鋰離子電池內(nèi)阻測試淺述

鋰離子電池因其高電壓、高比能量、無記憶效應(yīng)以及高循環(huán)性能等特點，迅速發(fā)展成為最重要的電源產(chǎn)品，已廣泛應(yīng)用到消費電子、汽車工業(yè)、軍工航天、醫(yī)療等眾多領(lǐng)域。隨著中國對新能源汽車、充電樁等產(chǎn)業(yè)的重點扶持，鋰電池產(chǎn)業(yè)在中國市場也空前火爆。在《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中已將鋰離子電池列為行業(yè)發(fā)展的重點。 隨之而來，與之匹配的檢測方法、標準以及設(shè)備也在逐步完善中。

隨著GB/T 18287-2013《移動電話用鋰離子蓄電池及蓄電池組總規(guī)范》、GB 31241-2014《便攜式電子產(chǎn)品用鋰離子電池和電池組安全要求》、《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件》等眾多標準出臺，對鋰離子電池的檢測越發(fā)嚴格，對所有類型的鋰離子電池行業(yè)上下游生產(chǎn)企業(yè)也提出了更高要求。

在電池的研發(fā)和生產(chǎn)過程中，電池的充放電率、高中低倍率放電特性、大小電流過放電特性、常溫高溫低溫內(nèi)阻特性、容量分布測試等可靠性測試，以及電池內(nèi)部短路、持續(xù)充電、強迫放電等電流電阻安全測試都是必不可少的。那在這些測試中，電池內(nèi)阻的檢測都是非常關(guān)鍵的一步。

電池內(nèi)阻作為鋰電池最重要的內(nèi)部參數(shù)之一，與電池的性能檢測、壽命評估和能量管理都有著非常緊密的聯(lián)系，是衡量電池性能的一個重要技術(shù)指標。但在實際應(yīng)用中，卻存在不少的問題：

(1) 當充/放電時，阻抗是影響電氣特性及效率的因素之一。電池包通常由不同節(jié)數(shù)的單體電芯串接而成，若電芯間的內(nèi)阻差異很大，則也會嚴重影響整個電池包的放電能力。因此獲取單體電芯的內(nèi)阻值并進行系統(tǒng)的分析，也是電池的必測項目。

(2) 電池內(nèi)阻是決定電池耐充電及耐放電電流大小的關(guān)鍵，在鋰電池PACK工藝生產(chǎn)流程中，對電芯進行檢驗的電池內(nèi)阻測試儀一般功能簡單，測量信息量少，檢測精度不高，數(shù)據(jù)后期處理簡單，缺少在線檢測和檢測高電壓大容量電池和電池組的能力。

(3) 2015年發(fā)布的《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件》中，對電池內(nèi)阻的測量提出了新的要求：對于多芯電池組的組成電池，應(yīng)具有開路電壓和內(nèi)阻在線檢測能力，檢測精度分別為1mV和1mΩ。

為了解決眾多廠商在電池內(nèi)阻測試中遇到的難題，艾德克斯推出了IT5100系列電池測試儀。IT5100系列為用戶提供在線和離線兩種內(nèi)阻測試儀。其中在線內(nèi)阻測試儀通過對電池內(nèi)阻的在線測量和分析，可以快速而準確的得到各個單體電池內(nèi)阻在使用或充電過程中的動態(tài)變化，從而判斷電池是否失效。一般在線內(nèi)阻測試儀配合電池包充放電循環(huán)壽命測試較多，可反映出整個壽命周期中，電池包內(nèi)部單體電芯內(nèi)阻所呈現(xiàn)的動態(tài)變化。IT5102在線內(nèi)阻測試儀可同時監(jiān)控16個單體電芯內(nèi)阻變化，并且支持最多17臺主從并聯(lián)，將單體電芯測量數(shù)量擴展到272個，電壓電阻測量分辨率最高可達 0.1mV、0.1mΩ。滿足《鋰離子電池行業(yè)規(guī)范條件》中對多芯電池組的組成電池測試的要求。

