温度对锂离子电池内阻影响的研究

2024年4月2日发(作者：通脉汤)

第46卷第15期

2018年8月

广摇州摇化摇工

GuangzhouChemicalIndustry

Vol郾46No郾15

Aug郾2018

温度对锂离子电池内阻影响的研究

梁顺超

(广东国光电子有限公司,广东摇广州摇510800)

摘摇要:

锂离子电池内阻是一项重要的指标,特别是小容量电池内阻大,随温度变化内阻变化较大,影响在不同温度下对

电池内阻的判断。本文对锂离子电池内阻与温度的关系进行了测试,并针对内阻与温度的关系拟合出一次和二次方程,一次方程

中斜率与内阻又呈现良好的线性关系,R

2

达0郾98以上,通过此方程可解决不同温度电池内阻的标准问题。也为研究电池内阻与

温度关系探索出了一种方法。

关键词:

锂离子电池;内阻;温度;方程

摇中图分类号:

TQ152

摇文献标志码:

A摇摇

文章编号:

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

锂离子电池具有能量密度高、低自放电率、寿命长等优

点被广泛地应用于便携式电子产品

[2]

,如手机、智能手表、

蓝牙耳机等。伴随着锂离子电池的小型化,电池的内阻变大成

了一个突出的问题,电池容量从几十mAh到上百mAh,电池的

内阻从上百m赘到几百m赘不等,甚至有些电池内阻达1000m赘

以上。这样大的内阻在温度发生变化时发生明显的变化,对于

电池生产厂来说这不是一个好现象,如电池内阻350m赘的锂离

子电池在温度降低5益时内阻变化高达35m赘以上,如果客户

给出的内阻较为苛刻,很容易内阻超标,如果温度升高5益,又

会使内阻降低35m赘以上,导致不合格电池被认定为合格,因

此弄清温度与内阻之间的关系

[3-4]

来指导生产至关重要。锂离子

电池内阻主要由欧姆内阻和极化内阻两部分组成

[5-6]

,欧姆内阻

主要是极片的内阻、极耳与极片之间的接触内阻等物理内阻,

极化内阻则是电化学极化和浓差极化两方面共同决定,且随电

流的增加极化内阻也越严重,我们进行测量时主要采用交流法

测试内阻,测得的内阻为欧姆内阻,在同一条件下不会发生变

化。本文针对五种不同内阻的电池进行了测试,发现内阻与温

度之间呈现二次函数关系,在15~30益之间呈现良好的线性关

系,并通过线性关系总结出相应的公式,用于指导生产。

[1]

摇摇内阻均值为162m赘、240m赘、283m赘、350m赘和580m赘

的钴酸锂锂离子电池(25益时内阻),每种电池实验数量为6。

ZT010L恒温箱(依0郾1益),上海增达环境试验设备有限公

司;BTS-4002内阻仪(依0郾1m赘),深圳市泰斯电子有限公司。

1郾2摇实验方法

将需要测定的电池放置在恒温箱中,设定好温度,待温度

达到设定值时保持恒温1h(测试结果表明40min内阻已恒定),

记录内阻值,重新调整温度重复上述步骤,进行测试。

2摇结果与讨论

2郾1摇测试条件

表1摇测试条件

Table1摇Testcondition

编号

1

2

3

4

5

电池内阻均值

(25益下的内阻)/m赘

162

240

283

350

580

温度

范围/益

0~30

-1~31

10~30

0~30

0~30

测试间隔/益

3

2

2

1

1

1摇实摇验

1郾1摇样品与仪器

摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇摇

作者简介:梁顺超(1988-),男,工程师,硕士研究生,主要研究方向锂离子电池。

摇67

梁顺超:温度对锂离子电池内阻影响的研究第46卷第15期

五种电池分别置于恒温箱中恒温后进行测定内阻,其中测

试温度范围以及测试内阻间隔温度如表1所示。内阻值取正数

按四舍五入法进行,间隔温度不同是因为内阻较小导致较小温

度间隔变化不明显,因此将温度间隔进行调整。

2郾2摇温度与内阻的关系

为了使同一种锂离子电池有相同的基准点,我们采取

25益均取为零,其他温度阻值与25益取差值,将结果用最小

二乘法拟合成二次函数,如图1所示。

图1摇电池内阻随温度变化拟合图

Fig郾1摇Fittinglineforresistancechangewithtemperature

各参数如表2所示。

表2摇拟合方程参数

Table2摇Parameter

方程

B1

驻R

for

=A+B1T+B2T

fittingequation

编号

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数据可

2

温度的阻值指导生产

998以上,针对特定的型号我们可以运用此方程计算出相应

知五组数据拟合效果都非常好,R均在

,提升了生产效率和产品的合格率。

2郾3摇内阻随温度变化方程

对15~30益这段进行线性拟合,并对各阻值的拟合方程

斜率对内阻做拟合得到拟合方程,如图2所示。

拟合曲线方程的参数以及相关系数,见表3。

表3中数据可知R

2

均在0郾99以上,说明在15~30益区

间,电池的内阻随温度呈现良好的线性关系。将内阻与斜率做

线性拟合得到方程L=-0郾02523R+1郾5305,R

2

钴酸锂电池在100~600m赘范围内内阻随温度变化的斜率与内

=0郾98624,说明

阻值成正比例关系。

图2摇15~30益内阻随温度变化拟合曲线

Fig郾2摇Resistance

内阻与斜率拟合曲线(插图)

fittingline

change

forresistance

withtemperature

changewith

in

slop

15~30益

Table3摇

表

Parameter

3摇拟合方程参数

forfittingequation

编号

1

A

方程驻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摇结摇论

小容量锂离子电池的内阻与温度呈现正相关关系,通过本

实验得出的公式可以很好的指导生产在冬夏两季温度不恒定时

对电池内阻的影响问题,针对拟合曲线给出了小容量电池温度

与内阻的变化趋势,为后续研究小容量锂离子电池内阻随温度

变化原因奠定了基础。

[1]摇WangK郾StudyonLowTemperature

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