CN109752663A - 一种电池内阻的测量方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种电池内阻的测量方法，对被测电池以预设的电流进行充电或放电操作后，记录充电或放电截止时到电压稳定时的电压值，计算得出电池的三种极化(即欧姆/电阻极化、电化学极化和浓差极化)各自对应的内阻。本发明利用了上述三种极化在充电或放电结束后恢复到新平衡态的特征时间量级的差别，通过清晰明确的界定方法来将这三个极化的值提取并区分开来并用于各自对应内阻的计算。经过与其他相关实验对比以及多个实施例验证表明本发明提出的方法具有较高的可信度和很强的实用性。
Description
技术领域
本发明涉及一种电池内阻的测量方法。
背景技术
电池的内阻对电池容量的释放和大功率充放电性能以及内部产热都有很大的影响。因此在设计电池时，内阻是需要重点检测的一个参数。而影响内阻大小的因素很多，比如极片、电解液、集流体本身的导电性能，电极活性物和电解液之间电化学性能，以及电荷在固相和液相中的传输性能等。如果能找到把这些不同原因造成的内阻区分开的方法，将对电芯和模组设计的优化、失效机理的分析等起到重要的作用。
目前对电池内阻测量最常用的方法主要有两种：一种是直流法，一种是交流法。
直流法测内阻通常的做法是：在电池某个荷电状态(SOC,State of Charge)下进行一定时间(可以是5s，10s，20s等)的恒流放电，记录放电前的电压(这时候是开路电压)和放电终止电压(通常是指放电电压的最低点)，并将这两个电压的差值(一般是前者减去后者)除以恒流放电的电流，其值被看作电池的直流内阻。比如专利申请CN 103529301A。第二种测量方法是利用放电(或充电)之后电压的回升(或回落)来测内阻的。这些方法主要是通过测量电池在停止放电(或充电)后电压回升(或回落)时测得的第一个点的电压值与放电(或充电)结束时的电压值之间的差再除以放电(或充电)结束前的电流来计算电池的欧姆内阻。这些方法存在的问题是对放电(或充电)结束后电压回升(或回落)的第一个点依赖于测量仪器的分辨率而并没有一个清晰明确的判定标准，所以得到的结果比较随意，并且不能反映实际物理意义。实际上由于欧姆极化(或称电阻极化)的特征时间(也称时间常数)非常短，即一般在10微秒左右的数量级，上述所提到的第二种直流测量方法所描述的将根据测量仪器分辨率得到的电压回升(或回落)的第一个点看作为欧姆极化消失的点具有极大的随意性和不准确性。而如果即使相差0.1秒，相对于欧姆极化的特征时间来说误差也是巨大的。此外由于电极表面存在双电层。在放电(或充电)电流停止的最初阶段，电压并不是立刻回升(或回落)的，而是有个缓慢的变化过程(需要对双电层进行充或放电)。基于上述原因，仅通过选择电压回升(或回落)的第一点来判断欧姆极化的消失是不可行的，得到的结果也是不准确的。
通常来说，根据充放电时极化产生的不同原因，可以简单的分为三类：欧姆极化、电化学极化和浓差极化。上面描述的直流法测内阻的另一个缺陷在于它无法将这些不同原因造成的极化区分开来。
交流法测内阻的通常做法有两种。一种是使用交流内阻测量仪直接测量，一般频率选择在1KHz左右。但是这种方法只能测量到欧姆内阻，而对于电荷转移内阻(由电化学极化引起)和扩散内阻(由浓差极化引起)无法测得。另一种方法是使用交流阻抗谱也叫电化学阻抗谱(Electrochemical Impedance Spectroscopy,EIS)。用EIS可以测得电池在接近平衡状态下的欧姆内阻和电荷转移内阻，但是无法测得扩散内阻。因为在用EIS法测交流阻抗谱时要求电压扰动幅度非常小(一般在5mV左右)，所以用这种方法将无法测得电池在实际使用中(实际电流远远大于EIS测量所允许的范围)的上述两个内阻值。
