Връзката между DCIR на батерията (вътрешно съпротивление на постоянен ток) и производителността на батерията е тема от голямо значение в областта на технологията на батериите. Като доставчик на DCIR тестери за батерии, бях свидетел от първа ръка как разбирането на тази връзка може да революционизира начина, по който оценяваме, оптимизираме и използваме батериите.
Разбиране на батерията DCIR
DCIR на батерията е мярка за съпротивлението, което батерията оказва на потока от постоянен ток. Той обхваща различни резистивни елементи в батерията, включително съпротивлението на електродите, електролита и контактното съпротивление между различните компоненти. Когато ток протича през батерия, вътрешното съпротивление причинява спад на напрежението, което може да се опише със закона на Ом (V = IR).
Математически DCIR може да се изчисли чрез прилагане на краткотраен импулс на постоянен ток към батерията и измерване на получената промяна на напрежението. Формулата за изчисляване на DCIR е (R_{DC}=\frac{\Delta V}{\Delta I}), където (\Delta V) е промяната в напрежението и (\Delta I) е промяната в тока.
Тази стойност е от решаващо значение, тъй като дава представа за вътрешното състояние на батерията. Ниският DCIR показва, че батерията може ефективно да провежда ток, докато високият DCIR предполага, че повече енергия се разсейва като топлина в батерията по време на работа.
Влияние върху производителността на батерията
Енергийна ефективност
Едно от най-преките въздействия на DCIR върху производителността на батерията е по отношение на енергийната ефективност. Когато батерията се разрежда или зарежда, разсейваната мощност поради вътрешното съпротивление се дава от (P = I^{2}R_{DC}). Тази мощност се губи като топлина, намалявайки общата енергийна ефективност на батерията.
Например, в батерията на електрическо превозно средство (EV), високото DCIR означава, че повече енергия се губи като топлина по време на ускорение и забавяне. Това не само намалява обхвата на шофиране на автомобила, но също така изисква допълнителни охладителни системи за управление на генерираната топлина, добавяйки към сложността и цената на акумулаторната система.
Изходна мощност
DCIR също ограничава максималната изходна мощност на батерията. Според формулата за мощност (P = VI) и като се има предвид падането на напрежението във вътрешното съпротивление (V = E - IR_{DC}) (където (E) е напрежението на отворена верига на батерията), с увеличаване на тока (I) напрежението (V) през клемите на батерията намалява поради вътрешното съпротивление.
При приложения с висока мощност, като електрически инструменти или хибридни електрически превозни средства, ниският DCIR е от съществено значение, за да се гарантира, че батерията може да достави необходимата мощност без значителен спад на напрежението. Ако DCIR е твърде висок, батерията може да не е в състояние да достави достатъчно енергия, за да отговори на изискванията на товара, което води до лоша производителност.
Цикъл живот
DCIR е тясно свързан с жизнения цикъл на батерията. Тъй като батерията се подлага на цикли на зареждане - разреждане, нейното вътрешно съпротивление има тенденция да се увеличава с времето. Това увеличение на DCIR може да се отдаде на различни фактори, като разграждане на електрода, изчерпване на електролита и образуването на твърдо-електролитни интерфазни (SEI) слоеве.
Високият DCIR може да ускори процеса на стареене на батерията. Повишеното генериране на топлина поради по-високото съпротивление може да причини топлинен стрес върху компонентите на батерията, което води до по-нататъшно разграждане. Например, в литиево-йонните батерии, прекомерната топлина може да доведе до разрушаване и реформиране на слоя SEI, консумирайки активни литиеви йони и намалявайки капацитета на батерията с течение на времето.
Оценка на състоянието на заряда (SOC) и състоянието на здравето (SOH).
DCIR също е ценен параметър за оценка на състоянието на заряд (SOC) и състоянието на изправност (SOH) на батерията. SOC представлява оставащото количество заряд в батерията, докато SOH показва цялостното влошаване на здравето и производителността на батерията в сравнение с първоначалното й състояние.
Тъй като SOC се променя, DCIR на батерията също се променя. Чрез измерване на DCIR на различни нива на SOC можем да разработим модели за по-точна оценка на SOC. По същия начин, увеличаването на DCIR с течение на времето може да се използва като индикатор за стареене на батерията и влошаване на SOH. Тази информация е от решаващо значение за системите за управление на батерията (BMS), за да се гарантира безопасна и ефективна работа на батерията.
