隔/益

3

2

2

1

1

1搖實搖驗

1郾1搖樣品與儀器

搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖搖

作者簡介:梁順超(1988-),男,工程師,碩士研究生,主要研究方向鋰離子電池。

搖67

梁順超:溫度對鋰離子電池內阻影響的研究第46卷第15期

五種電池分別置于恒溫箱中恒溫后進行測定內阻,其中測

試溫度范圍以及測試內阻間隔溫度如表1所示。內阻值取正數

按四舍五入法進行,間隔溫度不同是因為內阻較小導致較小溫

度間隔變化不明顯,因此將溫度間隔進行調整。

2郾2搖溫度與內阻的關系

為了使同一種鋰離子電池有相同的基準點,我們采取

25益均取為零,其他溫度阻值與25益取差值,將結果用最小

二乘法擬合成二次函數,如圖1所示。

圖1搖電池內阻隨溫度變化擬合圖

Fig郾1搖Fittinglineforresistancechangewithtemperature

各參數如表2所示。

表2搖擬合方程參數

Table2搖Parameter

方程

B1

駐R

for

=A+B1T+B2T

fittingequation

編號

2

1

2

71郾97542

A

-4郾015450郾

B2

R

2

3

182郾89971-10郾843710郾

044430郾

4298郾

195郾2152-10郾71840郾

113530郾

99947

99903

5428郾

83333

17663

-18郾080650郾

113530郾9994

-22郾840570郾

24194

22465

0郾

0郾

99863

99909

0郾

由表2數據可

2

溫度的阻值指導生產

998以上,針對特定的型號我們可以運用此方程計算出相應

知五組數據擬合效果都非常好,R均在

,提升了生產效率和產品的合格率。

2郾3搖內阻隨溫度變化方程

對15~30益這段進行線性擬合,并對各阻值的擬合方程

斜率對內阻做擬合得到擬合方程,如圖2所示。

擬合曲線方程的參數以及相關系數,見表3。

表3中數據可知R

2

均在0郾99以上,說明在15~30益區

間,電池的內阻隨溫度呈現良好的線性關系。將內阻與斜率做

線性擬合得到方程L=-0郾02523R+1郾5305,R

2

鈷酸鋰電池在100~600m贅范圍內內阻隨溫度變化的斜率與內

=0郾98624,說明

阻值成正比例關系。

圖2搖15~30益內阻隨溫度變化擬合曲線

Fig郾2搖Resistance

內阻與斜率擬合曲線(插圖)

fittingline

change

forresistance

withtemperature

changewith

in

slop

15~30益

Table3搖

表

Parameter

3搖擬合方程參數

forfittingequation

編號

1

A

方程駐R

B

=A+BT

R

2

2123郾

50郾66523-2郾01792

3

4

141郾

06852-4郾

0郾

5

194郾

51481-5郾

88611

62222

0郾

99672

0郾

99145

321郾

94281

95098-12郾

-7郾72467

83824

0郾

99722

0郾

99582

99558

3搖結搖論

小容量鋰離子電池的內阻與溫度呈現正相關關系,通過本

實驗得出的公式可以很好的指導生產在冬夏兩季溫度不恒定時

對電池內阻的影響問題,針對擬合曲線給出了小容量電池溫度

與內阻的變化趨勢,為后續研究小容量鋰離子電池內阻隨溫度

變化原因奠定了基礎。

[1]搖WangK郾StudyonLowTemperature

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