发明内容
本发明的一个目的在于提供一种电池内阻的测量方法，包括：
A.提供电池，控制电池温度达到测试温度；
B.采用预设电流I对电池进行恒流放电或充电一段预设的时间后截止，记录从放电或充电截止时刻到电压平稳时的电池电压；
检测电池放电或充电截止时刻的电池电压值为V1，欧姆过电位消失后的电池电压值为V2，
C.根据公式Ro＝|V2-V1|/I计算欧姆内阻Ro。
上述测试方法中，控制电池温度达到测试温度，可以首先调整测试环境温度至需要的温度(可以是室温或其他电池允许的工作温度)，然后将电池放置在该环境中直至其温度达到平衡，即与环境温度一致且不再变化，其误差可以允许在±2℃以内。
本发明中，可以采用电池测试仪对电池进行恒流充电或放电，使用高速数据采集仪对电池的电压进行采集。将待测试的电池连接到电池测试仪和高速数据采集仪(其分辨率优选为每秒采集106个数据点或更多)上，在测试环境下在没有载荷下静置一段时间直至其电压达到平衡，根据实际情况这个时间可以是0～2h或更长，然后进行恒流放电或充电。具体测试连接示意图见图1。
放电(或充电)电流截止后，记录欧姆过电位消失后的电池电压值为V2，即在放电(或充电)截止后由于电流载荷失去，欧姆过电位消失后的电池电压值。欧姆极化的特征时间量级在1微秒到1毫秒之间。实际测量中发现由于电池内部固液界面双电层的效应，电压的回升(或回落)是一个缓慢的过程，在这个缓慢的过程结束后有一个明显的平台，平台所对应的电压即为V2。即所述V2的取值为V1之后电压回升或回落后的第一个平台的平台电压。放电和充电情况下的示意图分别参见图2和图3。
经过使用交流电法测电池在相同状态下的欧姆内阻和该值的对比验证了该取值方法的准确性。需要说明的是，电化学极化和浓差极化的特征时间都远远大于欧姆极化的特征时间，所以这里的取值假设了在从V1到V2这段时间内电化学极化和浓差极化的变化可以忽略不计。
本发明的另一个目的在于提供一种电池内阻的测量方法，包括：
A.提供电池，控制电池温度达到测试温度；
B.采用预设电流I对电池进行恒流放电或充电一段预设的时间后截止，记录从放电或充电截止时刻到电压平稳时的电池电压；
检测欧姆过电位消失后的电池电压值为V2，欧姆过电位和电化学过电位消失后的电池电压值为V3，
C.根据公式Rct＝|V3-V2|/I计算电荷转移内阻。
欧姆过电位和电化学过电位消失后的电池电压值为V3，V3的取值点在V1之后的电化学极化的特征时间范围内(特征时间量级在1毫秒到1秒之间)。本发明通过下面的公式来确定V3取值点，即在V2之后当电压相对于时间的变化值与该时刻电压值之比小于预设值C1时的点：
|dV/dt|/V<C1
对C1的取值需要说明的是，通常的，C1的取值可以选择在0.001s-1到0.5s-1之间。如果C1取值过大则最终算出来的Rct和真实值之间会有较大误差，如果C1取值过小则又需要考虑由浓差极化变化引起的对采集到的数据的影响。经过多次实验验证C1的取值在0.01s-1到0.2s-1之间时既能保证计算结果的准确性又能有效的减少浓差极化变化带来的影响。
在本发明的另一个实施例中，所述V3为当电压相对于时间的变化值与该时刻电压值之比小于预设值C1时的电池的电压值，并且C1的取值在0.01s-1至0.2s-1之间。
C1的取值在0.01s-1至0.2s-1之间时能有效的减少浓差极化变化带来的影响，并且保证了计算结果更加准确。
