一种分析电池内阻构成的方法技术

本发明专利技术公开了一种分析电池内阻构成的方法

【技术实现步骤摘要】
一种分析电池内阻构成的方法


[0001]本专利技术涉及电池内阻分析
，特别是涉及一种分析电池内阻构成的方法
。

技术介绍

[0002]直流阻抗和交流阻抗是评价电池极化大小的重要指标
。
[0003]现有的直流内阻
(DCIR)
分析方法，对电池施加持续某个时间段的较大电流的恒电流脉冲，用脉冲前后的电压变化值除以电流变化值，计算出该时间段对应的直流内阻；上述方法操作虽然极其简单，但无法有效辨识电化学反应极化与浓差极化发挥作用的分界点
(
边界
)
，进而无法客观地评估电化学活化内阻
、
浓差内阻的阻值
(
数值大小
)
及其变化规律，也无从估算膜扩散内阻和电荷传递内阻，对于解析电池的阻抗信息存在一定缺陷
。CN113093038A
采用常规
DCIR
测试，首先获取脉冲充放电的电压差值时间序列，再按顺序将各差值与第1个差值进行比较，以差值变化的拐点作为浓差极化内阻开始作用的起始点
。
该方法是从时域角度分析电压差变化数据，需要测试设备具有极其密集的时间间隔采集电压数据的能力
(
Δ
t
不大于
0.001
秒
)
，且使用脉冲电流的倍率较大，反复使用较大倍率的脉冲电流对电池或有负面作用
。
[0004]交流内阻表用于测量电池的欧姆内阻，信息量较少
。
电化学阻抗谱
(EIS)
能评估多种时间尺度的阻抗，但需要配置成本较高的电化学工作站；当研究电池在特定温度下的阻抗特性，还需要将电化学工作站搬运到恒温箱周围，连接计算机，将其测试引线及其电池夹具放置到恒温箱中，将某种状态的电池转移到电化学工作站电池夹具上，实操工序相对繁琐
。
通常情况下，为了防止设备受损，电化学工作站是不允许随意搬运的
。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是针对现有技术中存在的技术缺陷，而提供一种分析电池内阻构成的方法，该方法不依托于电化学工作站，可以有效辨识电化学反应极化和浓差极化在频域上发挥作用的交界点，进而评估电化学活化内阻
、
浓差极化内阻的阻值，还可进一步的计算膜扩散内阻和电荷传递内阻
。
[0006]一种分析电池内阻构成的方法，包括步骤：
[0007]步骤一：使待检测电池在预设温度环境中处于预设状态；所述预设状态下，所述待检测电池的电流为
I0，电流
I0的取值范围为0‑
0.1C
；
[0008]步骤二：按预设第一规则采集电池被施加测试电流
I
app
前瞬间以及施加测试电流
I
app
期间的电压，形成与采集时间集合
t
test
＝
{t0,t1,t2,
…
,t
n
}
对应的采集电压集合
U
test
＝
{U0,U1,U2,
…
,U
n
}
，
t0＝0，
U0为施加测试电流前瞬间采集的电压；
[0009]步骤三：从步骤二中的电压及时间的集合数据中按预设第二规则提取目标数据，构建目标电压集合
U
filter
和目标时间集合
t
filter
；
[0010]步骤四：基于所述目标时间集合
t
filter
和目标电压集合
U
filter
，构建目标对数转换频率集合
f
filter
和目标内阻集合
R
filter
；目标时间集合
t
filter
、
目标电压集合
U
filter
、
目标对数
转换频率集合
f
filter
以及目标内阻集合
R
filter
的元素为一一对应关系；绘制目标内阻相对于目标对数转换频率的微分曲线，微分曲线在对数转换频率
≤0.1Hz
区间内取得极大值时的横坐标记作
f
c
，
f
c
是电化学反应极化和浓差极化在频域上发挥作用的交界点，
f
c
对应的目标内阻为
R
c
；
[0011]对于任意目标时间
t
x
∈t
filter
，对应的目标对数转换频率集合
f
filter
中的目标对数转换频率元素
f
x
＝
log(C/t
x
)
，
C
为转换系数，取值范围为
0.25
‑
0.50
；
[0012]对于任意目标时间
t
x
∈t
filter
，对应的目标内阻集合
R
filter
中的目标内阻
R
x
＝
(U
x
‑
U0)/(I
app
‑
I0)
，
U
x
是任意目标时间
t
x
所对应的电压；则有
R
c
＝
(U
c
‑
U0)/(I
app
‑
I0)
；
