18650 리튬 이온 배터리 내부 저항 임피던스 측정법 니켈 플레이트 스팟 용접 팁 갈갈이 작업 방법

 

내부 저항 최적화: 리튬 이온 배터리 효율성의 핵심

리튬이온전지는 효율적이고 친환경적인 에너지 저장장치로서 전기자동차, 이동통신, 에너지저장시스템 등의 분야에 널리 사용되고 있습니다. 리튬이온 셀/배터리의 성능 평가에서 내부 저항은 필수 지표입니다. Bonnen의 엔지니어링 팀은 내부 저항의 정의, 측정 방법, 영향 요인 및 개선 방법을 다루면서 내부 저항에 대한 자세한 소개 및 분석을 제공합니다.

 

내부저항의 정의와 역할

1. 내부저항의 정의

내부 저항은 방전 또는 충전 중에 리튬 이온 배터리 내부의 전류에 의해 발생하는 저항을 나타냅니다. 이는 배터리 내부 소재의 전기 전도도, 전해질 내 이온 전달 속도, 전극과 전해질 사이의 접촉 저항 등 다양한 요인에 의해 결정됩니다. 내부 저항의 크기는 리튬이온 배터리의 출력 전력, 수명, 온도 특성 등 성능에 직접적인 영향을 미칩니다.

2. 리튬이온전지에서 내부저항의 역할

ㅏ. 내부 저항은 리튬 이온 배터리의 출력 전력을 제한하는 요소 중 하나입니다. 배터리의 내부 저항이 높으면 배터리를 통과하는 전류로 인해 전압 강하가 크게 발생하여 배터리 출력 전력이 감소합니다.

비. 내부 저항은 배터리의 자체 방전으로 이어집니다. 내부 저항으로 인해 배터리가 작동하지 않을 때에도 일정량의 전류가 배터리를 통해 흐르게 되어 자체 방전이 발생합니다.

씨. 내부 저항은 배터리의 온도 특성에 영향을 미칩니다. 내부 저항이 높은 배터리는 방전 또는 충전 시 더 많은 열을 발생시켜 배터리 온도가 상승하고 이는 배터리 성능에 더욱 영향을 미칩니다.

 

DC 내부 저항을 통한 배터리 특성 평가

실제 응용 분야에서 DC 내부 저항은 리튬 이온 셀/배터리의 상태를 평가하고 수명을 예측하며 시스템의 SOC(충전 상태) 및 SOP(전력 상태)를 추정하는 데 자주 사용됩니다. 배터리의 DC 내부 저항을 측정하면 상태에 대한 정보가 제공되어 배터리 관리 및 제어의 기초가 되어 배터리의 효율성과 수명이 향상됩니다. 구체적인 이점은 다음과 같습니다.

1. 건강평가

배터리 상태는 배터리 사용 중에 발생하는 열화 정도를 의미하며 일반적으로 용량 저하율과 내부 저항 증가율을 사용하여 평가됩니다. DC 내부 저항의 변화는 배터리 내부에서 발생하는 물리적, 화학적 변화를 반영할 수 있으므로 배터리 상태를 평가하는 데 사용될 수 있습니다. 배터리 상태가 악화되면 내부 저항이 증가하는 경우가 많습니다.

2. 수명 예측

배터리 내부 저항의 증가는 배터리 노화의 중요한 신호입니다. 배터리의 DC 내부 저항 변화를 모니터링하여 배터리 수명을 예측할 수 있습니다. DC 내부 저항이 특정 수준에 도달하면 배터리 수명이 가까워졌거나 이미 설계 수명을 초과했으며 교체 또는 유지 관리가 필요함을 나타냅니다.

3. 시스템 SOC 추정

배터리의 SOC(충전 상태)는 현재 충전 상태를 나타내며, 이는 배터리의 총 에너지 용량에 대해 배터리에 남아 있는 사용 가능한 에너지의 비율입니다. DC 내부 저항과 배터리 SOC 사이에는 관계가 있습니다. 배터리의 DC 내부 저항을 측정하고 내부 저항을 SOC와 연관시키는 확립된 모델을 사용하면 배터리의 SOC를 추정할 수 있습니다.

4. 시스템 SOP 추정

배터리의 SOP(전원 상태)는 현재 전원 상태 또는 제공할 수 있는 최대 전력을 나타냅니다. DC 내부 저항과 배터리 SOP 사이에도 관계가 있습니다. 배터리의 DC 내부 저항을 측정하면 배터리의 SOP를 추정할 수 있습니다. SOC 추정과 유사하게 SOP에 대한 내부 저항과 관련된 모델을 이 목적으로 사용할 수 있습니다.