这里需要指出的一点是，因为浓差极化的特征时间远远大于电化学极化的特征时间，所以这里的取值假设了在从V2到V3这段时间内浓差极化的变化可以忽略不计。其引起的误差在可接受范围之内。
本发明的另一个目的在于提供一种电池内阻的测量方法，包括：
A.提供电池，控制电池温度达到测试温度；
B.采用预设电流I对电池进行恒流放电或充电一段预设的时间后截止，记录从放电或充电截止时刻到电压平稳时的电池电压；
检测欧姆过电位消失和电化学过电位消失后的电池电压值为V3，欧姆过电位、电化学过电位和浓差过电位全部消失后的电池电压值为V4，
C.根据公式Rd＝|V4-V3|/I计算扩散内阻。
欧姆过电位、电化学过电位和浓差过电位全部消失后的电池电压值V4的取值需要等到电池重新建立起新的平衡之后，即电池电压达到平稳后的电压值。V4的取值时间因不同电池设计和不同的放电(充电)时间而异，可以选择至少30分钟。
电压平稳是指电池的电压保持相对稳定，可以允许±2％的误差。
在本发明的另一个实施例中，所述测试温度为-30℃至60℃。
实际应用中电池的工作环境温度一般-30℃至60℃之间，选用这个温度范围进行测量主要是为了测得的电池内阻能够反映大部分电池的实际工作状况，也可以测量电池在极端温度(比如60℃以上)下的内阻。
本发明中，对被测试电池的SOC状态并不作限定，当电池处于0％SOC时，可以采用充电方法进行电池测试，当电池处于100％SOC时，可以采用放电方法进行电池测试。
在本发明的另一个实施例中，被测试电池为50％SOC。
在本发明的另一个实施例中，被测试电池为95％SOC。
在本发明的另一个实施例中，被测试电池为25％SOC。
在本发明的另一个实施例中，所述预设电流I选自0.1C至30C中的任一值。
在本发明的另一个实施例中，所述预设电流I选自1C至10C中的任一值。
本发明的方法是利用不同原因造成的极化的特征时间不同，在充放电结束后的驰豫时间内各自回归平衡态的时间不同来区分开。通常来说，欧姆极化主要是由于电流流过电极体系上的欧姆电阻时所形成的极化，通常在充放电结束后会迅速消失，其特征时间在1微秒到1毫秒之间。而电化学极化主要是由于电荷在电极活性物质和电解液界面层内传输形成的极化。由于这个界面层通常很薄，所以在充放电结束后的电化学极化消失的时间也比较短，通常其特征时间在1毫秒到1秒之间。浓差极化包括电解液中的浓差极化和电极活性物质中的浓差极化。前者的特征时间一般在1秒和1000秒之间，而后者的特征时间一般在100秒和10000秒之间。本发明利用欧姆极化、电化学极化和浓差极化在充放电结束后恢复到新平衡态的不同特征时间来将这三个极化的值提取并区分开来，具有较高的准确性和很强的实用性。
本发明能够适用于不类型的电池，并且可以有效的将欧姆极化、电化学极化和浓差极化区分开来，通过和交流阻抗谱(EIS)法在特定测试条件下测得的电池的内阻作对比验证了本发明提出的方法的准确性，用该方法将对优化电池设计、电池失效分析、电芯内部产热、SOC/SOH/功率限值的估算等起到重要的作用。
附图说明
图1是本发明实施例的测量电池内阻的设备与被测电池的连接示意图；
图2是本发明一个实施例的测量电池的电压、电流与时间曲线的示意图；
图3是本发明另一实施例的测量电池的电压、电流与时间曲线的示意图；
图4是本发明一个实施例测量的EIS数据及等效电路拟合曲线图。
具体实施方式
实施例1
本实施例中使用到的主要仪器设备包括电脑，一台新威电池测试仪(CT-4004-5V300A-NTFA)，用于对电池进行充放电，一台高速数据采集仪检测电池的电压，和一台Autolab PGSTAT302N电化学工作站(该仪器仅用于本发明方法的对比实验，并不是本发明方法所必需的仪器)，其他设备为常用的配件。
