Taust

Akude laadimise ja tühjenemise ajal mõjutab mahtuvust sisetakistusest põhjustatud ülepinge. Aku kriitilise parameetrina tasub aku lagunemise analüüsimiseks uurida sisetakistust. Aku sisetakistus sisaldab:

• Ohm sisetakistus (R_Ω) –Sakkide, elektrolüüdi, separaatori ja muude komponentide takistus.
• Laeb ülekande sisemist takistust (R_ct) –Ioonide takistus, mis läbivad sakke ja elektrolüüti. See näitab vahekaartide reaktsiooni raskust. Tavaliselt saame selle takistuse vähendamiseks juhtivust suurendada.
• Polarisatsioonitakistus (R_mt) on sisetakistus, mille põhjustab liitiumioonide ebaühtlane tiheduskatoodja anood. Polarisatsioonitakistus on suurem sellistes olukordades nagu madalal laadimiseltemperatuurivõi kõrge nimitasu.

Tavaliselt mõõdame ACIR-i või DCIR-i. ACIR on sisemine takistus, mida mõõdetakse 1 k Hz vahelduvvoolus. Seda sisemist takistust tuntakse ka oomi takistusena. Thepuudusandmetest on see, et see ei saa otseselt näidata aku jõudlust. DCIR-i mõõdetakse sunnitud konstantse vooluga lühikese aja jooksul, mille korral pinge pidevalt muutub. Kui hetkevool on I ja pinge muutus selle lühiaja jooksul onΔＵ, Ohmi seaduse järgiＲ＝ΔＵ／ＩMe saame DCIR-i. DCIR ei puuduta ainult oomi sisemist takistust, vaid ka laengu ülekandetakistust ja polarisatsioonitakistust.

Hiina ja teiste riikide standardite analüüs

It'Liitium-ioonaku DCIR-i uurimisel on alati raskusi. See's peamiselt seetõttu, et liitiumioonaku sisetakistus on väga väike, tavaliselt vaid mõni mΩ. Samal ajal on aktiivse komponendina sisemist takistust raske otse mõõta. Lisaks mõjutab sisemist takistust keskkonna olek, nagu temperatuur ja laengud. Allpool on toodud standardid, mis on maininud DCIR-i testimist.

• Rahvusvaheline standard:

IEC 61960-3: 2017:Sekundaarelemendid ja akud, mis sisaldavad leelis- või muid mittehappelisi elektrolüüte. Sekundaarsed liitiumakud ja akud kaasaskantavateks rakendusteks. Osa 3: Prismaatilised ja silindrilised liitiumsekundaarelemendid ja nendest valmistatud akud.

IEC 62620:2014:Sekundaarsed elemendid ja akud, mis sisaldavad leeliselisi või muid mittehappelisi elektrolüüte – sekundaarsed liitiumelemendid ja akud tööstuslikes rakendustes kasutamiseks.

• Jaapan:JIS C 8715-1:2018: Tööstuslikes rakendustes kasutatavad sekundaarsed liitiumelemendid ja akud – 1. osa: Katsed ja jõudlusnõuded
• Hiinal ei ole DCIR-testimise kohta asjakohast standardit.

Sordid

Katsemeetodid on omavahel sarnasedIEC 61960-3:2017,IEC 62620:2014jaJIS C 8715-1:2018. Peamised eristused on järgmised:

1. Testimistemperatuurid on erinevad. IEC 62620:2014 jaJIS C 8715-1:2018reguleerib 5℃kõrgem kui ümbritseva õhu temperatuur kui IEC 61960-3:2017. Madalam temperatuur suurendab elektrolüüdi viskoossust, mis põhjustab ioonide väiksemat liikumist. Seega keemiline reaktsioon aeglustub ning oomi takistus ja polarisatsioonitakistus muutuvad suuremaks, mis põhjustab DCIR-i suurenemise trendi.
2. SoC on erinev. SoC nõutavIEC 62620:2014jaJIS C 8715-1:2018on 50％±10％, samal ajalIEC 61960-3:2017on 100%. Laengu olek on DCIR-ile väga mõjukas. Tavaliselt väheneb DCIR-i testimise tulemus SoC suurenemisega. See on seotud reaktsiooniprotseduuriga. Madala SoC juures，laengu ülekandetakistusR_ct saab olema kõrgem; jaR_ct väheneb SoC suurenemisega, nii nagu DCIR.
3. Tühjendusperiood on erinev. IEC 62620:2014 ja JIS C 8715-1:2018 nõuavad pikemat tühjendusperioodi kuiIEC 61960-3:2017. Pikk impulsiperiood põhjustab DCIR-i madalamat kasvutrendi ja kõrvalekaldeid lineaarsusest. Põhjus on selles, et impulsi aja pikenemine põhjustab kõrgemat impulssiR_ct ja saadadomineeriv.
4. Tühjendusvoolud on erinevad. Kuid tühjendusvool ei pruugi olla otseselt seotud DCIR-iga. Suhe määratakse kindlaksadisain.
5. KuigiJIS C 8715-1:2018viitabIEC 62620:2014, on neil kõrge nimiväärtusega akude puhul erinevad määratlused.IEC 62620:2014määratleb, et kõrge nimiväärtusega akud võivad tühjendada vähemalt 7,0 C voolu.WhileJIS C 8715-1:2018määratleb kõrge nimiväärtusega akud, mis võivad tühjeneda 3,5 C juures.

Testimise analüüs

Allpool on DCIR-i testimise mõõtmise pinge-aja funktsioonitabel. Kõver näitab rakkude takistust, et saaksime jõudlust hinnata.

• Nagu pildil näidatud, tähistavad punased nooledR_Ω. Väärtus on seotud iR-dropiga. iR-drop tähendab pinge järsku muutust pärast voolu muutust. Tavaliselt, kui rakk on elektrifitseeritud, siis seal'sa pinge langus. Seetõttu võime teada, etR_Ω rakust on0,49 mΩ.
• Roheline nool tähistabR_ct. R_ct jaR_mt aktiveerimiseks on vaja veidi aega. Tavaliselt juhtub see pärast oomi pinge langust. VäärtusR_ct saab mõõta 1 ms pärast voolu muutust. Väärtus on0,046 mΩ. TavaliseltR_ct väheneb koos SoC tõusuga.
• Sinine nool tähistab muutustR_mt. Pinge väheneb liitiumioonide ebaühtlase leviku tõttu. VäärtusR_mt is 0,19 mΩ 

Järeldus

DCIR-test võib näidata akude jõudlust. See'on ka teadus- ja arendustegevuse jaoks kriitiline parameeter. Mõõtmise täpsuse säilitamiseks tuleb siiski arvestada mõningatega.

• Kaaluda tuleks akude ning laadimis- ja tühjendusseadmete ühendamise viisi. Ühendustakistus peaks olema võimalikult väike (soovitavalt mitte suurem kui0,02 mΩ).
• Samuti on oluline pinge ja voolu kogumise juhtmete ühendamine.IParem oleks ühendada sakkide samal küljel. Tuleb märkida, et ärge ühendage kogumisjuhtmeid seadmete laadimisjuhtmetega.
• Arvesse tuleks võtta ka laadimis- ja tühjendusseadmete täpsust ning reaktsiooniaega. Soovitatav reageerimisaeg ei ületa 10 ms. Mida lühem on reageerimisaeg, seda täpsem on tulemus.