Điện trở là đại lượng vật lý đặc trưng cho mức độ cản trở của các phần tử mạch đối với việc truyền dòng điện. Điện trở trong (điện trở trong) của pin lithium là một trong những chỉ số quan trọng để đánh giá hiệu suất của pin. Trong các ứng dụng thực tế, điện trở trong của pin lithium có ba vai trò quan trọng:

1. Nó có thể được sử dụng để đánh giá tình trạng của pin và dự đoán tuổi thọ của pin.

2. Nó có thể được sử dụng để ước tính SOC của pin.

3. Trạng thái kết nối của mạch trong mô-đun pin cũng có thể được xác định bằng cách đo điện trở trong và có thể đưa ra phán đoán kịp thời khi kết nối bị lỏng.

Khi dòng điện đi qua điện cực, hiện tượng điện cực lệch khỏi điện thế cân bằng được gọi là sự phân cực của pin và sự phân cực tạo ra điện thế quá mức. Hiểu được sự phân cực là điều quan trọng để hiểu được điện trở trong của pin và chúng là những mối quan hệ tương ứng. Trong pin lithium, sự phân cực có thể được chia thành ba loại tùy theo nguyên nhân phân cực:

1. Phân cực Ohmic: pin bao gồm các vật liệu điện cực, chất điện phân, màng ngăn và các bộ phận khác nhau, sự phân cực ohm là do điện trở của pin kết nối với Mỗi bộ phận, giá trị sụt áp tuân theo định luật Ohmic, dòng điện giảm, độ phân cực giảm ngay, dòng điện dừng ngay lập tức biến mất.

2. Phân cực điện hóa: Sau khi bật nguồn pin, bề mặt điện cực sẽ tạo ra phản ứng điện hóa, lúc này tốc độ truyền điện tích của một bước trong quá trình phản ứng điện hóa không đạt trở kháng của tốc độ phóng điện bên ngoài thì pin phải phân bổ một điện áp nhất định để đáp ứng năng lượng kích hoạt của tốc độ truyền của nó. Khi dòng điện giảm, độ phân cực giảm đáng kể tính bằng micro giây. Tương ứng, sự phân cực điện hóa tạo ra điện trở trong điện hóa, còn được gọi là trở kháng truyền điện tích.

3. Phân cực nồng độ: Do sự tiêu thụ chất phản ứng do bề mặt điện cực không thể bổ sung kịp thời, dẫn đến chênh lệch nồng độ ion trên bề mặt phản ứng, là kết quả của sự chuyển giao vật liệu, nghĩa là phân cực nồng độ. Sự phân cực này giảm theo dòng điện, giảm hoặc biến mất ở thang đo vĩ mô thứ hai (vài giây đến hàng chục giây). Tương ứng, sự phân cực nồng độ tạo ra điện trở trong của nồng độ, còn được gọi là trở kháng di chuyển ion lithium.

Trên thang thời gian, quá trình phân cực ohm được hoàn thành ngay lập tức, quá trình phân cực điện hóa được hoàn thành ở mức micro giây và quá trình phân cực nồng độ được hoàn thành ở cấp độ thứ hai.

Một số khái niệm liên quan:

1. Điện trở trong Ohmic: Phân cực Ohmic tạo ra điện trở trong Ohmic.

2. Điện trở trong của phân cực: điện trở do phân cực trong phản ứng điện hóa, bao gồm điện trở do phân cực điện hóa và phân cực nồng độ, và tụ điện phân cực song song tạo thành một vòng điện trở, được sử dụng để mô phỏng các đặc tính động của thế hệ phân cực pin và quá trình đào thải.

Pin có thể được tính gần đúng bằng mô hình mạch tương đương Thevenin, còn được gọi là mô hình bậc nhất và mối quan hệ kết nối của chúng có thể được hiển thị trong hình bên dưới. Trong đó, OCV là điện áp mạch hở của pin, Ro được gọi là điện trở trong ohm, Rp là điện trở trong phân cực tương đương, Cp là điện dung phân cực tương đương.