本实施例中测量对象为锂离子电池A，其正极为三元复合材料，负极为多孔炭材料，标定容量为10Ah，包括了以下步骤：
1.根据图1将锂离子电池A与测量设备连接。
2.将锂离子电池A放置在恒温室中，并控制锂离子电池A的温度为25℃。
3.按照锂离子电池A的标定容量将其SOC调整至50％并达到平衡(在充放电电流截止后静置至少1小时之后可以认为达到平衡)。
4.调整锂离子电池A温度达到25℃。
5.使用电化学工作站测量锂离子电池A的电化学阻抗谱(EIS)。
6.调整锂离子电池A温度达到25℃。
7.使用1C电流对锂离子电池A放电10s，同时使用电池测试仪和高速数据采集仪(时间步长设置为10微秒)记录电压数据。
8.静置1小时。
9.按照锂离子电池A的标定容量将其SOC调整至50％并达到平衡(在充放电电流截止后静置至少1小时之后可以认为达到平衡)。
10.重复步骤6到9(需在步骤7中将放电电流改为2C、3C、4C、5C和6C)直至完成所有的测试。
需要说明的是本实施例步骤7中放电时间设为10s，但是这个值可以根据实际需要进行调整。在以下的所有实施例中情况与此相同，将不一一说明。
图2是对该实施例中测量的电池的电压、电流与时间曲线的示意图，横轴表示时间，仅用于参考，并不代表真实的时间比例。
表1列出了放电电流从1C到6C下通过本发明所述方法测量并计算得到的锂离子电池A的欧姆内阻值(Ro)，根据公式Ro＝(V2-V1)/I计算，检测电池放电截止时刻的电池电压值为V1，V2的取值为V1之后电压回升后的第一个平台的平台电压。从表1得到的欧姆内阻值可以看出其值基本可以认为是不随放电电流变化而变化的，这是符合欧姆内阻本身的特性的。
另外图4显示了通过电化学工作站测量得到的EIS曲线(图4中带点曲线)以及使用等效电路对其拟合的曲线(图4中不带点曲线)。从图中右上角等效电路图中各元件的拟合值可以得到锂离子电池A的欧姆内阻值为Ro＝1.00mΩ，与表1中得到的欧姆内阻Ro值非常接近。这也证明了本发明用来测量和计算欧姆内阻的准确度很高。
表1.锂离子电池A欧姆内阻
表2.列出了放电电流分别从1C到6C下通过本发明所述方法测量并计算得到的锂离子电池A的电荷转移内阻值(Rct)，根据公式Rct＝(V3-V2)/I计算，V3的取值点由以下公式确定，即当电压相对于时间的变化值与该时刻电压值之比小于预设值C1时的点：|dV/dt|/V<C1，本实施例中C1的取值为0.05s-1。
如果用一条直线来拟合表2中的Rct在不同放电电流下的值可以得到该拟合直线的方程为：y＝-0.013x+3.5。其中y为Rct，x为放电电流(单位为A)。从拟合方程可以得出当电流x＝0时，Rct值为3.5mΩ。
另通过图4中等效电路拟合EIS数据得到的锂离子电池A的电荷转移内阻值为3.75mΩ(参见图4中Rct值)，与上述拟合方程得到的Rct在电流＝0时的值3.5mΩ非常接近，这也证明了用EIS法测量得到的电荷转移内阻是本发明方法在施加电流接近于0时的一个特例，同时验证了本发明方法具有强的有效性和高的准确度。
表2.锂离子电池A电荷转移内阻
表3.列出了放电电流从1C到6C下通过本发明所述方法测量并计算得到的锂离子电池A的扩散内阻值(Rd)，根据公式Rd＝(V4-V3)/I计算，V4的取值点是电池电压达到平稳后的电压值。
因为无法通过EIS直接测得的锂离子电池A的扩散内阻值，所以这里不做比较，这也是本发明相比EIS的优势。
表3.锂离子电池A扩散内阻