DC 내부 저항은 배터리 상태를 평가하고, 수명을 예측하고, 시스템 SOC 및 SOP를 추정하는 데 중요한 역할을 합니다.

 

내부 저항 측정 방법

내부 저항을 측정하는 방법은 주로 정적 측정과 동적 측정의 두 가지 범주로 분류됩니다.

1. 정적 측정 방법

정적 측정에는 개방 회로 전압과 단락 전류 간의 차이를 측정하여 배터리의 내부 저항을 계산하는 작업이 포함됩니다. 구체적인 단계는 다음과 같습니다.

ㅏ. 내부 전기화학 반응이 안정화되도록 배터리를 일정 기간 동안 방치해 두십시오.

비. 배터리의 개방 회로 전압을 측정합니다.

씨. 배터리의 양극 단자와 음극 단자 사이에 부하를 연결하고 단락 전류를 측정합니다.

디. 옴의 법칙을 사용하여 배터리의 내부 저항을 계산합니다.

2. 동적 측정 방법

동적 측정에는 교류(AC) 신호를 적용하여 배터리의 내부 저항을 측정하는 작업이 포함됩니다. 구체적인 단계는 다음과 같습니다.

ㅏ. 배터리의 양극 단자와 음극 단자 사이에 AC 신호를 적용합니다.

비. 배터리의 전류 및 전압 신호를 측정합니다.

씨. 전류 및 전압 신호의 위상차와 진폭비를 기반으로 배터리의 내부 저항을 계산합니다.

내부 저항에 영향을 미치는 요인

리튬 이온 배터리의 내부 저항 크기는 주로 다음을 포함한 여러 요인의 영향을 받습니다.

1. 전지재료의 전기전도도

배터리 내부 재료의 전기 전도성은 배터리 내에서 전류가 흐를 수 있는 속도를 결정합니다. 전기 전도성이 높을수록 내부 저항은 낮아집니다.

2. 전해질의 이온 수송률

이온이 전해질을 통해 이동할 수 있는 속도는 배터리의 내부 저항에 직접적인 영향을 미칩니다. 전해질의 이온 전달 속도가 빨라지면 내부 저항이 낮아집니다.

3. 전극과 전해질 사이의 접촉 저항

배터리 전극과 전해질 사이의 접촉 저항은 내부 저항에 영향을 미치는 또 다른 중요한 요소입니다. 접촉 저항이 낮으면 내부 저항도 낮아집니다.

4. 배터리 구조 설계

배터리 구조의 설계도 내부 저항에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 예를 들어, 배터리 내부의 전극 면적이 클수록 내부 저항이 낮아집니다.

5. 온도

온도는 내부 저항에 영향을 미치는 데 중요한 역할을 합니다. 일반적으로 온도가 높을수록 내부 저항이 낮아집니다.

 

내부 저항을 줄이는 방법

리튬 이온 셀/배터리의 성능을 향상시키기 위해 내부 저항을 줄이기 위한 다양한 조치를 취할 수 있습니다. 다음은 몇 가지 일반적인 방법입니다.

1. 배터리 소재 최적화

배터리 재료의 구성과 구조를 변경하여 전기 전도성을 향상시켜 내부 저항을 줄입니다.

2. 전해질의 최적화

전해질의 조성과 농도를 수정하여 이온 전달 속도를 향상시켜 내부 저항을 낮춥니다.

3. 전극-전해질 접촉 개선

배터리 전극과 전해질 사이의 접촉을 강화하면 접촉 저항이 감소하고 결과적으로 내부 저항이 낮아집니다.

4. 배터리 구조 설계 최적화

전극 표면적을 늘리는 등 배터리 구조 설계를 조정하면 내부 저항이 감소합니다.

5. 온도 제어

배터리의 최적 작동 온도를 유지하여 과열을 방지하고 내부 저항을 줄입니다.

내부 저항은 출력 전력, 사이클 수명, 온도 특성과 같은 요소에 직접적인 영향을 미치는 리튬 이온 셀/배터리의 성능을 평가하는 데 중요한 매개변수입니다. 적절한 측정 방법과 최적화 전략을 사용하면 배터리의 내부 저항을 줄여 궁극적으로 성능을 향상시킬 수 있습니다. 기술이 계속 발전함에 따라 리튬 이온 배터리의 내부 저항은 계속 감소하여 해당 애플리케이션에 대한 더 나은 지원을 제공할 것으로 예상됩니다.