电池的内阻是什么？

随着科技的发展，人们对新能源电池的需求越来越大，且越来越重视性能，都希望获得长寿命，电性能优异的电池，那么就需要关注电池在使用中的参数变化，其中最为重要之一的是电池的内阻变化，那么电池的内阻是什么呢？

1、电池的内阻是什么？

之前人们认为电池是理想电压源，也就是说无论该电池对外输出大多的电流，其电压都是保持不变的，事实上，由于内阻的存在，没有一款电池能够被称为理想电压源，影响电池作为理想电压源能力的因素包括:

• 电池的使用年限: 越老的电池内阻越高。

• 温度: 高温度会影响内部化学反应，导致电阻增加。

• SOC: 电池的内阻可以根据SOC不同而变化。

当我们施加在电池上一个电流时，其电压就会发生一定的变化量，造成电化学动力的损失，定量表示这段损失的量就是电池的内阻，单位Ω，如下图所示，0时刻之前，电池电压稳定在E，当开始有电流时，电压瞬间变化了RI0这一段通常被认为是欧姆内阻，随后变化量是RintI0，其特征是随时间的变化而变化，认为是极化内阻。

怎么理解电池的内阻的效果？可以将电池比作A-B两座城市和城市间路，电路就是公路，电流就是车流，那么内阻的效果就相当于减速带和限高限宽，无论你之前开多快，到这就得慢下来，造成了拥堵，“慢下来”相当于降低了电流的大小，“拥堵”相当于路程时间增加了，充放电时间变长，没有人不讨厌这样的路，不仅慢还容易撞到路障，在电化学领域中，同样有一种说法，“阻抗（内阻）是万恶之母”。

2、什么过程对内阻有贡献?

深入电池的核心，人们会发现一个包含化学反应、离子运动和复杂结构的世界。所有这些因素都决定了电池的内阻。

• 离子运动: 电池通过产生离子的化学反应来实现电能与化学能的相互转化。这些离子从一个电极移动到另一个电极，就产生电流。然而，这种运动中的任何障碍都会增加内部阻力。

• 电解液: 这些物质允许离子在电池内移动，电解液的质量和浓度会影响内阻。

• 老化和退化: 随着时间的推移，电池内部会发生不必要的化学反应，导致屏障或障碍物的形成。这些会阻碍离子运动，增加内部阻力。

此外，电池所用材料的纯度会显著影响其内阻。杂质可以起到屏障的作用，阻碍离子的顺利流动；集流体和隔膜的属性也是影响电池的内阻原因。

3、电池内阻的测试

电池内阻测试方法常被分为两种，一种是直流电流技术(DC,Direct Current)，另一种是交流技术(Alternating Current)。

如下图所示，0时刻电池电压为V1，电流I1=0，在时刻t，施加放电电流Ip，电压开始慢慢降低，在某一时刻下停止施加电流，电流又变成0，电压开始回升，但是最终的电压值仍会低于起始电压V1，这是由于放电导致OCV降低的原因。

Rdc=Rtotal=△V/△I，不过需要注意的是，为了让数据更有可比性，一定要制定好脉冲电流大小Ip和施加时间t。

b.交流AC测试

交流测试分成两种，一种是变频率的EIS测试，一种是固定频率的测试。

对于EIS测试而言，之前已经做过介绍了，EIS能够给出电池一个整体的内阻状态，通过观察在不同频率下的电感电容电阻等电气元件的响应。

对于固定频率下的AC测试，通常是1KHz下，此时比较接近于EIS中lmZ=0，这有助于获得可靠和可重复的测量。信号的幅度必须足够低，系统才被认为是线性的。更具体地说，IEC标准提到幅度必须低于20mv。内阻的计算公式如下

Rac=Ua/Ia=|Z|，

Ua是电压幅度，Ia是电流幅度，Z是阻抗，

需要注意的是，频率的选择非常重要，常见测试设备有日置和biologic，Autolab等装置。

4、研究电池内阻的意义

• 对电池容量的影响: 不同内阻的电池会有不同的电压特征，特别是在负载下。当设备打开时，内阻高的电池可能会有更显著的电压降，从而影响充放电量。此外内阻的增加也会导致活性锂的损失，进而影响可用的电池容量。

• 对电池安全的影响: 两个电池可能声称具有相同的容量，但在相同的条件下，内阻较低的电池通常会持续更长时间。这是因为由于阻力，较少的能量以热的形式损失，而内阻大的将加热电池。如果温度过高，最终会导致热失控，对系统及其周围的一切都是有害的。