实施例2
本实施例中使用到的主要仪器设备包括电脑，一台新威电池测试仪(CT-4004-5V300A-NTFA)，用于对电池进行充放电，一台高速数据采集仪检测电池的电压，其他设备为常用的配件。
本实施例中测量对象为锂离子电池B，其正极为三元复合材料，负极为多孔炭材料，容量为10Ah，包括了以下步骤：
1.根据图1将锂离子电池B与测量设备连接。
2.将锂离子电池B放置在恒温室中，并控制锂离子电池B的温度为25℃。
3.按照锂离子电池B的标定容量将其SOC调整至50％并达到平衡(在充放电电流截止后静置至少1小时之后可以认为达到平衡)。
4.调整锂离子电池B温度达到25℃。
5.将锂离子电池B用1C电流充电10s，同时使用电池测试仪和高速数据采集仪(时间步长设置为10微秒)记录电压数据。
6.静置1小时。
7.按照锂离子电池B的标定容量将其SOC调整至50％并达到平衡(在充放电电流截止后静置至少1小时之后可以认为达到平衡)。
8.重复步骤4到7(需在步骤5中将充电电流改为2C，4C等等)直至完成所有的测试。
图3是对该实施例中测量的电池的电压、电流与时间曲线的示意图，横轴表示时间，仅用于参考，并不代表真实的时间比例。
表4.列出了充电电流分别是1C、2C、4C、6C的情况下，通过本发明所述方法测量并计算得到的锂离子电池B的欧姆内阻值(Ro)，根据公式Ro＝(V1-V2)/I计算，检测电池放电截止时刻的电池电压值为V1，V2的取值为V1之后电压下降后的第一个平台的平台电压。
表4.锂离子电池B欧姆内阻
表5.列出了充电电流分别是1C、2C、4C、6C的情况下，通过本发明所述方法测量并计算得到的锂离子电池B的电荷转移内阻值(Rct)，根据公式Rct＝(V2-V3)/I计算，V3的取值点由以下公式确定，即当电压相对于时间的变化值与该时刻电压值之比小于预设值C1时的点：|dV/dt|/V<C1，该实施例中C1的取值为0.05s-1。
表5.锂离子电池B电荷转移内阻
表6.列出了充电电流分别是1C、2C、4C、6C的情况下，通过本发明所述方法测量并计算得到的锂离子电池B的扩散内阻值(Rd)，根据公式Rd＝(V3-V4)/I计算，V4的取值点是电池电压达到平稳后的电压值。
表6.锂离子电池B扩散内阻
实施例3
本实施例中使用到的主要仪器设备包括电脑，一台新威电池测试仪(CT-4004-5V300A-NTFA)，用于对电池进行充放电，一台高速数据采集仪检测电池的电压，其他设备为常用的配件。
本实施例中测量对象为锂离子电池C，其正极为三元复合材料，负极为多孔炭材料，标定容量为10Ah，包括了以下步骤：
1.根据图1将锂离子电池C与测量设备连接。
2.将锂离子电池C放置在恒温箱中，并控制锂离子电池C的温度为-10℃。
3.按照锂离子电池C的标定容量将其SOC调整至50％并达到平衡(在充放电电流截止后静置至少1小时之后可以认为达到平衡)。
4.调整锂离子电池C温度达到-10℃。
5.使用1C电流对锂离子电池C放电10s，同时使用电池测试仪和高速数据采集仪(时间步长设置为10微秒)记录电压数据。
6.静置1小时。
7.按照锂离子电池C的标定容量将其SOC调整至50％并达到平衡(在充放电电流截止后静置至少1小时之后可以认为达到平衡)。
8.重复步骤4到7(需在步骤5中将放电电流改为1.5C、2C、2.5C和3C)直至完成所有的测试。
表7.列出了放电电流从1C到3C下通过本发明所述方法测量并计算得到的锂离子电池C的欧姆内阻值(Ro)，根据公式Ro＝(V2-V1)/I计算，检测电池放电截止时刻的电池电压值为V1，V2的取值为V1之后电压回升后的第一个平台的平台电压。
