磷酸鐵鋰電池直流內(nèi)阻對(duì)電池性能的影響

磷酸鐵鋰電池的直流內(nèi)阻是評(píng)價(jià)電池性能的重要指標(biāo)之一。內(nèi)阻的測(cè)試包括交流內(nèi)阻與直流內(nèi)阻。對(duì)于磷酸鐵鋰電池單體，一般以交流內(nèi)阻來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，即通常稱為歐姆內(nèi)阻。但對(duì)于大型磷酸鐵鋰電池組應(yīng)用，如電動(dòng)車用電源系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，由于測(cè)試設(shè)備等方面的限制，不能或不方便來(lái)直接進(jìn)行交流內(nèi)阻的測(cè)試，一般通過(guò)直流內(nèi)阻來(lái)評(píng)價(jià)電池組的特性。在實(shí)際應(yīng)用中，也多用直流內(nèi)阻來(lái)評(píng)價(jià)電池的健康度，進(jìn)行壽命預(yù)測(cè)，以及進(jìn)行系統(tǒng)SOC、輸出輸入能力等的估計(jì)。在生產(chǎn)中，可以用來(lái)檢測(cè)故障電池如微短路等現(xiàn)象。

磷酸鐵鋰電池直流內(nèi)阻的測(cè)試原理是通過(guò)對(duì)電池或電池組施加較大的電流（充電或放電），持續(xù)較短時(shí)間，在電池內(nèi)部還沒(méi)有達(dá)到完全極化的情況下，根據(jù)施加電流前后電池的電壓變化和施加的電流，計(jì)算電池的直流內(nèi)阻。測(cè)試直流內(nèi)阻必須選擇好四個(gè)參數(shù)：電流（或采用的倍率）、脈沖時(shí)間、荷電狀態(tài)（SOC）、測(cè)試環(huán)境溫度。這些參數(shù)的變化對(duì)直流內(nèi)阻有較大的影響。

直流內(nèi)阻不僅包括了電池組的歐姆內(nèi)阻部分，還部分包括了電池組的一些極化電阻。

而電池的極化受電流、時(shí)間等影響比較大。目前常用的磷酸鐵鋰電池直流內(nèi)阻測(cè)試方法有以下三個(gè)：（1）美國(guó)《FreedomCAR電池測(cè)試手冊(cè)》中的HPPC測(cè)試方法：測(cè)試持續(xù)時(shí)間為10s，施加的放電電流為5C或更高，充電電流為放電電流的0.75。具體電流的選擇根據(jù)電池的特性來(lái)制定。

（2）日本JEVSD7132003的測(cè)試方法，原來(lái)主要針對(duì)Ni/MI電池，后也應(yīng)用于鋰離子電池，首先建立0~100%SOC下電池的電流一電壓特性曲線，分別以1C、2C、5C、10C的電流對(duì)設(shè)定SOC下的電池進(jìn)行交替充電或放電，充電或放電時(shí)間分別為10s，計(jì)算電池的直流內(nèi)阻。（3）我國(guó)“863”計(jì)劃電動(dòng)汽車重大專項(xiàng)《HEV用高功率鋰離子動(dòng)力蓄電池性能測(cè)試規(guī)范》中提出的測(cè)試方法，測(cè)試持續(xù)時(shí)間為5s，充電測(cè)試電流為3C，放電測(cè)試電流為9C。

JEVS法、HPPC法兩種測(cè)試方法各有特點(diǎn)，JEVS法采用0~10C“系列”電流可以避免采用單一電流產(chǎn)生的結(jié)果偏差，其假定電池的內(nèi)阻主要成分是近似恒定的歐姆阻抗，因此在放電倍率較低情況下可靠性較高。實(shí)際上在電池高倍率充放電時(shí)，整個(gè)電池反應(yīng)的速率控制步驟由小倍率下的電荷轉(zhuǎn)移過(guò)程控制變?yōu)閭髻|(zhì)過(guò)程控制，電池的阻抗構(gòu)成中不僅有電池本體歐姆阻抗，還有極化反應(yīng)阻抗等，并且隨電流和脈沖時(shí)間發(fā)生變化。HPPC法同時(shí)采用中低倍率及高倍率兩個(gè)電流段測(cè)試電池的功率能力，兼顧了電池在中低兩種倍率及高倍率充電或放電電流下不同的電壓響應(yīng)特性，但采用某一電流（5C、15C）分別代表中低倍率或高倍率電池功率能力的方法缺乏全面性，不同電池某一電流（5C、15C）下的電壓響應(yīng)不同，造成了測(cè)試結(jié)果的片面和偏差。“863“測(cè)試規(guī)范中采用一種充電電流和放電電流，并且兩者差距比較大，具有一定的片面性。每種測(cè)試方法均可以作為一個(gè)基準(zhǔn)方法來(lái)測(cè)試，對(duì)不同的電源系統(tǒng)進(jìn)行比較。但每種電池均有一定的適應(yīng)性，其受測(cè)試電流和時(shí)間的不同，內(nèi)阻的變化規(guī)律也會(huì)發(fā)生變化。