Измервателна батерия DCIR
Точното измерване на DCIR на батерията е от съществено значение за разбирането на връзката му с производителността на батерията. Тук влизат в действие нашите DCIR тестери за батерии. Ние предлагаме набор от високо прецизни тестери, предназначени за измерване на DCIR с висока точност и надеждност.
TheСерия N5831 тестер за суперкондензатор/капацитет на батерия и DCIRе един от нашите водещи продукти. Той е способен да измерва DCIR както на суперкондензатори, така и на батерии с висока точност. Тестерът използва усъвършенствани техники за измерване, за да приложи контролиран импулс на постоянен ток към батерията и да измери получената промяна на напрежението, което позволява точно изчисляване на DCIR.
Друг продукт в нашата гама еТестер за капацитет на суперкондензатор и DCIR от серията N8130. Този тестер е специално проектиран за суперкондензатори, но може да се използва и за измерване на DCIR на батерията. Той предлага широка гама от възможности за измерване, включително измерване на капацитет и DCIR, което го прави универсален инструмент за тестване на батерии и суперкондензатори.
Освен това нашитеТестер за саморазреждане на суперкондензатор от серия N8310може също да предостави ценна информация, свързана с DCIR. Саморазреждането често е свързано с вътрешното съпротивление на батерията и чрез измерване на скоростта на саморазреждане можем да придобием допълнителна представа за DCIR характеристиките на батерията.
Значението на мониторинга на DCIR в приложения за батерии
Контрол на качеството при производството на батерии
В процеса на производство на батерии мониторингът на DCIR е от решаващо значение за контрола на качеството. Чрез измерване на DCIR на всяка батерия по време на производството, производителите могат да идентифицират клетки с необичайни стойности на съпротивление. Тези клетки може да имат производствени дефекти като лош контакт на електрода или неправилен състав на електролита. Премахването на тези дефектни клетки от производствената линия може да подобри цялостното качество и надеждността на батерийните пакети.
Системи за управление на батерията (BMS)
BMS играе жизненоважна роля за осигуряване на безопасна и ефективна работа на батериите. Включването на DCIR измерване в BMS може да подобри неговата функционалност. BMS може да използва информацията за DCIR, за да коригира стратегиите за зареждане и разреждане, да оптимизира разпределението на мощността между клетките на батерията в пакет и да предоставя ранни предупреждения за влошаване на батерията.
Второ - приложения за живот на батерията
Тъй като търсенето на решения за устойчива енергия се увеличава, използването на батерии с втори живот става все по-често срещано. Второ, батериите с постоянен живот са батерии, които са достигнали края на полезния си живот при едно приложение, но все още имат оставащ капацитет за по-малко взискателни приложения. Измерването на DCIR на батерии с втори живот може да помогне да се определи тяхната пригодност за тези нови приложения. Батерия с относително нисък DCIR все още може да бъде жизнеспособна за използване в стационарни системи за съхранение на енергия, например.
Заключение
Връзката между DCIR на батерията и производителността на батерията е многостранна и сложна. DCIR влияе върху енергийната ефективност, изходната мощност, живота на цикъла и точността на оценката на SOC и SOH. Разбирането на тази връзка е от решаващо значение за производителите на батерии, потребителите и изследователите.
Като доставчик на DCIR тестери за батерии, ние се ангажираме да предоставяме висококачествено оборудване за тестване, което може точно да измерва DCIR и да помогне на нашите клиенти да оптимизират работата на батерията. Независимо дали участвате в производство на батерии, разработване на електрически превозни средства или системи за съхранение на енергия, нашите тестери могат да предоставят ценна информация за вътрешното състояние на вашите батерии.
Ако се интересувате да научите повече за нашите DCIR тестери за батерии или имате някакви въпроси относно измерването на DCIR за батерии, моля не се колебайте да се свържете с нас за подробна дискусия и преговори за доставка. Очакваме с нетърпение да работим с вас, за да подобрим производителността на батерията и да стимулираме развитието на решения за устойчива енергия.
Референции
- Linden, D., & Reddy, TB (2002). Наръчник за батерии. Макгроу - Хил.
- Arora, P. & White, RE (1998). Сравнение на прогнозите за моделиране с експериментални данни от пластмасови литиево-йонни клетки. Journal of the Electrochemical Society, 145 (10), 3647 - 3669.
- Чен, З. и Ринкон - Медина, Л. (2011). Преглед на системата за оценка и управление на състоянието на заряда на батерията в приложения за електрически превозни средства: Предизвикателства и препоръки. IEEE Transactions on Vehicular Technology, 60(6), 2790 - 2805.