表7.锂离子电池C欧姆内阻
表8.列出了放电电流分别从1C到3C下通过本发明所述方法测量并计算得到的锂离子电池C的电荷转移内阻值(Rct)，根据公式Rct＝(V3-V2)/I计算，V3的取值点由以下公式确定，即当电压相对于时间的变化值与该时刻电压值之比小于预设值C1时的点：|dV/dt|/V<C1，本实施例中C1的取值为0.025s-1。
表8.锂离子电池C电荷转移内阻
表9.列出了放电电流从1C到3C下通过本发明所述方法测量并计算得到的锂离子电池C的扩散内阻值(Rd)，根据公式Rd＝(V4-V3)/I计算，V4的取值点是电池电压达到平稳后的电压值。
表9.锂离子电池C扩散内阻
实施例4
本实施例中使用到的主要仪器设备包括电脑，一台新威电池测试仪(CT-4004-5V300A-NTFA)，用于对电池进行充放电，一台高速数据采集仪检测电池的电压，其他设备为常用的配件。
本实施例中测量对象为锂离子电池D，其正极为三元复合材料，负极为多孔炭材料，标定容量为10Ah，包括了以下步骤：
1.根据图1将锂离子电池D与测量设备连接。
2.将锂离子电池D放置在恒温箱中，并控制锂离子电池D的温度为55℃。
3.按照锂离子电池D的标定容量将其SOC调整至50％并达到平衡(在充放电电流截止后静置至少1小时之后可以认为达到平衡)。
4.调整锂离子电池D温度达到55℃。
5.使用1C电流对锂离子电池D放电10s，同时使用电池测试仪和高速数据采集仪(时间步长设置为10微秒)记录电压数据。
6.静置1小时。
7.按照锂离子电池D的标定容量将其SOC调整至50％并达到平衡(在充放电电流截止后静置至少1小时之后可以认为达到平衡)。
8.重复步骤4到7(需在步骤5中将放电电流改为2C、4C、6C、8C和10C)直至完成所有的测试。
表10.列出了放电电流从1C到10C下通过本发明所述方法测量并计算得到的锂离子电池D的欧姆内阻值(Ro)，根据公式Ro＝(V2-V1)/I计算，检测电池放电截止时刻的电池电压值为V1，V2的取值为V1之后电压回升后的第一个平台的平台电压。
表10.锂离子电池D欧姆内阻
表11.列出了放电电流分别从1C到10C下通过本发明所述方法测量并计算得到的锂离子电池D的电荷转移内阻值(Rct)，根据公式Rct＝(V3-V2)/I计算，V3的取值点由以下公式确定，即当电压相对于时间的变化值与该时刻电压值之比小于预设值C1时的点：|dV/dt|/V<C1，本实施例中C1的取值为0.05s-1。
表11.锂离子电池D电荷转移内阻
表12.列出了放电电流从1C到10C下通过本发明所述方法测量并计算得到的锂离子电池D的扩散内阻值(Rd)，根据公式Rd＝(V4-V3)/I计算，V4的取值点是电池电压达到平稳后的电压值。
表12.锂离子电池D扩散内阻
实施例5
本实施例中使用到的主要仪器设备包括电脑，一台新威电池测试仪(CT-4004-5V300A-NTFA)，用于对电池进行充放电，一台高速数据采集仪检测电池的电压，其他设备为常用的配件。
本实施例中测量对象为锂离子电池E，其正极为三元复合材料，负极为多孔炭材料，标定容量为10Ah，包括了以下步骤：
1.根据图1将锂离子电池E与测量设备连接。
2.将锂离子电池E放置在恒温室中，并控制锂离子电池E的温度为25℃。
3.按照锂离子电池E的标定容量将其SOC调整至25％并达到平衡(在充放电电流截止后静置至少1小时之后可以认为达到平衡)。
4.调整锂离子电池E温度达到25℃。
5.使用1C电流对锂离子电池E放电10s，同时使用电池测试仪和高速数据采集仪(时间步长设置为10微秒)记录电压数据。