IT5102在線內(nèi)阻測試儀還可以用于科研院校及電池生產(chǎn)企業(yè)的研發(fā)部。眾所周知，在所有的環(huán)境因素中，溫度對電池的充放電性能影響最大。低溫環(huán)境會降低鋰電池的性能。當電池暴露在低溫環(huán)境下時，電池的化學物質(zhì)活性顯著降低，電池內(nèi)阻增大，帶載能力下降。如何保證鋰電池在沒有任何保溫措施下在低溫環(huán)境穩(wěn)定工作，目前還沒有很好的解決辦法，但很多研究機構(gòu)正在研究該問題。IT5102在線內(nèi)阻測試儀可以在線監(jiān)測低溫環(huán)境下的電池工作過程中內(nèi)阻變化，為研究提供更多的有效數(shù)據(jù)。

此外，艾德克斯便攜式離線電池內(nèi)阻測試儀IT5101也是款功能強大、高精度的內(nèi)阻測試儀，非常適用于電池廠家在電芯篩選環(huán)節(jié)的應(yīng)用。它采用交流四端子的測試方法，測量不受測試線的阻抗影響，可以很精確的測量電池內(nèi)阻和電壓。電阻分辨率可達0. 1uΩ，電壓分辨率可達10uV。IT5101可以實時測量并顯示內(nèi)阻和電壓，并輸出監(jiān)測結(jié)果。用戶設(shè)置電壓和電阻的上下限，測試儀可以同時判斷阻抗和電壓，超出設(shè)定的量程測試儀就報警。另外在產(chǎn)線使用過程中，如果測試探頭接觸不良或斷線，測試儀可以實時檢測出來該故障，屏幕電阻顯示變?yōu)?ldquo;--------”，從而快速幫助操作人員發(fā)現(xiàn)問題。

我們知道電池類型不同，內(nèi)阻不同。如鎳鎘電池的內(nèi)阻低，可適用大電流放電及大電流充電;鋰離子電池內(nèi)阻較高，其內(nèi)阻一般要求幾十~幾百毫歐;大容量的動力鋰離子電池的內(nèi)阻一般在幾~幾十毫歐之間。對不同范圍的內(nèi)阻，使用不同的量程進行測試，可以獲取更高的精度。IT5101有七段量程，可以滿足多種應(yīng)用。不管是大型單體電池包還是紐扣電池，亦或手機/便攜式電子產(chǎn)品等的小型電池都可以精確測量。

在電池生產(chǎn)過程中，電池的品質(zhì)把控也很重要。鋰離子電池的安全保障除了產(chǎn)品設(shè)計和防濫用措施，很大程度上取決于生產(chǎn)過程控制。艾德克斯IT5101可以把電池內(nèi)阻測試的結(jié)果批量保存，并對其進行統(tǒng)計分析。統(tǒng)計結(jié)果呈列表或正態(tài)分布圖顯示。電池生產(chǎn)企業(yè)生產(chǎn)部門和研發(fā)部門可以根據(jù)電池內(nèi)阻檢測的分析結(jié)果，對電池的生產(chǎn)情況加以調(diào)整，進而提高產(chǎn)品的質(zhì)量和安全。

同時，為了幫助電池生產(chǎn)企業(yè)提供電池測試效率，艾德克斯為IT5100系列電池內(nèi)阻測試儀配備了不同的探頭測試線，如針型測試線，夾型測試線，端子測試線，方便用戶根據(jù)不同測量需求選配。

艾德克斯IT5100系列電池內(nèi)阻測試儀在電池應(yīng)用領(lǐng)域使用的很廣泛。很多單位并不生產(chǎn)電池，但他們使用電池，比如筆記本電池生產(chǎn)廠、手機電池組裝廠等等都會用到電池檢測設(shè)備。艾德克斯IT5100系列電池內(nèi)阻測試儀也可以為蓄電池、儲能電池、太陽能電池等提供內(nèi)阻分析。它可以讓技術(shù)人員、產(chǎn)線工人、管理人員更加清楚的了解電池的性能。