[0013]步骤五：计算电化学活化内阻
R
act
、
浓差内阻
R
diff
，以及估算膜扩散内阻
R
f
和电荷传递内阻
R
ct
；电化学活化内阻
R
act
＝
R
c
‑
R
ohm
，浓差内阻
R
diff
＝
R
sum
‑
R
c
，膜扩散内阻
R
f
＝
R1‑
R
ohm
，电荷传递内阻
R
ct
＝
R
c
‑
R1，
R
ohm
为待检测电池的欧姆内阻；
[0014]R1＝
(U1‑
U0)/(I
app
‑
I0)
；
[0015]R
sum
为步骤二中对电池施加测试电流
I
app...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
分析电池内阻构成的方法，其特征在于，包括步骤：步骤一：使待检测电池在预设温度环境中处于预设状态；所述预设状态下，所述待检测电池的电流为
I0，电流
I0的取值范围为0‑
0.1C
；步骤二：按预设第一规则采集电池被施加测试电流
I
app
前瞬间以及施加测试电流
I
app
期间的电压，形成与采集时间集合
t
test
＝
{t0,t1,t2,
…
,t
n
}
对应的采集电压集合
U
test
＝
{U0,U1,U2,
…
,U
n
}
，
t0＝0，
U0为施加测试电流前瞬间采集的电压；步骤三：从步骤二中的电压及时间的集合数据中按预设第二规则提取目标数据，构建目标电压集合
U
filter
和目标时间集合
t
filter
；步骤四：基于所述目标时间集合
t
filter
和目标电压集合
U
filter
，构建目标对数转换频率集合
f
filter
和目标内阻集合
R
filter
；目标时间集合
t
filter
、
目标电压集合
U
filter
、
目标对数转换频率集合
f
filter
以及目标内阻集合
R
filter
的元素为一一对应关系；绘制目标内阻相对于目标对数转换频率的微分曲线，微分曲线在对数转换频率
≤0.1Hz
区间内取得极大值时的横坐标记作
f
c
，
f
c
是电化学反应极化和浓差极化在频域上发挥作用的交界点，
f
c
对应的目标内阻为
R
c
；对于任意目标时间
t
x
∈t
filter
，对应的目标对数转换频率集合
f
filter
中的目标对数转换频率元素
f
x
＝
log(C/t
x
)
，
C
为转换系数，取值范围为
0.25
‑
0.50
；对于任意目标时间
t
x
∈t
filter
，对应的目标内阻集合
R
filter
中的目标内阻
R
x
＝
(U
x
‑
U0)/(I
app
‑
I0)
，
U
x
是任意目标时间
t
x
所对应的电压；步骤五：计算电化学活化内阻
R
act
、
浓差内阻
R
diff
，以及估算膜扩散内阻
R
f
和电荷传递内阻
R
ct
；电化学活化内阻
R
act
＝
R
c
‑
R
ohm
，浓差内阻
R
diff
＝
R
sum
‑
R
c
，膜扩散内阻
R
f
＝
R1‑
R
ohm
，电荷传递内阻
R
ct
＝
R
c
‑
R1，
R
ohm
为待检测电池的欧姆内阻；
R1＝
(U1‑
U0)/(I
app
‑
I0)
；
R
sum
为步骤二中对电池施加测试电流
I
app
作用
25s
对应的直流内阻，即采集时间
t
＝
25s
，
U
sum
为对应的采集电压，
R
sum
＝
(U
sum
‑
U0)/(I
app
‑
I0)。2.
根据权利要求1所述分析电池内阻构成的方法，其特征在于，步骤一中，所述预设状态包括所述待检测电池处于静置状态
、
极小电流充电
/
放电状态；处于静置状态时，静置时间不小于
1h
；处于极小电流充电
/
放电状态时，充电
/
放电的时间不小于
2min。3.
根据权利要求1所述分析电池内阻构成的方法，其特征在于，步骤二中，按预设第一规则采集电池被施加测试电流
I
app
前瞬间以及施加测试电流
I
app
期间的电压的步骤包括：用于计算电化学活化内阻
R
act
、
浓差内阻
R
diff
时，当施加测试电流
I
app
的作用时间
t≤t
s
时，时间变化量
≥0.03s
或电压变化量
≥0.005V
时至少采集一个电压数据；当
t

【专利技术属性】
技术研发人员：郭立超，姜泽，王亚，郝琦，孔令丽，郭纪，张志荣，
申请(专利权)人：天津聚元新能源科技有限公司，
类型：发明
国别省市：