6.静置1小时。
7.按照锂离子电池E的标定容量将其SOC调整至25％并达到平衡(在充放电电流截止后静置至少1小时之后可以认为达到平衡)。
8.重复步骤4到7(需在步骤5中将放电电流改为2C、3C、4C、5C和6C)直至完成所有的测试。
表13.列出了放电电流从1C到6C下通过本发明所述方法测量并计算得到的锂离子电池E的欧姆内阻值(Ro)，根据公式Ro＝(V2-V1)/I计算，检测电池放电截止时刻的电池电压值为V1，V2的取值为V1之后电压回升后的第一个平台的平台电压。
表13.锂离子电池E欧姆内阻
表14.列出了放电电流分别从1C到6C下通过本发明所述方法测量并计算得到的锂离子电池E的电荷转移内阻值(Rct)，根据公式Rct＝(V3-V2)/I计算，V3的取值点由以下公式确定，即当电压相对于时间的变化值与该时刻电压值之比小于预设值C1时的点：|dV/dt|/V<C1，本实施例中C1的取值为0.05s-1。
表14.锂离子电池E电荷转移内阻
表15.列出了放电电流从1C到6C下通过本发明所述方法测量并计算得到的锂离子电池E的扩散内阻值(Rd)，根据公式Rd＝(V4-V3)/I计算，V4的取值点是电池电压达到平稳后的电压值。
表15.锂离子电池E扩散内阻
实施例6
本实施例中使用到的主要仪器设备包括电脑，一台新威电池测试仪(CT-4004-5V300A-NTFA)，用于对电池进行充放电，一台高速数据采集仪检测电池的电压，其他设备为常用的配件。
本实施例中测量对象为锂离子电池F，其正极为三元复合材料，负极为多孔炭材料，标定容量为10Ah，包括了以下步骤：
1.根据图1将锂离子电池F与测量设备连接。
2.将锂离子电池F放置在恒温室中，并控制锂离子电池F的温度为25℃。
3.按照锂离子电池F的标定容量将其SOC调整至95％并达到平衡(在充放电电流截止后静置至少1小时之后可以认为达到平衡)。
4.调整锂离子电池F温度达到25℃。
5.使用1C电流对锂离子电池F放电30s，同时使用电池测试仪和高速数据采集仪(时间步长设置为10微秒)记录电压数据。
6.静置1小时。
7.按照锂离子电池F的标定容量将其SOC调整至95％并达到平衡(在充放电电流截止后静置至少1小时之后可以认为达到平衡)。
8.重复步骤4到7(需在步骤5中将放电电流改为2C、4C、6C、8C和10C)直至完成所有的测试。
表16.列出了放电电流从1C到10C下通过本发明所述方法测量并计算得到的锂离子电池F的欧姆内阻值(Ro)，根据公式Ro＝(V2-V1)/I计算，检测电池放电截止时刻的电池电压值为V1，V2的取值为V1之后电压回升后的第一个平台的平台电压。
表16.锂离子电池F欧姆内阻
表17.列出了放电电流分别从1C到10C下通过本发明所述方法测量并计算得到的锂离子电池F的电荷转移内阻值(Rct)，根据公式Rct＝(V3-V2)/I计算，V3的取值点由以下公式确定，即当电压相对于时间的变化值与该时刻电压值之比小于预设值C1时的点：|dV/dt|/V<C1，本实施例中C1的取值为0.05s-1。
表17.锂离子电池F电荷转移内阻
表18.列出了放电电流从1C到10C下通过本发明所述方法测量并计算得到的锂离子电池F的扩散内阻值(Rd)，根据公式Rd＝(V4-V3)/I计算，V4的取值点是电池电压达到平稳后的电压值。
表18.锂离子电池F扩散内阻