Nhìn chung, kết quả thử nghiệm được các doanh nghiệp sử dụng phổ biến được chia thành hai loại: 1. Phản kháng nội bộ trong giao tiếp; 2 Điện trở trong DC Điện trở

trong Ac: Điện trở trong AC dùng để truyền tín hiệu dòng điện hình sin I=Imaxsin(2πft) vào các điện cực dương và âm của pin, đồng thời bằng cách phát hiện sự sụt giảm điện áp U=Umaxsin(2πft +ψ) ở cả hai đầu của pin, có thể suy ra trở kháng AC của pin; Nói chung, tín hiệu dòng điện xoay chiều hình sin 1kHz được đưa vào cực dương và cực âm của pin và giá trị song song của Rp và Cp của pin ở tần số này thường nhỏ (lưu ý: vì tụ điện gần như bị đoản mạch dưới tín hiệu tần số cao), có thể bỏ qua. Do đó, điện trở được tín hiệu dòng điện xoay chiều phát hiện tương đối gần với giá trị của điện trở trong ohm Ro và điện trở trong AC thường có thể được coi là điện trở trong ohm của pin; Trong dây chuyền sản xuất pin, máy đo điện trở trong thường được sử dụng để đo điện trở trong của pin và đo điện trở AC, chủ yếu dùng để đánh giá quá trình sản xuất lõi pin. Thông qua dạng sóng điện áp, có thể đánh giá hiệu quả lớp phủ của vật liệu điện cực dương và âm, và có thể cải thiện hiệu quả hàn điện cực.

Điện trở trong DC: Điện trở trong DC là đưa tín hiệu DC vào pin để kiểm tra điện trở trong của pin, nói chung là dòng điện xung không đổi. Điện trở trong DC nói chung có thể được coi là điện trở trong ohm + trở kháng truyền điện tích + trở kháng di chuyển ion lithium của pin (sự khác biệt trong phương pháp thử nghiệm sẽ dẫn đến không có phân cực nồng độ, do đó nó có thể chỉ chứa điện trở trong ohm + trở kháng truyền điện tích).


Điện trở trong ohm liên quan đến kích thước, cấu trúc và cách lắp ráp của pin, giá trị điện trở của nó không liên quan gì đến trạng thái sạc và xả và hầu như không bị ảnh hưởng bởi trạng thái SOC.

Điện trở trong phân cực chỉ xảy ra trong quá trình sạc và xả của pin và điện trở trong phân cực bị ảnh hưởng bởi trạng thái SOC. Khi SOC của pin gần bằng 0% hoặc 100%, điện trở phân cực bên trong của nó lớn và khi SOC nằm trong khoảng từ 20% đến 80%, điện trở phân cực bên trong của nó tương đối nhỏ. Và hiện tượng này sẽ tăng dần theo số chu kỳ sử dụng pin. Bởi vì sau nhiều chu kỳ hoạt động của pin, bề mặt tiếp xúc giữa hoạt chất điện cực và chất điện phân của pin lithium-ion dần bị suy giảm, dẫn đến trở kháng điện hóa tăng lên.

Phương pháp kiểm tra điện trở trong DC:

Sau khi kết thúc quá trình phóng điện, điện áp của pin sẽ bật trở lại do tồn tại sự phân cực. Phép đo trở kháng DC là để tính toán điện trở trong của pin bằng cách sử dụng chênh lệch điện áp giữa điện áp tại thời điểm trước khi kết thúc phóng điện và điện áp sau khi kết thúc phóng điện. Cụ thể, ắc quy được xả với dòng điện không đổi cỡ I như hình dưới đây:




Ghi và vẽ đường cong điện áp cực ắc quy theo thời gian, đồng thời thu thập độ sụt áp và tăng điện áp của ắc quy như hình vẽ: Tại thời điểm t0 bước vào giai đoạn phóng điện ban đầu. Do tồn tại điện trở trong ohm, điện áp đầu cực của pin giảm từ điểm A xuống điểm B, sau đó chuyển sang giai đoạn ổn định phóng điện cho đến khi điện áp giảm xuống điểm C (thời gian t1). Lúc này, do dòng điện bị gián đoạn nên điện trở trong ohm bị sụt giảm và có thể quan sát thấy điện áp tăng lên điểm D. Đồng thời, do sự tồn tại của tụ phân cực nên điện áp của tụ không thể thay đổi, điện áp pin dần dần phục hồi và bước vào giai đoạn phục hồi phóng điện, cho đến khi tụ điện phân cực tại điểm E được phóng điện và điện áp cực pin không thay đổi.


Điện trở trong DC bằng C-> Sự thay đổi điện áp cực pin Pha E chia cho dòng phóng I.

Phương pháp kiểm tra điện trở phân cực:

Tham khảo hình trên, trong giai đoạn phục hồi phóng điện, điện áp ở hai đầu của tụ phân cực Cp không thay đổi mạnh và bằng điện áp phân cực Rp, giá trị của nó là giá trị của giai đoạn phục hồi điện áp của pin và dòng điện chạy qua điện trở phân cực Rp trước khi dừng phóng điện là dòng phóng I. Do đó, phân cực điện trở Rp có thể được D- vượt qua. Công thức tính thay đổi điện áp đầu cực pha E như sau: thay đổi điện áp đầu cực chia cho dòng phóng I.