从上述的测量结果显示，本发明提出的方法可以测量电池在任何设计允许的充放电电流以及充放电时间后的三种不同极化(即欧姆极化、电化学极化和浓差极化)和相对应的内阻。也可以看出电化学超电势|V3-V2|和浓差超电势|V4-V3|与电流之间是非线性关系，具体表现在电荷转移内阻和扩散内阻都是随电流变化而变化的。这也说明使用EIS法测得的电荷转移内阻无法代表电芯在实际工作电流下的电荷转移内阻。这也充分体现了本发明的重要性和实用性。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。
Claims (15)
1.一种电池内阻的测量方法，其特征在于，包括：
A.提供电池，控制电池温度达到测试温度；
B.采用预设电流I对电池进行恒流放电或充电一段预设的时间后截止，记录从放电或充电截止时刻到电压平稳时的电池电压；
检测电池放电或充电截止时刻的电池电压值为V1，欧姆过电位消失后的电池电压值为V2，
C.根据公式Ro＝|V2-V1|/I计算欧姆内阻Ro。
2.一种电池内阻的测量方法，其特征在于，包括：
A.提供电池，控制电池温度达到测试温度；
B.采用预设电流I对电池进行恒流放电或充电一段预设的时间后截止，记录从放电或充电截止时刻到电压平稳时的电池电压；
检测欧姆过电位消失后的电池电压值为V2，欧姆过电位和电化学过电位消失后的电池电压值为V3，
C.根据公式Rct＝|V3-V2|/I计算电荷转移内阻。
3.一种电池内阻的测量方法，其特征在于，包括：
A.提供电池，控制电池温度达到测试温度；
B.采用预设电流I对电池进行恒流放电或充电一段预设的时间后截止，记录从放电或充电截止时刻到电压平稳时的电池电压；
检测欧姆过电位和电化学过电位消失后的电池电压值为V3，欧姆过电位、电化学过电位和浓差过电位全部消失后的电池电压值为V4，
C.根据公式Rd＝|V4-V3|/I计算扩散内阻。
4.根据权利要求1或2所述的电池内阻的测量方法，其特征在于，所述V2的取值为V1之后电压回升或回落后的第一个平台的平台电压。
5.根据权利要求2或3所述的电池内阻的测量方法，其特征在于，所述V3的取值点由以下公式确定，即在V2之后当电压相对于时间的变化值与该时刻电压值之比小于预设值C1时的点：|dV/dt|/V<C1。
6.根据权利要求5所述的电池内阻的测量方法，其特征在于，所述C1的取值在0.001s-1至0.5s-1之间。
7.根据权利要求6所述的电池内阻的测量方法，其特征在于，所述C1的取值在0.01s-1至0.2s-1之间。
8.根据权利要求3所述的电池内阻的测量方法，其特征在于，所述V4的取值为电池电压达到平稳后的电压值。
9.根据权利要求1至3任一所述的电池内阻的测量方法，其特征在于，提供电池，所述电池的SOC在0％至100％之间。
10.根据权利要求1至3任一所述的电池内阻的测量方法，其特征在于，所述预设电流I选自0.1C至30C中的任一值。
11.根据权利要求1至3任一所述的电池内阻的测量方法，其特征在于，所述预设充恒流充放电时间选自0.01秒至10小时中的任一值。
12.根据权利要求11所述的电池内阻的测量方法，其特征在于，所述预设充恒流充放电时间选自1秒至300秒中的任一值。
13.根据权利要求1至3任一所述的电池内阻的测量方法，其特征在于,使用高速数据采集仪检测所述电池电压。
14.根据权利要求13所述的电池内阻的测量方法，其特征在于，所述高速数据采集仪的数据采集时间步长选自0.1微秒至1秒的任一值。
15.根据权利要求14所述的电池内阻的测量方法，其特征在于，所述高速数据采集仪的数据采集时间步长选自1微秒至1毫秒的任一值。
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